Análisis de los esfuerzos dinámicos generados en un transformador de hasta 10 MVA durante una condición de cortocircuito franco

Aponte Mayor, Guillermo | 2015

Durante el funcionamiento normal del transformador se presentan fuerzas electromagnéticas de magnitud reducida, sin embargo crecen considerablemente cuando se presenta una falla de cortocircuito externa. Estas fuerzas electromagnéticas que hay dentro de un transformador, pueden deformar los devanados conduciéndolos a una falla, con el objetivo de calcular los esfuerzos presentados bajo una condición de cortocircuito, se revisaron los métodos de cálculo existentes y se seleccionó uno de ellos. La metodología de cálculo se implementó en una herramienta computacional (MATLAB®), se analizaron los resultados obtenidos, comparándolos con los encontrados por medio del método de elementos finitos de acuerdo a la bibliografía consultada. Por último se presentan las conclusiones y se proponen trabajos futuros relacionados con la temática evaluada.

Corto circuito brusco.

Amaya Enciso, Martha Cecilia | 2011-10-13

Este artículo presenta la simulación del corto circuito trifásico brusco de una máquina sincrónica de polos salientes. También se realiza el cálculo de reactancias y constantes de tiempo, a partir de las variaciones de las corrientes. El estudio fue realizado a velocidad sincrónica, partiendo de las ecuaciones eléctricas, magnéticas y mecánicas que describen el sistema. La simulación se realizó con la ayuda d e los programas de computador CIRCUIT+ y FLUX2D.

Desarrollo computacional de elementos planos para el Toolbox de elementos finitos FEM de matlab: FEM-e2D

Marulanda Casas, Johannio | 2014

Desarrollo de un modelo computacional para la evaluación mecánica y funcional de la articulación trapecio metacarpiana.

Ramirez, Fernando | 2015-05-12

Se desarrolló un modelo computacional del pulgar con el fin de evaluar los esfuerzos y deformaciones a los que se encuentra sometida la articulación trapecio metacarpiana. Utilizando tomografías axiales computarizadas se realizó la reconstrucción de la geometría 3D del pulgar, y con base en un análisis anatómico y funcional se generó un modelo computacional para simular el comportamiento de la articulación bajo condiciones normales de servicio. Del análisis del modelo por el método de elementos finitos, se obtuvieron las fuerzas musculares y la distribución de esfuerzos, para condiciones normales de funcionamiento y en posiciones anatómicas específicas de agarre. Abstract A computational model for the thumb was developed in order to evaluate the stresses and strains in the Trapeziometacarpal joint under physiological conditions. A reconstruction of the 3D geometry of the thumb was performed through image processing of computerized axial tomographies. Based on anatomical and functional analysis of the thumb, a computational model was generated to simulate the behavior of the joint under normal working conditions. The tendon forces and the distribution of stresses in the joint were obtained by means of mechanics analysis using the finite element method; these analyses were performed for regular usage conditions and specific anatomical grip positions.

Desarrollo de un procedimiento para generar mallas de elementos finitos del cerebro [recurso electrónico]

Orozco Grajales, Gustavo Alejandro | 2012-11-09

La generación de geometrías de los órganos biológicos es importante en el estudio de patologías y procedimientos quirúrgicos implementados en distintas herramientas computacionales. Mediante la técnica de la resonancia magnética es posible obtener una descripción clara de los órganos mediante cortes en distintos planos. En este estudio se realizó un procedimiento para la generación de la geometría tridimensional del cerebro y poder realizar una simulación mediante un software de elementos finitos. Se segmentaron distintas imágenes médicas obteniéndose un modelo de la masa encefálica. Después se realizaron distintos filtros hasta llevar la geometría al programa Abaqus. Posteriormente se apliaron distintas técnicas para realizar la malla del modelo cerebral con su respectivo sistema ventricular. Con la geometría realista del cerebro se efectuó la simulación de la patología conocida como hidrocefalia obstruyendo el acueducto de Silvio, donde se consideró el tejido cerebral como un material poro-hiperelástico y poro-hiperviscoelástico. Los resultados de los modelos muestran una concentración de esfuerzos en la región periventricular y en las astas ventriculares, lo cual explica algunos síntomas propios de la enfermedad.

Desarrollo de un sistema prototipo de medición y análisis de descargas parciales generadas en laboratorio.

Oslinger Gutiérrez, José Luis | 2017-11-21

En la actualidad la medición de Descargas Parciales (DP) constituye una herramienta eficaz para el diagnóstico de fallos de aislamiento en equipos eléctricos. A través de los años se han desarrollado y mejorado las técnicas, los equipos y los sistemas de medición de DP. Pero, la medición de DP sigue siendo un reto, pues se enfrentan dificultades como: las complejas características y propagación de las señales de DP, la eliminación del ruido, la calibración y las técnicas de procesamiento para reconocer y clasificar patrones de DP. En este trabajo, se implementó un sistema de medición y adquisición de DP (off-line), que mide en el rango de alta frecuencia (sistema no convencional), donde los pulsos son detectados por un capacitor de acoplamiento de alta tensión y adquiridos por una tarjeta de adquisición de datos (NI 5133). Las señales de DP, fueron obtenidas mediante la utilización de electrodos para generar descargas corona, superficiales e internas, se presenta también la simulación electroestática en Método de Elementos Finitos de los modelos de electrodos diseñados. Para el análisis de la información, se desarrolló una aplicación software en LabVIEW, que implementa en combinación un umbral de voltaje (threshold) y un tiempo de adquisición del pulso para la obtención del valor pico y ángulo de fase de los pulsos de DP, estos parámetros son volcados en una matriz de 256x256 que permite obtener principalmente el diagrama de fase resuelta y el gráfico de análisis de altura de pulsos. Además, el programa permite visualizar las señales medidas en un osciloscopio virtual en tiempo real, realiza el conteo del número de pulsos detectados, calcula los parámetros 𝛼 y 𝛽 de la distribución de Weibull, los parámetros 𝑄𝑚 y NQN, las magnitudes máxima, mínima y promedio (𝑄𝑚𝑎𝑥,𝑄𝑚𝑖𝑛, 𝑄𝑚𝑒𝑎𝑛) en volts y obtener la forma de onda de un pulso de DP individual y su espectro en frecuencia.

Desarrollo de una metodología para validación teórica de esfuerzos dinámicos de cortocircuito en transformadores de distribución y media potencia.

Aponte Mayor, Guillermo | 2018-04-24

La prueba de aptitud al cortocircuito permite verificar la capacidad del transformador para soportar los esfuerzos térmicos y mecánicos generados durante una falla externa. El ensayo es considerado como el método directo para evaluar esta condición, sin embargo, debido a los altos costos y la ausencia de laboratorios con la capacidad suficiente para su realización, desde el año 2006 la comisión electrotécnica internacional (CEI) definió un procedimiento alternativo de validación basado en el cálculo teórico de las fuerzas y esfuerzos originadas por un cortocircuito. En el procedimiento, los valores calculados son comparados con los obtenidos en un transformador de referencia sometido al ensayo o con los valores definidos por la norma. En este trabajo se realiza una revisión del procedimiento de validación teórica y se propone una metodología, se desarrolla un caso de análisis para un transformador trifásico de 400kVA. Las fuerzas fueron calculadas a través del método de elementos finitos y los esfuerzos se estimaron a partir de fórmulas aproximadas. Los resultados del cálculo permiten concluir, para este caso, que el equipo es teóricamente apto para soportar los esfuerzos de cortocircuito, lo cual fue corroborando con lo obtenido durante las pruebas.

Elementos finitos para la ecuación de stokes 2D en la formulación corriente-vorticidad [recurso electrónico]

Mejía Rodríguez, Luis Fernando | 2013-07-16

En este trabajo se implementa una solución numérica del problema de Stokes en las variables corriente ¿ vorticidad mediante la técnica de los elementos finitos bilineales en una región rectangular, considerando un flujo con pequeño número de Reynolds. Además, se plantea la formación débil del problema en el contexto del teorema de Brezzi.

Estudio analítico y numérico de un modelo bidimensional para la propagación de ondas en la superficie de una canal con fondo irregular [recurso electrónico]

Mejía Rodríguez, Luis Fernando | 2019-09-23

Implementamos un método de elementos infnitos para aproximar numéricamente la solución de un modelo tipo Boussinesq para la propagación de ondas acuáticas en un canal con topografía irregular. Discretizamos primero las variables temporales mediante esquemas de diferencias infinitas, en especial el esquema de Crank-Nicholson, luego, en cada paso de tiempo, se discretiza con elementos infinitos las variables espaciales. El modelo tipo Boussinesq fue propuesto en el artículo Numerical Investigation of a Two Dimensional Boussinesq System, Discrete and Continuous Dynamical Systems [1] dónde el forzante es desconocido; como parte de este trabajo, hacemos la deducción del modelo y la forma explícita del forzante. Se hace un estudio de existencia y unicidad de soluciones para el modelo tipo Boussinesq. La implementación numérica está hecha en FEniCS Project, una plataforma de código abierto para resolver numéricamente ecuaciones en derivadas parciales.

Finite Element Analysis of a Transtibial Prosthesis for a Paralympic Cyclist

Zamudio, Jhonnatan E. | 2020-05-26

(Eng) Currently, finite element analysis techniques are used to reduce costs in the manufacturing process of sports prostheses. This study primarily focuses on the finite element analysis of a design for a transtibial prosthesis for a paralympic cyclist, integra ting the biomechanics of an athlete with a double leg amputation below the knee with two prostheses categorized before the Union Cycling International (UCI) with a C - 3 disability and the characteristics of the terrain and the dynamic model. The analysis em ploying finite elements aims to evaluate the static and dynamic behavior of the proposed design when subjected to competition in the track - cycling category. As a result of this analysis, mechanical aspects, such as static forces, buckling, frequency, fatig ue, free fall, impact, and aerodynamics, can be evaluated to verify that the design of the proposed transtibial prosthesis meets an adequate aerodynamic profile and its mechanical characteristics are suitable to be used in a high - performance Paralympic cyc ling competition.

Un método de elementos finitos precondicionado para la ecuación de Stokes 2D

Duque Arango, Jairo | 2014

En este trabajo se considera el problema de Stokes dos dimensional para fluidos incompresibles en el dominio acotado ¿= [0.1]x [0.1]. Se implementa un método de elementos finitos mixtos para aproximar numéricamente la solución al problema de Stokes en sus variables originales (u.p) por (u.p), de este modo, nos encontramos con un sistema de la forma (M/B B/0) (U/P) =(F/0).

Precalificación de una conexión soldada a momento viga-columna para aplicaciones en edificios metálicos.

Acero, Hernán M. | 2011-10-13

La precalificación de la conexión a momento viga-columna está basada en las consideraciones de la norma provisiones sísmicas para edificios metálicos de acero AISC-2002. En esta norma se propone el procedimiento estándar para la realización de pruebas cíclicas a las conexiones, con el fin de comprobar su comportamiento ante solicitaciones dinámicas. Este ensayo de precalificación se realizó experimentalmente en el marco de pruebas del laboratorio de estructuras de la Universidad del Valle y se evaluó matemáticamente mediante un modelo de elementos finitos. En este modelo se consideró el comportamiento elasto-plástico del acero con endurecimiento cinemático. Los resultados del modelo se compararon con los resultados experimentales. El procedimiento de diseño y el detallado de la conexión fueron exitosamente validados tanto por el ensayo experimental de precalificación como por la simulación en elementos finitos.

Representación gráfica para el análisis matemático de estructuras naturales.

Uribe Becerra, Miguel Ángel | 2012-06-30

El diseño Industrial responde actualmente a una creciente preocupación por la reducción del impacto ambiental negativo en el planeta (devenido de sistemas de producción – comercialización), incorporando a su teoría y práctica pautas que consideran fundamental la problemática ambiental; lo hace desarrollando métodos que promueven la reducción de desechos, el mejoramiento de la eficiencia de los productos, el uso racional de los recursos y, en general, la minimización de las prácticas que afectan la posibilidad del disfrute de los recursos para las futuras generaciones. En este sentido, la Biomimética se presenta como una disciplina que brinda herramientas metodológicas, conceptuales y prácticas para el estudio de las respuestas que la naturaleza da a problemas cotidianos, con el fin de encontrar alternativas para el desarrollo de productos alineados con los conceptos de sustentabilidad. El análisis gráfico del comportamiento estructural de los elementos naturales resulta ser un aporte en el propósito de acercar los análisis matemáticos complejos de las estructuras mediante la representación simple como una herramienta para evidenciar las bondades del diseño natural y avanzar en la aplicación práctica de sus principios.

Simulación mediante el método de los elementos finitos de una máquina asincrónica lineal de flujo transversal.

Oslinger, José Luis | 2011-10-13

Este artículo describe la simulación de un modelo de máquina lineal de flujo transversal, empleando el método de análisis de elementos finitos por medio del software FLUX3DÒ. Este estudio abarca el análisis en estado estable y estático con el fin de poder cuantificar y cualificar el comportamiento eléctrico y magnético, al igual que fuerzas o empujes desarrollados en la máquina. Además, se proponen cambios desde el punto de vista constructivo y de configuración de la máquina con el fin de obtener mejoras en su desempeño y así optimizar su funcionamiento. El diseño y construcción fue realizado en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid, y el rediseño está siendo realizado por el grupo de investigación en conversión de energía Convergía de la Universidad del Valle.

Tratamiento de una clase de sistemas elípticos de primer orden mediante el método de elementos finitos lineales.

Villegas, Manuel | 2011-10-13

En este trabajo consideramos un método de discretización de sistemas elípticos lineales de primer orden provenientes de ecuaciones diferenciales parciales elípticas de segundo orden. Enunciamos aquí resultados sobre la convergencia del método descretización propuesto, el cual usa elementos finitos mixtos lineales. La técnica de discretización presentada aquí puede ser extendida al tratamiento de problemas no lineales. Sin embargo, no abordamos dicha extensión en esta presentación. Sistemas del tipo estudiado aquí modelan el comportamiento de fluidos a través de medios porosos.