Simulación dinámica basada en modelo con hardware en el lazo del sistema PEMWE para diagnóstico de fallas en tiempo real

El despliegue creciente de sistemas de electrólisis de agua con membrana de intercambio protónico (PEMWE) para la producción de hidrógeno renovable requiere un diagnóstico fiable de fallas en tiempo real bajo condiciones operativas dinámicamente variables. Este estudio propone un marco de simulación dinámica basada en modelo con hardware en el lazo (HILS) para el diagnóstico de fallas en tiempo real de un sistema de electrólisis de agua PEM. Se desarrolló y validó un modelo dinámico basado en la física de un sistema PEMWE de clase 300 W contra datos experimentales bajo condiciones de estado estable y transitorias, demostrando buena concordancia en las respuestas de voltaje y temperatura. Basado en el modelo validado, se generaron sistemáticamente escenarios representativos de fallas a nivel de sistema y se utilizaron para desarrollar un modelo de diagnóstico de fallas en tiempo real capaz de identificar condiciones de falla simples y múltiples. El marco propuesto se implementó en un entorno HILS utilizando una plataforma en tiempo real basada en PXI y se evaluó con datos experimentales en vivo. Los resultados confirman la detección y aislamiento confiables de fallas en bombas y sensores, teniendo en cuenta el comportamiento térmico dinámico y las restricciones temporales realistas. El marco propuesto basado en HILS proporciona una solución práctica para mejorar la confiabilidad y seguridad de los sistemas de electrólisis de agua PEM en aplicaciones de producción de hidrógeno renovable. • Se desarrolló y validó un modelo dinámico de un sistema de electrólisis de agua PEM. • Se generaron escenarios de fallas a nivel de sistema utilizando un enfoque basado en modelo. • Se propuso un modelo de diagnóstico de fallas en tiempo real para fallas simples y múltiples. • El marco de diagnóstico se implementó usando simulación con hardware en el lazo. • Los resultados experimentales confirmaron un rendimiento confiable en la detección de fallas en tiempo real.