Evolución de las propiedades térmicas y dieléctricas de un aceite vegetal de transformador mejorado con nanopartículas

Abstract

RESUMEN: Esta tesis afronta la preparación, caracterización y puesta a prueba de cuatro tipos de nanofluidos dieléctricos de base vegetal, preparados con nanopartículas de Fe2O3, TiO2, ZnO y CuO, a concentraciones hasta 1 kg/m3. Preparados siguiendo una metodología de dos pasos, las principales propiedades que condicionan su comportamiento como fluido aislante y refrigerante han sido caracterizadas, en función de la concentración de nanopartículas. Los resultados reflejan como las nanopartículas son capaces de mejorar las propiedades dieléctricas, mientras que su efecto sobre la conductividad, densidad y viscosidad es más limitado, siendo casi nulo en el caso de la primera. Las concentraciones de aquellos nanofluidos con un mayor aumento de su tensión de ruptura has sido seleccionados como óptimas, y muestras de dichos nanofluidos y del fluido base se han utilizado para la refrigeración de un pequeño transformador. Se ha comprobado una mejora de la refrigeración del fluido base exclusivamente con el nanofluido de Fe2O3. Debido a la ausencia de efecto sobre la conductividad térmica, se ha interpretado este hecho en base a la aparición de ciclos convectivos magnetotérmicos.

ABSTRACT: This thesis affords preparation, characterization and testing of four types of vegetal-based dielectric nanofluids, with Fe2O3, TiO2, ZnO y CuO as solid fraction, at concentrations up to 1 kg/m3. Prepared by the two-step methodology, their main properties as cooling and isolating fluids have been analysed, regarding the nanoparticle concentration. Results seem to point out to an improvement of the dielectric properties because of the nanoparticles, while their viscosity, density or thermal conductivity are barely affected, especially this last property. The concentrations of those nanofluids with a larger improvement of their breakdown voltage belong to the optimal concentrations. Samples of these optimal nanofluids and the base fluid have been applied to the cooling of an experimental setup with a Little transformer. The temperatures registration shows that only the Fe2O3 Nanofluid is capable to improve the performance of the base fluid. In view of the absence of effect on the thermal conductivity, this improvement has been linked to the existence of thermal-magnetic convective cycles in the ferrofluid.