El sector dels transformadors elèctrics està afectat per possibles explosions en l’interior dels tancs plens d’oli que aïllen els components elèctrics a causa de malfuncionaments elèctrics que generen un gas inflamable a mesure que l’oli que envolta l’arc elèctric es vaporitza. En questió de mili-segons, el volum de gas és pressuritzat donat que la inèrcia del fluid que l’envolta prevé la bombolla d’incrementar el seu volum i reduir- ne la pressió. Aquest fenòmen comporta la formació d’ones de pressió a causa del fort gradient de pressió a la interfície entre el gas i el líquid, que es propaguen i interaccionen amb l’estructura del transformador. Les parets del tanc poden suportar el primer pic de pressió, de caràcter dinàmic, que tendeix a ser el més gran en magnitud però de curt període. Tot i això, la pressió estàtica que es genera en el tanc a mesura que les ones de pressió interaccionen amb les ones emergents de la bombolla és la més perillosa i la que pot generar explosions, trencament del tanc, contaminació i costs tant materials com humans. En aquesta tesis, una formulació multi-fluid i quasi-incompressible simula a través de la implementació de les equacions de Navier-Stokes amb el mètode d’Elements Finits el fenòmen detallat per tal de tenir coneixement i entendre les condicions físiques dins del tanc i implementar estratègies de depressurització adequades.

The transformer manufacturing sector often suffers explosions originated in the oil- filled tanks due to arcing faults that generate flammable gas as the oil surrounding the electrical arc vaporizes. In a matter of milliseconds, the volume containing the gas is pressurized as the oil inertia prevents it from growing and reducing its pressure. This phenomena leads to the formation of pressure waves due to the strong pressure gradient at the oil-gas interface, which propagate and interact with the transformer structure. The tank walls may sustain the first pressure peak, of dynamic nature, which tends to be the highest in magnitude, but has a short period. On the contrary, the static pressure which builds up in the tank as the reflecting pressure waves interact with the incoming waves may generate the highest hazard and lead to explosions, tank rupture, pollution and expensive human and material costs. In this work, a weakly-compressible multi-fluid flow formulation simulates with the Finite Element implementation of the Navier-Stokes equations the phenomena detailed above in order to have a proper understanding of the physical conditions in the tank and devise adequate depressurization strategies.