Los ingenieros del Laboratorio de Compatibilidad Electromagnética de la EPFL han desarrollado un método revolucionario para detectar y localizar descargas parciales que interrumpen el funcionamiento de los transformadores de potencia.

Los transformadores juegan un papel central en los sistemas de distribución de energía, lo que hace posible transportar energía eléctrica a largas distancias con riesgos y pérdidas mínimos. Son cruciales para garantizar la estabilidad y confiabilidad de las redes eléctricas. Cuando ocurren problemas en los transformadores, los operadores de la red deben poder detectarlos rápidamente y determinar exactamente dónde están ubicados. "A veces, las perturbaciones conocidas como descargas parciales ocurren dentro de un transformador", dice Farhad Rachidi, profesor adjunto de EPFL y director del Laboratorio de Compatibilidad Electromagnética (EMC). "Si los operadores no hacen nada para repararlos, las descargas pueden provocar daños graves con el tiempo e incluso hacer que el transformador explote".

Ecuaciones invertidas en el tiempo

Hay una serie de sistemas que pueden detectar descargas parciales, pero no son muy efectivos para señalar dónde se originan. "Con nuestro método, los ingenieros pueden localizar la fuente de una descarga parcial y actuar rápidamente para resolver el problema", dice Hamid Reza Karami, científico del laboratorio EPFL EMC.

"Se basa en una técnica bastante reciente llamada inversión del tiempo, que se deriva de la 'reversibilidad' de las ecuaciones físicas. Casi todas las ecuaciones físicas tienen una variable de tiempo y la consideran como un valor en el futuro. Pero la mayoría de las ecuaciones también funcionan con su negativo. Entonces, nuestra técnica consiste en reemplazar la variable t en las ecuaciones físicas, que representa el tiempo, con su negativo:–t. Teóricamente, eso nos permite retroceder en el tiempo".

Reconstruyendo ondas en dirección opuesta

Las descargas parciales en el interior de un transformador generan dos tipos de ondas:acústicas y electromagnéticas. En el sistema EPFL, las ondas son captadas por un sensor y convertidas a formato digital. Luego, un algoritmo analiza las ondas y las introduce en un modelo informático de un transformador. El modelo reconstruye las ondas trabajando hacia atrás, en la dirección opuesta al viaje, hasta llegar a la fuente de la descarga. Eso brinda a los ingenieros información precisa sobre el origen de la descarga.

El equipo de Rachidi está desarrollando su tecnología junto con Sparks Instruments, una empresa con sede en Friburgo que suministra sistemas para detectar descargas parciales, y con HEIG-VD. "La Oficina de Transferencia de Tecnología de la EPFL nos puso en contacto con la gente de Sparks", dice Rachidi. "También recibimos el apoyo de enable, un programa EPFL para fomentar la I+D, que nos permitió probar y validar nuestro sistema. Nuestra tecnología ahora ha sido patentada y estamos trabajando con Sparks para encontrar la mejor manera de llevarla al mercado".

Gran potencial

Los métodos basados ​​en la inversión del tiempo tienen un potencial considerable en una gran cantidad de aplicaciones, y este no es el primer avance de Rachidi y los ingenieros de su laboratorio. En 2018 patentaron una aplicación que puede localizar cortocircuitos en redes eléctricas en un tiempo récord. "Fuimos los primeros en utilizar la inversión del tiempo para este tipo de aplicación", dice.

Y también están aplicando sus conocimientos en otros campos:"Hemos presentado una solicitud de patente para un sistema que puede identificar el origen de la arritmia cardíaca, y estamos trabajando con el Prof. Marcos Rubinstein y su grupo en HEIG-VD para desarrollar un dispositivo que pueda localizar rayos". + Explora más

Detección de cortocircuitos retrocediendo en el tiempo