Pesquisa pode reduzir perdas econômicas para usinas de energia após terremotos

No topo dos transformadores de energia estão os sistemas de buchas que desempenham um papel crítico no fornecimento de eletricidade às comunidades. No entanto, esses objetos também são suscetíveis a quebrar durante terremotos. Uma vez danificadas, as buchas podem causar interrupções generalizadas e sobrecarregar o estado com reparos caros.

Em um estudo recente, os pesquisadores da Texas A&M University mostraram que durante alta atividade sísmica, a integridade estrutural dos sistemas de buchas pode ser melhor mantida reforçando suas bases com reforços de aço. Além disso, usando estudos de avaliação de perda baseados em probabilidade, eles descobriram que o ônus econômico devido a danos aos sistemas de buchas causados ​​por terremotos é até 10 vezes menor para sistemas de buchas de transformadores reforçados com aço em comparação com outras configurações de buchas.

"Sistemas de buchas de transformadores são vitais para redes de subestações elétricas, e esses componentes são especialmente vulneráveis ​​em regiões altamente sísmicas, como na Califórnia ou partes do nordeste", disse Maria Koliou, professora assistente do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental de Zachry. "Realizamos uma avaliação completa de risco e perda do impacto de buchas danificadas em termos de custo e tempo de recuperação para redes de energia elétrica."

Os detalhes do estudo foram publicados na edição de julho da revista Structure and Infrastructure Engineering.

Uma bucha elétrica é uma cobertura semelhante a uma manga que envolve um condutor que transporta uma corrente elétrica de alta tensão. Geralmente encontrados próximos a transformadores ou disjuntores, esses sistemas garantem que as correntes elétricas não vazem dos fios de metal. As buchas são feitas de isoladores, principalmente porcelana, e são preenchidas com óleo mineral.

Apesar de sua capacidade de suportar fortes campos elétricos, as buchas são quebradiças e podem rachar facilmente em caso de alta atividade sísmica. Consequentemente, qualquer dano a eles é um risco elétrico. Lesões estruturais mais extensas no sistema de buchas podem causar interrupções de energia generalizadas e altos custos de substituição.

Uma forma possível de mitigar danos e reparos é reforçando a bucha com chapas de aço. Assim como uma fundação forte pode melhorar a estabilidade de um edifício, os reforços de flexão de aço o mais próximo possível da base da bucha demonstraram melhorar a estabilidade da bucha durante terremotos. No entanto, Koliou disse que falta uma análise mais abrangente do impacto da vulnerabilidade sísmica nos sistemas de buchas em termos de custos de recuperação.

Para resolver essa lacuna, Koliou e seu aluno de pós-graduação, Andrew Brennan, conduziram uma análise probabilística para comparar as perdas econômicas decorrentes do dano de buchas para diferentes intensidades de movimentos do solo. Eles investigaram buchas de diferentes geometrias representativas de cenários de média e alta tensão. Mais importante, algumas buchas tinham reforços de chapa de aço e outras não em seus projetos originais.

Koliou e Brennan descobriram que as perdas econômicas para as intensidades dos terremotos consideradas no estudo eram 33-55% menores quando as bases das buchas eram reforçadas com chapas de aço. De fato, as perdas anuais esperadas para buchas sem reforços de aço foram pelo menos 2,5 a 10 vezes maiores quando submetidas a diferentes movimentos do solo.

"Nossos resultados mostram que os reforços de aço são eficazes na prevenção de danos às buchas, mas o que significa 'eficaz' para um engenheiro estrutural pode ter pouco significado para alguém que não é. Queríamos generalizar nossas descobertas em termos mais práticos para as partes interessadas, além dos engenheiros. ", disse Koliou. “E assim, quantificamos o benefício de usar reforços de aço em termos de valor em dólares e o tempo que levaria para recuperar uma variedade de cenários de terremoto, o que é mais facilmente interpretável”.

Este artigo de Vandana Suresh apareceu originalmente no site da Faculdade de Engenharia.

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