Actualización del sistema de potencia de alta frecuencias de la máquina selladora MAC para uniones de materiales plásticos textiles en la empresa grupo Carguachi S.A.

En este trabajo de titulación se analiza la problemática existente en la máquina selladora de alta frecuencia de la empresa “Grupo Carguachi S.A.”, enfocándose en las limitaciones del sistema de potencia analógico actual, como la falta de control sobre la frecuencia y la potencia, el elevado consumo...

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Κύριος συγγραφέας: Díaz Carguachi, Cristian Alejandro (author)
Μορφή: bachelorThesis
Έκδοση: 2025
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/25772
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description En este trabajo de titulación se analiza la problemática existente en la máquina selladora de alta frecuencia de la empresa “Grupo Carguachi S.A.”, enfocándose en las limitaciones del sistema de potencia analógico actual, como la falta de control sobre la frecuencia y la potencia, el elevado consumo energético y la baja eficiencia en el proceso de sellado. Esto justifica la necesidad de modernizar el sistema con tecnología más eficiente y precisa, planteando como objetivo el rediseño completo de la etapa de potencia. Se realiza una investigación técnica sobre componentes, topologías y tecnologías aplicables al sistema de potencia de alta frecuencia. Se estudian distintas configuraciones de inversores, técnicas de modulación, sistemas de amplificación RF y tipos de transistores como SiC y GaN, debido a su capacidad de operar en condiciones exigentes con alta eficiencia. Se consideran criterios de aislamiento, refrigeración, normativas de seguridad y estándares industriales. Se diseña una nueva arquitectura de potencia basada en una topología en puente completo con transistores GaN, alimentada por una fuente DC regulada. Se efectúan los cálculos eléctricos necesarios para determinar la impedancia de carga, la relación de transformación, el filtrado de señal y las pérdidas por conmutación. También se seleccionan los componentes críticos del circuito, considerando frecuencia de operación, potencia máxima, eficiencia y compatibilidad electromagnética. Se realizan pruebas experimentales con el sistema implementado, midiendo variables clave como voltaje de salida, ganancia y respuesta del transformador. También se evalúa el comportamiento térmico y la estabilidad del sistema bajo carga, comparando los resultados con la versión analógica anterior. Se valida el correcto funcionamiento del amplificador RF en condiciones reales de trabajo. Finalmente, se concluye que la actualización del sistema permite un mejor aprovechamiento energético, mejora la calidad del sellado, reduce pérdidas eléctricas y facilita el control digital del proceso, cumpliendo los objetivos planteados.
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Se estudian distintas configuraciones de inversores, técnicas de modulación, sistemas de amplificación RF y tipos de transistores como SiC y GaN, debido a su capacidad de operar en condiciones exigentes con alta eficiencia. Se consideran criterios de aislamiento, refrigeración, normativas de seguridad y estándares industriales. Se diseña una nueva arquitectura de potencia basada en una topología en puente completo con transistores GaN, alimentada por una fuente DC regulada. Se efectúan los cálculos eléctricos necesarios para determinar la impedancia de carga, la relación de transformación, el filtrado de señal y las pérdidas por conmutación. También se seleccionan los componentes críticos del circuito, considerando frecuencia de operación, potencia máxima, eficiencia y compatibilidad electromagnética. Se realizan pruebas experimentales con el sistema implementado, midiendo variables clave como voltaje de salida, ganancia y respuesta del transformador. También se evalúa el comportamiento térmico y la estabilidad del sistema bajo carga, comparando los resultados con la versión analógica anterior. Se valida el correcto funcionamiento del amplificador RF en condiciones reales de trabajo. Finalmente, se concluye que la actualización del sistema permite un mejor aprovechamiento energético, mejora la calidad del sellado, reduce pérdidas eléctricas y facilita el control digital del proceso, cumpliendo los objetivos planteados.The present graduate research analyzes the existing issues in the high-frequency sealing machine of the company “Grupo Carguachi S.A.”, focusing on the limitations of the current analog power system, such as the lack of control over frequency and power, high energy consumption, and low efficiency in the sealing process. These shortcomings justify the need to modernize the system with more efficient and precise technology, with the objective of completely redesigning the power stage. A technical investigation was conducted on components, topologies, and technologies applicable to high-frequency power systems. Various inverter configurations, modulation techniques, RF amplification systems, and transistor types such as SiC and GaN were studied due to their capability to operate under demanding conditions with high efficiency. Isolation, cooling, safety standards, and industrial regulations were also taken into consideration. A new power architecture was designed based on a full-bridge topology with GaN transistors, powered by a regulated DC source. Electrical calculations were performed to determine load impedance, transformation ratio, signal filtering, and switching losses. Critical circuit components were selected considering operating frequency, maximum power, efficiency, and electromagnetic compatibility. Experimental tests were conducted using the implemented system, measuring key variables such as output voltage, gain, and transformer response. The thermal behavior and system stability under load were also evaluated, with the results compared to those of the previous analog version. The correct operation of the RF amplifier under real working conditions was verified. Ultimately, it is concluded that the system upgrade enables improved energy utilization, enhanced sealing quality, reduced electrical losses, and facilitates digital control of the process, thereby meeting the proposed objectives.Escuela Superior Politécnica de ChimborazoHernández Ambato, Jorge LuisRojas Urbano, Javier Arturo2026-03-05T20:28:28Z2026-04-23T18:46:17Z2025-11-17http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcceinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfDíaz Carguachi, Cristian Alejandro. (2025). Actualización del sistema de potencia de alta frecuencias de la máquina selladora MAC para uniones de materiales plásticos textiles en la empresa grupo Carguachi S.A. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.https://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/25772esUDCTFIYE; 108T0581http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Attribution, Non-commercial, No Derivative Works (CC-BY-NC-ND)http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositorio Escuela Superior Politécnica de Chimborazoinstname:Escuela Superior Politécnica de Chimborazoinstacron:ESPOCH2026-04-23T18:46:18Zoai:dspace.espoch.edu.ec:123456789/25772Institucionalhttp://dspace.espoch.edu.ec/Universidad públicahttps://www.espoch.edu.ec/es/http://dspace.espoch.edu.ec/oai.Ecuador...opendoar:17502026-04-23T18:46:18Repositorio Escuela Superior Politécnica de Chimborazo - Escuela Superior Politécnica de Chimborazofalse
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