OM_TP Proyecto MGP 01

# Análisis del Impacto en Transformadores de Potencia debido al Efecto Vibracional Generado por la Presa de Itaipú

## Antecedentes

La Central Hidroeléctrica Itaipú constituye una de las mayores instalaciones de generación de energía del mundo, operando mediante una compleja infraestructura electromecánica sometida a diversas fuentes de excitación dinámica. Entre estas fuentes se destacan las vibraciones originadas por el flujo hidráulico, la operación de turbinas y generadores, las variaciones de carga y las respuestas estructurales de la presa.

Los transformadores de potencia ubicados en las áreas de generación y transmisión se encuentran expuestos de manera permanente a dichas condiciones vibracionales. Aunque estos equipos son diseñados para soportar esfuerzos mecánicos considerables, la exposición prolongada a vibraciones de baja frecuencia y amplitud variable podría acelerar procesos de degradación mecánica, afectar la integridad del sistema de aislamiento y reducir la vida útil operativa de los componentes internos.

## Problemática

Actualmente existe información limitada sobre la interacción entre las vibraciones estructurales de gran escala generadas por una presa hidroeléctrica y el comportamiento mecánico de los transformadores de potencia instalados en sus proximidades.

La ausencia de modelos predictivos y de criterios específicos de evaluación dificulta determinar:

- El nivel real de influencia de las vibraciones estructurales sobre los transformadores.

- La existencia de fenómenos de resonancia entre la estructura soporte y los elementos internos del transformador.

- Los posibles mecanismos de degradación acelerada asociados a esfuerzos vibracionales continuos.

- El impacto sobre la confiabilidad y disponibilidad del sistema eléctrico.

## Hipótesis

Las vibraciones estructurales generadas por la operación de la presa y los grupos generadores de Itaipú producen esfuerzos dinámicos transmisibles a los transformadores de potencia, pudiendo contribuir al deterioro progresivo de componentes mecánicos y dieléctricos cuando coinciden determinadas condiciones de frecuencia, amplitud y tiempo de exposición.

## Objetivo General

Evaluar la influencia de las vibraciones estructurales asociadas a la operación de la Central Hidroeléctrica Itaipú sobre el desempeño, integridad mecánica y vida útil de los transformadores de potencia.

## Objetivos Específicos

1. Caracterizar las fuentes vibratorias presentes en la infraestructura de la presa.

2. Determinar los niveles de vibración transmitidos hacia los transformadores de potencia.

3. Identificar frecuencias predominantes y posibles fenómenos de resonancia.

4. Analizar la correlación entre vibraciones y parámetros de condición de los transformadores.

5. Desarrollar modelos predictivos de riesgo basados en monitoreo vibracional.

6. Proponer criterios técnicos para mantenimiento predictivo y gestión de activos.

## Metodología Propuesta

La investigación se desarrollará en cuatro etapas principales:

### Fase 1: Caracterización Vibracional

- Instalación de acelerómetros en puntos estratégicos de la presa.

- Medición de vibraciones durante distintos regímenes operativos.

- Obtención de espectros de frecuencia mediante análisis FFT.

### Fase 2: Monitoreo de Transformadores

- Medición simultánea en tanques, radiadores y estructuras soporte.

- Registro continuo de variables mecánicas y eléctricas.

- Integración de datos históricos de mantenimiento.

### Fase 3: Análisis y Modelado

- Análisis modal experimental.

- Correlación entre vibraciones estructurales y condición del transformador.

- Aplicación de técnicas estadísticas y modelos de confiabilidad.

- Simulación numérica mediante elementos finitos.

### Fase 4: Desarrollo de Criterios de Evaluación

- Definición de indicadores de riesgo vibracional.

- Elaboración de recomendaciones operativas.

- Propuesta de metodología de monitoreo permanente.

## Contribuciones Esperadas

La investigación permitirá:

- Comprender los mecanismos de transferencia vibracional entre estructuras hidráulicas y equipos eléctricos de gran potencia.

- Establecer límites de aceptabilidad vibracional para transformadores en centrales hidroeléctricas.

- Mejorar la confiabilidad de activos estratégicos mediante técnicas de mantenimiento predictivo.

- Reducir riesgos de fallas mecánicas y dieléctricas de alto impacto económico.

- Generar conocimiento científico aplicable a otras presas hidroeléctricas de gran porte.

## Impacto Técnico y Científico

Los resultados contribuirán al desarrollo de una metodología innovadora para la evaluación de riesgos vibracionales en transformadores de potencia asociados a grandes infraestructuras hidroeléctricas. Asimismo, podrán servir como base para futuras recomendaciones técnicas, estándares de monitoreo y estrategias de gestión de activos en sistemas eléctricos de alta potencia.

## Palabras Clave

Transformadores de Potencia, Vibraciones Estructurales, Presas Hidroeléctricas, Itaipú Binacional, Monitoreo de Condición, Análisis Modal, Mantenimiento Predictivo, Confiabilidad, Diagnóstico Mecánico, Gestión de Activos.