Metodología_Delicia Chamorro


Metodología de estimación de la confiabilidad de un convertidor Boost no aislado a partir de la tasa de fallo de sus componentes

1. Metodología

1.1. Materiales y Métodos

Durante el desarrollo del proyecto, se utilizaron herramientas específicas para la obtención de los resultados esperados; los métodos y herramientas se describen a continuación:

Bases de datos: conjunto de datos científicosrelacionados entre sí con el contexto de la confiabilidad en sistemas eléctricos, métodos para análisis de confiabilidad electrónica de potencia, convertidores de potencia, aplicaciones de la electrónica de potencia. Esta información fue obtenida del sistema de información de la biblioteca del ITM (Instituto Tecnológico Metropolitano) en bases de datos suscritas: Scopus, ScienceDirect, IEEE.Softwares:
Ansys: es un software de ingeniería diseñado para trabajar bajo la teoría de elementos finitos para estructuras y fluidos; se utiliza para predecir cómo se comportará y cambiará un producto frente a situaciones de la vida real. Cuenta con varias tecnologías de simulación en el área de fluidos, estructuras, electrónica, semiconductores, sistemas, software embebido, procesosmultifísicos, entre otros. Se implementó en el proceso, la plataforma Ansys Workbench la cual cuenta con un marco que integra varias de las tecnologías ya descritas y de las cuales de utilizó el modulo eléctrico y termoeléctrico para el análisis de variables eléctricas (voltaje, corriente) y térmicas (temperatura, flujo de calor).
Matlab (Análisis de Montecarlo): Este software matemático, dentro de suentorno de desarrollo cuenta con el módulo de análisis de Montecarlo, el cual se utiliza para explorar la sensibilidad de un sistema mediante la variación de parámetros dentro de los límites estadísticos establecidos. Durante la implementación de esta herramienta se hizo uso de tareas comunes del módulo como: Creación de una simulación de Montecarlo para modelar el proyecto como un sistema dinámico,se realizaron simulaciones dinámicas alternando parámetros con incertidumbre estadística.
Reliability workbench: Es una herramienta en constante desarrollo desde los años 1980, cuenta con módulos integrados que permiten evaluar la confiabilidad esperada de un sistema, establecer cuáles son los componentes críticos del sistema, que mantenimientos o cambios de diseño mejoraran la confiabilidad,cuáles son las consecuencia y riesgos en caso de presentarse una falla.

1.2. Descripción del proceso
En la Fig. 1 se puede verse un esquema que representa la metodología usada durante el desarrollo del proyecto. Una vez planteado el problema se realizó una revisión del estado del arte tratando así de conocer los trabajos y soluciones planteadas en este ámbito, encontrando de esta forma un vacío encuanto a la estimación de la confiabilidad de los sistemas electrónicos, en especial los convertidores electrónicos de potencia implementados en diferentes aplicaciones industriales, dando como resultado la formulación de la hipótesis y los pertinentes objetivos para llegar a la solución de la misma. Para el desarrollo de los objetivos fue necesario llevar a cabo una serie de actividades loscuales son descritos a continuación:

1.2.1 Identificar los componentes críticos que afectan el funcionamiento del convertidor Boost no aislado.

Para llevar lograr este objetivo fue necesario la caracterización física y eléctrica del convertidor y el conocimiento de las características eléctricas de cada uno de sus componentes. Además fue necesario conocer su interacción en el convertidor paradeterminar cuáles serían los elementos de mayor importancia en su funcionamiento y poder identificar la probabilidad de falla de cada uno de estos. Conocer sus campos de aplicación ya que la complejidad del convertidor depende de las especificaciones de trabajo del mismo.
Se implementó la búsqueda en base de datos para identificar las diferentes características del convertidor Boost no aislado, sus...