Para la realización de este proyecto se desarrolló una metodología que facilitara y ayudara a lograr el objetivo que se planteo en la sección 1.2 del capitulo 1. Esta metodología consta de una serie de pasos ordenados de tal manera que puedan ser utilizados para cualquier diámetro de las tapas.
La metodología fue planteada de la siguiente manera; primero se identifico el problema que como ya antes los mencionamos en la sección 1 .1 de capitulo 1 , es la oxidación del cincho de las tapas del los transformadores monofásicos tipo poste, por lo que se vio la necesidad de cambiar el sistema de sujeción.
Una vez que ya se identifico el problema el siguiente paso es conocer las normas y restricciones del problema las cuales se describen en la sección 4.1 de este mismo capitulo.
Posteriormente se paso a identificar los requerimientos funcionales que son los parámetros que definen que se debe de realizar. Una vez que se identificaron los requerimientos funcionales, se determinaron los parámetros de diseño, que definen como se va a resolver el problema.
En base a los parámetros de diseño y tomando en cuenta las especificaciones y restricciones del problema se evalúan todas los posibles propuestas que ayuden a cumplir el objetivo. Después se selecciona la mejor opción y se modela la misma para optimizarla.
Capitulo IV Metodología de Diseño
Esta metodología de diseño se presenta a continuación, para que se comprenda mejor los pasos que se siguieron.
IIDENTIFICAR EL PROBLEMA
1
IDENTIFICAR RESTRICCIONES DEL
PROBLEMA
REQUERIMIENTOS FUNCIONALES
PARÁMETROS DE DISEÑO
SI
OPTIMIZACIÓN DE DISEÑO
PRUEBAS FISICAS PLANOS A DETALLE
l
NO
4.1 NORMAS Y RESTRICCIONES
Existen tres normas que son las que tratan del diseño de los transformadores y debido a ellas el sistema de sujeción de los transformadores se tiene que modificar. Estas son la ANSI C57.12.20, NMX-J-116 y CFEK0000-01.
4.1.1 ANSI C57 .12.20:
Esta norma define las presiones que transformadores estas presiones son la dinámica, cuales se definen a continuación.
Presión dinámica:
tiene que soportar los de alivio y la estática, las
El transformador deberá de soportar la generación de un arco eléctrico, en el interior del tanque bajo la superficie del aceite, de una pulgada de longitud, con una fuente de poder de 7.2 KV y una corriente eléctrica de 8000 Amperes durante un intervalo de% ciclo a 1 ciclo (1 ciclo= 1/60 segundos), sin existir componentes mecánicos expulsados del interior del tanque, rupturas en el tanque o fugas de aceite después de la prueba.
Presión de alivio:
La mínima presión interna a la que el tanque deberá estar diseñado para resellarse es de 8 psi (55.2 Kpa) ..
Presión estática:
El tanque deberá de soportar una presión estática de 7 psi (48.3 Kpa), sin sufrir una deformación permanente, siendo lo suficientemente fuerte para soportar
Capitulo IV Metodología de Diseño
una presión de 20 psi (137.9 Kpa) sin romperse, sin desplazar componentes, excluyendo el empaque de la tapa y las fugas de aceite.
4.1.2 NMX-J-116.
La norma NMX-J-116 dice que el transformador totalmente ensamblado debe de ser diseñado de tal manera que puede soportar una presión interna de 50 Kpa (7.2 psi) durante 3 hrs. sin que este se dañe.
También dice que todo orificio para boquilla debe contar con un realce, para evitar estancamiento de líquido entre sus uniones.
4.1.3 CFEK0000-01.
Hace referencia con la norma NMX-J-116.
4.1.4 RESTRICCIONES
No solo las normas son las que definen las restricciones, también existen algunas restricciones de espacio, disponibilidad de los materiales, fácil manufactura y requerimientos de la empresa.
El problema primordial es el de eliminar el cincho que es el causante de que se acumule humedad y por lo tanto se oxide el mismo evitando que el tanque quede herméticamente cerrado, por lo que existen variar restricciones para
eliminar el mismo. Las restricciones que se presentan para el problema de sellado despresurizado son las siguientes:
• Eliminar válvula de alivio
• Eliminar cincho que sujeta la tapa al tanque
• Utilizar PTR comercial como viga
• Utilizar material SAE 101 O para la tapa
La utilización de materiales comerciales y PTR's comerciales es con el objetivo de reducir los costos de manufactura y facilitar la obtención de los mismos.
La eliminación de la válvula de alivio va implícita con el cambio del sistema de sujeción ya que la tapa y la viga van a funcionar como una válvula.
4.2 REQUERIMIENTOS FUNCIONALES
Los requerimientos funcionales son los parámetros que definen lo que se va a realizar, en la sección 1.1 del capitulo 1, se describe el problema del sistema de sellado despresurizado, que el transformador debe de quedar herméticamente sellado para evitar que el aceite se contamine y así prolongar la vida útil del transformador.
El transformador no solo tiene que quedar herméticamente sellado, también tiene que cumplir con las normas antes mencionadas en el punto 4.1 en este capitulo que se refieren al la presión de alivio.
Capitulo IV Metodología de Diseño
Por lo tanto el problema se limita a que el transformador debe de sellar y despresurizar a una presión de 8 psi, por lo que los requerimientos funcionales para el diseño del sistema sellado-despresurizado son el sellar y el despresurizar.
¿ QUE DEBE DE REALIZAR ? ¿PORQUE?
PARA MANTENER EXENTO DE SELLAR HUMEDAD Y CONTAMINACIÓN AL
ACEITE DEL TRANSFORMADOR
CUANDO EL TRANSFORMADOR DESPRESURIZAR EMPIEZA A TRABAJAR LA PRESIÓN INTERNA DEL MISMO AUMENTA y ESTA TIENE QUE SER LIBERADA
Ya que se identifico plenamente los requerimientos funcionales, el siguiente paso de la metodología de diseño son los parámetros de diseño.
4.3 PARÁMETROS DE DISEÑO
Los parámetros de diseño es de que manera se va a cumplir los requerimientos funcionales, es decir como se va a sellar el transformador para que quede herméticamente sellado, y como se va a despresurizar el transformador cuando la presión interna del mismo aumente hasta los 8 psi.
El diseño actual es que la tapa esta herméticamente sellada con un cincho que sujeta la tapa al tanque de transformador y para despresurizar se utiliza una válvula de alivio, la cual esta calibrada para que cuando la presión interna del transformador aumente hasta 8 psi, esta se abra y libere la presión.
En base a los requerimientos de la empresa, propuestas del proyecto anterior y una lluvia de ideas, se propusieron varias alternativas siguiendo el modelo de sujeción de la Figura 4.3.1.
TAPA
PRESION
VIGA
/
TANQUE
Figura 4.3.1 Sistema de sujeción para sellado-despresurizado
PROLEC-GE sugirió que se siguiera este sistema de sellado- despresurizado y los parámetros de diseño para este sistema se muestran en la Figura 4.3.2.
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