Diseño técnico de un banco de pruebas para diagnostico y evaluación de equipos de electrónica industrial de potencia

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2026-10-05

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Muñoz Mendoza, Manuel Stiven; Torres Cardona, Cristhian David (2026). Diseño técnico de un banco de pruebas para diagnostico y evaluación de equipos de electrónica industrial de potencia. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. https://hdl.handle.net/11349/104254

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Resumen

This project was developed at Alfa Electronic SAS, an organization specializing in the maintenance, repair, and diagnostics of technological assets within the industrial power electronics sector. In this environment, the technical laboratories require robust testing infrastructures that allow them to subject single-phase and three-phase equipment to controlled nominal and critical operating conditions, thereby guaranteeing the reliability and quality of post-repair technical service. Based on the operators' experience with the test bench, a diagnostic assessment was conducted on the test bench currently in operation at the company. Limitations were identified in the overcurrent protection systems, deficiencies in the power dissipation mechanisms of the resistive load banks, and a marked absence of automated control. Furthermore, the current platform lacks a pre-charge system for the capacitive stages and real-time monitoring. This restricts its versatility when working with equipment and leaves operators exposed to electrical hazards due to the lack of a standardized control environment. To address this problem, a complete redesign of the test bench was proposed. The proposal includes sizing electrical protections to meet the company's needs, analytically calculating a bank of segmented resistive loads, and conceptually implementing a DC bus with a pre-charging system. It also envisions integrating a PLC to manage security and alarms in real time, linked to an HMI interface for centralized visualization of all variables. As a result, a detailed 3D model of the chassis and internal cabinet layout was developed in SolidWorks, allowing for validation of the front panel's ergonomics and the forced ventilation arrangement. Furthermore, the Bill of Materials (BOM) and the main technical documentation were finalized, including connection diagrams, AC/DC power distribution plans, and control logic schematics. The feasibility of physical construction is now subject to management's budgetary evaluation.

Descripción

El presente proyecto se desarrolla en la empresa Alfa Electronic SAS, una organización especializada en el mantenimiento, reparación y diagnóstico de activos tecnológicos dentro del sector de la electrónica industrial de potencia. En este entorno, los laboratorios técnicos requieren de infraestructuras de ensayo robustas que permitan someter a los equipos monofásicos y trifásicos a condiciones de operación nominales y críticas controladas, garantizando con ello la fiabilidad y la calidad del servicio técnico post reparación. A partir de la experiencia que tienen los operarios con el banco se realizo un diagnóstico sobre el banco de pruebas actualmente operativo en la empresa, se identificaron limitaciones en los sistemas de protección contra sobrecorriente, deficiencias en los mecanismos de disipación de potencia en los bancos de carga resistiva, y una marcada ausencia de un control automatizado. Además, la plataforma actual no cuenta con un sistema de precarga para las etapas capacitivas ni con supervisión en tiempo real. Esto restringe su versatilidad al trabajar con equipos y deja a los operarios expuestos a riesgos eléctricos al no tener un entorno de control estandarizado. Para solucionar este problema, se planteó el re diseño integral del banco de pruebas. La propuesta incluye el dimensionamiento de las protecciones eléctricas a las necesidades de la empresa, el cálculo analítico de un banco de cargas resistivas segmentadas y la implementación conceptual de un bus DC con sistema de pre carga. También se contempla integrar un PLC para gestionar la seguridad y las alarmas en tiempo real, vinculado a una interfaz HMI para visualizar todas las variables de forma centralizada. Como resultado, se desarrolló el modelo 3D detallado del chasis y la distribución interna del gabinete en SolidWorks, lo que permitió validar la ergonomía del panel frontal y la disposición de la ventilación forzada. Asimismo, se consolidó el listado de materiales (BOM) y la documentación técnica de cabecera, la cual incluye diagramas de conexión, planos de distribución de potencia AC/DC y esquemas lógicos de mando, dejando la viabilidad de la construcción física a la evaluación presupuestal de la gerencia.

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