Resumen

PIMENTEL-VELAZQUEZ, Luis Antonio; SUAREZ-APARICIO, Héctor  y  VELAZQUEZ-MACHUCA, Martha Alicia. Prototipo generador de ozono basado en fuente de alto voltaje y descarga de barrera dieléctrica. Ing. invest. y tecnol. [online]. 2023, vol.24, n.2.  Epub 19-Mayo-2023. ISSN 2594-0732.  https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2023.24.2.013.

En este artículo se describe la realización de un prototipo que emplea una fuente de alto voltaje para generar descargas eléctricas en un reactor de gases integrado por una barrera dieléctrica, la cual se somete a un campo eléctrico no uniforme con el fin de producir gas ozono residual a partir del medio circundante. La fuente de alto voltaje empleada se basa en un esquema resonante de alta eficiencia, la cual permite reducir pérdidas en relación con otras aproximaciones basadas en conmutadores forzados. Dado que la principal función de un convertidor de voltaje es generar las señales adecuadas con la mayor eficiencia posible, menor número de componentes involucrados, mayor densidad de potencia posible y el mejor compromiso entre facilidad de implementación y la complejidad general del circuito, se seleccionó la topología Flyback resonante auto conmutado, con modificación ZVS (Zero Voltage Switching), la cual representa una aproximación adecuada dada la baja distorsión armónica de la señal de tensión de salida y su alta frecuencia de operación, conveniente para la aplicación específica requerida. La topología de conmutación mediante elementos resonantes conforma uno de los campos de más amplio desarrollo en electrónica de potencia por sus grandes ventajas sobre la conmutación forzada. Emplear esta metodología permite que el circuito no genere pérdidas excesivas y reduce el consumo energético general. En forma adicional, el diseño del PCB (Printed Circuit Board) permite integrar el segmento de conmutación como un módulo acoplable en forma simplificada a otro prototipo sin afectar el funcionamiento del mismo, de forma que es sencillo trabajar con una variabilidad de reactores de gases con el fin de encontrar el óptimo en la generación de ozono. Esto reduce los costos de mantenimiento y alarga la vida útil del dispositivo. El potencial elevado del campo eléctrico, logrado mediante los convertidores descritos, tiene usos extendidos en la industria fármaco-química, medicina y experimentación sobre emisiones ionizantes. En futuras investigaciones se sugiere la incorporación de control activo en el segmento de conmutación, lo cual permitiría un censado adecuado de las variables de voltaje y corriente de la carga, y el ajuste de los ciclos de servicio con el fin de mantener un rango adecuado de salida.

Palabras llave : Ozono; descarga de barrera dieléctrica; convertidor resonante; electrónica de potencia.

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