OFF-LINE. Condensadores y ordenadores

Condensadores, esos cilindros que aparecen por doquier en cualquier artilugio electrónico...desde hace tres años me he dedicado a sustituirlos de un sin fin de placas base de ordenadores,  fuentes de alimentación y pequeños transformadores, decodificadores TDT, del módem-router.... de monitores de ordenador, la mayoría de las veces son el principal causante de la avería. No voy a entrar a dar lecciones de electrónica de componentes, pero sí a dar una breve explicación simple y llana de cómo funcionan y cual es su misión en los aparatos electrónicos y por qué son propensos a fallar, para más detalles consúltese en internet.

Condensadores electrolíticos de varias capacidades y voltajes.

La función de un condensador puede variar según el tipo de circuito, su conexión respecto a él y el tipo de corriente, continua o alterna, pudiendo actuar como un estabilizador de corriente suprimiendo picos, o como acumulador, o como generador de pulsos de corriente en circuitos tipo flip-flop...en corriente alterna puede trabajar como si fuera una resistencia...su uso puede obedecer a múltiples propósitos. Básicamente un condensador almacena corriente en un circuito, mientras circula la corriente por él éste se carga, en cuanto se satura, es decir se carga al límite de sus posibilidades no admite más corriente y abre el circuito no dejando que pase corriente a través de él, si algún otro elemento se conecta a él en ese momento y demanda de él la corriente que tiene acumulada, por ejemplo una resistencia, éste se descarga paulatinamente y deja pasar de nuevo la corriente. En cierta manera trabaja como un amortiguador. En función de cómo se permita cargar y descargar ese condensador y los ciclos a los que se vea sometido y la intensidad de la carga y la descarga la vida útil puede acortarse de forma considerable.

Los condensadores electrolíticos tienen polaridad, el lado negativo está remarcado con una línea lateral

Otro de los factores que influyen y mucho en la vida de estos elementos es la forma en la que están construidos y la naturaleza de los materiales que lo componen. Básicamente un condensador son dos placas metálicas separadas una pequeña distancia por un elemento dieléctrico o aislante, la carga que acumula se almacena no en el metal sino en el material dieléctrico. La superficie y la separación de las placas son los valores que condicionan su capacidad. La capacidad se mide en Faradios, y al ser ésta un unidad muy grande comparada con el tamaño y las prestaciones de los condensadores que se emplean normalmente,  lo habitual en electrónica es que se expresen sus capacidades en microfaradios (µf).

Hay muchos tipos y formas para construir condensadores, siguiendo las premisas anteriores, para pequeños valores de carga se pueden encapsular placas metálicas paralelas cuadradas o circulares en carcasas cerámicas, muy habituales en pequeñas capacidades, que por lo general son muy estables y robustos, con una gran vida útil, en la mayoría de aparatos antiguos apenas presentan deterioro, en cambio para valores mayores por lo general se recurre a placas enrolladas en torno a un papel bañado en una solución dieléctrica, así se puede disponer de una superficie mayor en un volumen más reducido y son este último tipo de condensadores los que más fallos presentan, en la web hay información más precisa al respecto.

Condensadores dañados.

 Los fallos habituales de estos condensadores se deben a varios motivos, uno de ellos es la calidad del líquido  dieléctrico que impregna el papel entre placas, en algunas remesas de estos productos, sobretodo de empresas de bajo coste poco consolidadas y escasos controles de calidad se produjeron problemas de funcionamiento en los aparatos donde se instalaron. Un par de placas base de mis ordenadores tenían este problema que se manifestó a los pocos años de uso, todos los condensadores de la misma capacidad fallaron en bloque. Ese líquido se encarga de absorber parte del hidrógeno que se libera durante la carga del condensador, si éste no se anula se genera una presión interna que acaba reventando el condensador, otro fallo relacionado con este problema es el sellado defectuoso de la carcasa del condensador, si el líquido se evapora o derrama hacia el exterior el resultado será de nuevo el aumento de la presión interna, pudiendo incluso llegar a explosionar. Por lo general la parte posterior de los condensadores de este tipo presentan unas muescas en forma de cruz o de k que permiten en ese caso que se deforme fácilmente el condensador, siendo un signo claramente visible que permite detectar a tiempo un condensador defectuoso o que ha llegado al límite de su vida útil. El condensador dañado presenta entonces un abombamiento hacia el exterior de la pared superior del cilindro, en ocasiones acompañado de óxido, que evidencia que se ha abierto la carcasa, o de manchas blanquecinas en los alrededores del mismo que denotan la existencia de un derrame.

 Condensadores dañados.

En una ocasión he encontrado el efecto contrario, poco frecuente por la propia naturaleza del condensador y es que se produce una implosión hacia dentro de parte de esa carcasa, en cualquier caso el resultado sigue siendo un condensador dañado, es el primero de la izquierda de la foto superior, provocaba que la pantalla de un monitor CRT parpadeara a color magenta de forma aleatoria (por anulación del rayo que emitía la señal verde), parpadeo que cesaba cuando el equipo alcanzaba cierta temperatura. Otros fallos comunes son la rotura de alguna de las patas de conexión o un cortocircuito entre placas. Además factores como el calor suelen acortar la vida útil de los condensadores. Una mala refrigeración del interior del equipo o un uso continuado de los equipos implican un aumento de la temperatura, el deterioro del dieléctrico y de nuevo el fallo con hinchazón de la carcasa.

Las propiedades de los condensadores en este tipo de fallos suelen caer por debajo de las especificaciones nominales y si todavía no se ha producido un deterioro más serio como un cortocircuito o un circuito abierto implican un funcionamiento anómalo o intermitente del aparato afectado, por ejemplo los displays de números centellean o aumentan y disminuyen de intensidad paulatinamente, el sonido viene y va, se producen interferencias, se enciende y se apaga el equipo de forma repetida o al cabo de unos minutos. Puede si se detecta a tiempo salvar sin problemas el electrodoméstico, en cambio si implica su mal funcionamiento un cortocircuito o un pico de tensión puede afectar a otros componentes más sensibles y arruinar irremediablemente el aparto electrónico.

Detalle de la temperatura de trabajo.

Es habitual en los vídeos o los decodificadores TDT, que se suelen colocar apilados, que el exceso de temperatura del aparato inferior lo sufra el que tiene inmediatamente encima de él, este es el caso más frecuente de los fallos de los TDT, que suelen ser los últimos en llegar, y por tamaño los que suelen colocarse encima del todo. Ocurre igual con los módem-router, todo este tipo de aparatos que ha de descodificar o manipular una señal necesitan procesadores en las placas base que generan mucho calor, la ventilación que suelen poseer es pasiva, a través de las rejillas superiores e inferiores de las cajas que los envuelven, y si se colocan encima de otra fuente de calor el efecto de la ventilación se anula, y lo que es peor, se agrava aún más. Es frecuente que los condensadores electrolíticos se fabriquen en dos rangos de temperatura, y por ende de calidad, a 85ºC y a 105ºC, siendo estos últimos los mejores. La presencia de los anteriores en cualquier aparato da a entender que se han empleado técnicas de bajo coste en su elaboración. Casi siempre gran parte de los que he sustituido eran de los primeros. En las tiendas de electrónica afortunadamente tienen de 105ºC por lo general, y suelen ser de marcas reconocidas y de calidad, no obstante últimamente tienen poco stock y surtido de este tipo de componentes. Desde hace varios años llevo recopilando condensadores para completar un amplio abanico de capacidades y voltajes, al final lo caro no es el condensador sino el tener que ir a conseguir uno específico.

 Fuente de alimentación de ordenador tipo AT de 200W.

En lo relativo a los ordenadores los condensadores de tipo electrolítico suelen estar presentes en todo el equipo: en la fuente de alimentación, en la placa base, en las tarjetas de sonido, en las tarjetas gráficas. Por lo general también he apreciado que hay ciertos valores, que usualmente también van asociados a un desempeño más exhaustivo, que son más propensos a fallar, valores de condensadores de 1000, 2200 y 3300µf de entre 10 y 25v suelen ser los que más he cambiado, algunos de valores bajos como 1µf , 10µf  ó 100µf también pero en menor medida, y en general suelen fallar también aquellos que se disponen por pares y también de gran capacidad, intuyo que porque al diseñar el circuito y no encontrar el condensador adecuado dentro de los valores comerciales suman las capacidades para obtener los valores de proyecto, y es la falta de sincronía entre ambos lo que los hace fallar al cabo de muchos ciclos, es como poner dos amortiguadores iguales pero que por motivos de fabricación no acaban de responder exactamente igual a un impulso, con el tiempo las diferencias de respuesta entre ambos alteran sus propiedades.

 Caja personal de condensadores electrolíticos desde 0,1 a 4700µf.

Ahora que es tan frecuente oir hablar de obsolescencia programada...este componente electrónico es uno de sus causantes. Además en algunos casos los tipos de condensadores empleados vienen en valores de voltaje muy bajos o tamaños especiales que es difícil encontrar en las tiendas de electrónica y a veces es complicado encontrar reemplazo y ubicarlo en lugar del deteriorado. En definitiva, es posible prolongar la vida de los aparatos electrónicos más allá del periodo de garantía con un mínimo  de mantenimiento, limpieza interna y las precauciones oportunas en su uso. Parece que tengamos ya asumido que lo que compramos hoy lo tendremos que tirar al cabo de tres años, y en algunos equipos que han superado los mil euros de precio de compra ( y más) y que uno espera amortizar, y que no siempre quedan obsoletos, es algo que no deberíamos permitir. Antes de tirar nada vale la pena sacar el destornillador y ver el estado interior de los aparatos, y sobre todo en los ordenadores y aquellos aparatos que tengan ventilación mecánica de vez en cuando es conveniente comprobar que no se acumule el polvo entre los componentes y especialmente entre las rejillas de ventilación y chapas de los disipadores. Esto siempre que la garantía  del producto haya vencido y uno tenga unas mínimas nociones de electrónica y el equipo adecuado para repararlo, y obviamente bajo su propia responsabilidad, y asumiendo el riesgo que implica el desmontar un equipo, muchos aparatos electrónicos actuales no están pensados para admitir este tipo de reparaciones, puede que se rompa o deteriore el equipo durante su manipulación al desmontarlo, o puede simplemente que el componente dañado sea imposible de localizar o reemplazar por otro equivalente.

 Soldador de puntas intercambiables y soporte con esponja para limpieza.

Reemplazar este tipo de componente no es caro, los de valores inferiores a 2200µf y 35v (el tamaño encarece) suelen costar entre 15 y 40 céntimos de euro, los de mayor tamaño y voltaje, que normalmente están en las fuentes de alimentación de 100µf y 220v en adelante están ya por encima de los 2 euros cada uno. Si se tiene en cuenta que la mayoría de las veces son los causantes de la avería y que con su reemplazo el equipo vuelve a funcionar sin problemas vale la pena comprarse un soldador y hacer la prueba.

Al principio de mis experimentos y reparaciones empleaba un viejo soldador que tendrá más de 35 años y pesa casi un kilo, pero con el tiempo los aparatos se vuelven cada vez más sofisticados y el tamaño de éstos cada vez es menor. Dado que algunos componentes exigían más precisión y control compré uno bueno para estos menesteres con su base de apoyo, muy útil para no quemar nada y lo más importante: no quemarse uno. Es fundamental que el estaño de soldar que sea también de calidad, estaño-plomo con alma de resina (60%Sn 40%Pb), y practicar antes para dejar la cantidad justa de estaño con la forma adecuada. Para acabar de redondear el kit no viene mal tener unos alicates de cortar no muy grandes, pinzas ...con unos 60 euros se puede tener el arreglo completo, si se compara con los cientos de euros de ahorro en equipos que no han acabado en la basura es una buena inversión.

Multímetro con lectura de capacidad y medidor ESR propio construido en base a esquemas obtenidos en la red. Tras un par de años cambiando condensadores y aprendiendo un poco más de electrónica decidí construir el medidor ESR, este permite medir in situ los condensadores que aparentemente no presentan daños, los de pequeño tamaño sobre todo, ya que apenas se puede apreciar la característica hinchazón dado que generalmente no llevan muescas en la cara superior, así como detectar aquellos que aunque en apariencia tenían buen aspecto no funcionaban adecuadamente. El problema de la medición reside en que en ocasiones resistencias en paralelo con el condensador pueden dar lecturas erróneas, a veces no queda más remedio que desoldar para comprobar fuera de la placa, y normalmente en estas ocasiones generalmente se sustituye el condensador aprovechando que se ha realizado la mitad del trabajo. La medida con el multímetro a veces también es engañosa, en general un condensador defectuoso debería medir menos de su capacidad nominal y aparentemente algunos parecen estar sanos, en ese caso si el medidor ESR detecta un valor más bajo de lo normal es que presentan fallos. Con la comparación con otro condensador nuevo y con la velocidad con la que se desplaza la aguja del medidor es suficiente para detectar un fallo.

 Este modelo que hice tiene graduada la escala sobre un amperímetro de 50mA, dando el valor máximo de medida correcta para condensadores de 2200mf (que por lo general son los valores máximos empleados), el rango inferior de lectura correcta para condensadores de hasta 4,7µf está en torno a la marca de 40mA . Para las capacidades  superiores se ajusta con el potenciómetro inferior el valor máximo con un condensador sano de referencia y se prueba el dudoso. Para capacidades inferiores se ajusta el potenciómetro superior, aunque por lo general valores más pequeños implican  condensadores más pequeños, que suelen ser cerámicos o de tantalio, y estos son menos propensos a fallar. Con el uso continuado del medidor y la experiencia, los condensadores que en general  no pasan de 30 estén como estén se cambian. Si el avance de la lectura es correcto pero la aguja tarda en llegar a la parte superior también se cambian. Como mejora al diseño de internet le añadí un circuito zumbador que se conectaba con un optoacoplador “casero” a la luz roja para indicar que el condensador estaba en corto.

Medidor ESR . Diseño y fabricación Bosco Hurtado

Múltiples lecturas en varios tipos de condensadores sanos y defectuosos, si están cortocircuitados la luz roja se enciende y suena un zumbido, el led verde indica sólo que el medidor está encendido.

 Reparación de condensadores en placa base.

Sustitución y reemplazo por condensadores equivalentes en capacidad (el mismo valor en Faradios) e igual o superior voltaje. Muchos de los condensadores que suelen fallar operan en valores límite de voltaje, por lo que reemplazar por un voltaje inmediatamente superior suele ser aconsejable en esos casos. La mayoría de valores de los condensadores presentes en las placas base suelen ser de 6,3v o 10v, y por lo general en las tiendas de electrónica rara vez tienen valores inferiores a 16v, así que encontrar el reemplazo idéntico no siempre es posible.

 Condensador dañado con la típica hinchazón y oxidación en la tapa superior, síntoma del deterioro, además el defecto impedía que la placa base encendiera normalmente ( 2200µf -10v sustituido por 2200µf - 25v). A veces los condensadores hinchados funcionan sin problemas, pero vale la pena prevenir y sustituirlos antes de que su deterioro pueda afectar a otros componentes más delicados e imposibles de reparar.

Condensador sustituido.

Reparación de condensadores en fuente de alimentación.