Para el estudio de confiabilidad de los bombillos, se requiere de un espacio propicio donde se simule lo más precisamente posible el entorno donde normalmente se utilizan, es decir, en automóviles, camiones, buses o motocicletas, y además que se realice en simultáneo para una muestra considerable de estos.
Definir un espacio con las características que se mencionan anteriormente, da la posibilidad de obtener un conjunto de datos de falla suficiente y preciso, que posteriormente sea base para realizar análisis, cálculos, y conclusiones estadísticas, que arrojen resultados valederos para dar determinaciones acerca de la confiabilidad y la validación o cumplimiento de la ubicación de estos dispositivos en la fase tres de la curva de Davies, como elementos no reparables.
De acuerdo a lo anterior el banco debe cumplir con las siguientes características: Tamaño suficiente para ubicar los elementos necesarios.
Material apropiado para soportar el peso y calor que se genere. Material de fácil maquinado y maniobrabilidad.
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de bombillos y la distribución que van a tener los dispositivos eléctricos que se encargan del funcionamiento de estos.
A continuación se muestra un diagrama de conexiones de cuatro líneas de 10 bombillos conectadas en paralelo, el cual ejemplifica la forma en que se realiza para la totalidad de las líneas del banco de pruebas.
Ilustración 29 - Diagrama de conexión Banco de Pruebas
El diagrama pretende ilustrar como serán las ramificaciones desde la fuente para poder contar con dispositivos electrónicos de menores especificaciones; en el diagrama se puede resaltar, que de la fuente sale un cable único para cada línea y que antes de llegar a los bombillos pasa por un puente rectificador independiente para cada línea de bombillos, de esta forma, la cantidad de bombillos a energizar por línea, es mucho más baja, lo que se traduce en una menor cantidad de corriente a rectificar y transmitir, lo que permite incluir los dispositivos electrónicos con las especificaciones que se desean.
De este modo el circuito se conforma de la siguiente manera: se instala un puente rectificador independiente para cada línea de bombillos incandescentes y para los bombillos LED se utiliza un puente para tres o cuatro líneas de estos.
Con base en los cálculos de potencia y corriente de la fuente, se decide que la muestra a estudiar es de 100 bombillos de cada tipo (LED e incandescente), los cuales se distribuyen en líneas de bombillos conectados en paralelo entre sí. Cada muestra de 100 bombillos se distribuye en 10 líneas, para cada línea de bombillos incandescentes un rectificador, es decir 10 puentes para las 10 líneas, los tipo LED por su bajo consumo de energía y a la poca corriente de consumo, las 10 líneas de bombillos estarán a cargo de tres puentes rectificadores de la siguiente manera: dos puentes con dé a tres líneas de bombillos, y un último con las cuatro líneas restantes.
La corriente que pasa por los puentes rectificadores, genera calentamiento excesivo, por lo tanto como medida preventiva para evitar la falla de estos
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dispositivos por este fenómeno, se incluyen disipadores de calor en el montaje eléctrico, los cuales sirven de base para instalar los puentes rectificadores, y se encargan de facilitar la transferencia de calor al ambiente.
Con base en la anterior información, se define que para energizar y rectificar la corriente necesaria para el funcionamiento de toda la muestra, son necesarios 13 puentes rectificadores (con su respectivo disipador), 13 condensadores y 13 breakers.
Como material base para la construcción del banco de pruebas, se selecciona la madera, por su variedad en cuanto a formas y facilidad para la manufactura. El diseño se divide en dos partes, el marco donde se ubican los bombillos, y el cajón donde se ubican los elementos eléctricos y electrónicos necesarios para la simulación.
3.3.5.1 Diseño y construcción del marco
El marco se diseña para albergar una muestra de doscientos bombillos, con sus respectivos portalámparas y con el espacio apropiado para las conexiones y el cableado necesario.
Ilustración 30 - Planos Marco Banco de Pruebas
La forma del marco se define con una geometría rectangular, con una estructura de perfil en madera de pino de 41 x 41mm, con un largo total 1600mm, por un ancho de 582mm. El marco soporta seis compuertas en madera triples de 18mm de espesor, con una medida de 500mm de largo por 250mm de ancho, ancladas al marco mediante dos bisagras.
Cada compuerta está subdivide y perfora, para ubicar e instalar los portalámparas. Cuatro de las compuertas se subdividen para albergar 30 bombillos en cada una, y las dos restantes para 40 bombillos en cada una, completando así la totalidad de la muestra a estudiar.
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A continuación se muestra una serie de imágenes donde se observa la construcción del marco.
Ilustración 31 - Imágenes construcción marco banco de pruebas
3.3.5.2 Diseño y construcción de caja de circuitos
Las conexiones para energizar adecuadamente los bombillos son complejas y necesitan un gran número de elementos electrónicos para cada número y tipo determinado de bombillos. Por este motivo, se opta por crear un espacio independiente que albergue, ordene, ubique e interconecte todos los circuitos previos para todo el montaje.
Para definir las dimensiones de dicho espacio, se basa en la información sobre la distribución de las conexiones, la cantidad de elementos a conectar y su tipo, el orden de conexión y la estructura del sistema.
Además de incluir disipadores de calor de aluminio para disipar el calor de los puentes rectificadores, se toma otra medida preventiva para el recalentamiento de los componentes, por lo que se instalan extractores de aire (ventiladores), a través de todo el circuito, con la idea de que se logre una muy buena transferencia de calor
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por convección forzada y se disipe la mayor cantidad de este que se genera por los circuitos.
Ilustración 32 - Plano de ensamble de la caja de los componentes eléctricos
Con los elementos concretos y sus respectiva cantidades, se determina que el espacio debe tener 1600mm de largo, por 250mm de ancho, con costillas a lo largo para que el sistema de ventilación extraiga el aire y con un lado abierto para hacer las conexiones entre los condensadores y las líneas de bombillos.