Detección experta de capacitores dañados

Fundador y presidente de CREATRONICA

Introducción

Al encarar la revisión de un equipo en busca de fallas provocadas por capacitores, sería deseable que el técnico contara con cierta información previa, a fin de utilizar la metodología óptima que permita tener las mayores probabilidades de éxito en dicha tarea. La información previa a la que nos referimos podría provenir de experiencias anteriores en equipos de similar tecnología, o por consejos de otros colegas, debates en foros de discusión, etc., pero que en definitiva, es la que daría alguna respuesta a esta cuestión: ¿cuál es el parámetro de los capacitores que normalmente (y en forma notoria) se altera en este tipo de equipos?

Si sabemos la respuesta, podemos ahorrarnos algo de tiempo al elegir el instrumento y método exacto que emplearemos en el primer intento de buscar capacitores dañados. Si no contamos con esa información previa, sólo nos queda realizar la totalidad de las pruebas posibles y disponibles, lo cual nos llevará más tiempo y sacrificio, pero no por ello significará un derroche de recursos.

Pruebas básicas

Distinguimos al menos tres pruebas o mediciones que se le pueden practicar a un capacitor, de cuyos resultados podremos servirnos para tomar la determinación de sustituirlo por uno nuevo o darlo por bueno y seguir buscando. Las pruebas más importantes, a mi criterio, son:

Medida de la ESR
Medida de la capacidad
Medida o comprobación de la existencia de fugas

La medida de la ESR es la preferida por muchos técnicos porque, salvo en contadas excepciones, permite medir al capacitor sin necesidad de desconectarlo de su circuito de trabajo, y eso significa una gran comodidad, por cierto. Si al medir ESR en circuito un capacitor nos marca en estado MALO, ¡alegría! ya encontramos a un posible causante de la falla que deseamos resolver y nos queda simplemente cambiarlo por uno en buen estado. Sin embargo, el error que cometen muchos técnicos es no seguir efectuándole otras pruebas al capacitor cuando con el medidor de ESR obtienen la indicación de BUENO. Se conforman con que la indicación BUENO implica la totalidad del capacitor. Esto es para recalcar, atención señores: cuando el medidor de ESR indica BUENO, ¡se refiere al parámetro ESR únicamente! Ese capacitor podría tener alterado otro parámetro (capacidad, fugas, etc.) que bien podría ser la causa de la falla del equipo que intentamos reparar.

Pruebas en capacitores

Analicemos la siguiente prueba de laboratorio: tomamos un capacitor nuevo de 1000 µF, y le medimos su valor de capacidad y su ESR. Luego lo abrimos cuidadosamente y le desenrollamos y cortamos la mitad del área de sus placas, convirtiéndolo en un nuevo capacitor de 500 µF.

Medimos ahora su ESR, y nuestro medidor nos sigue indicando BUENO (*).

¿Qué ha sucedido aquí?

¿El medidor de ESR no se ha percatado de que falta la mitad del capacitor?

Este es otro error en el que se suele incurrir: le damos personalidad humana a las cosas, en este caso el instrumento. Resulta que la mitad del capacitor que queda está en buen estado y por eso su valor de ESR se valora como BUENO, porque en realidad, al retirar la mitad del capacitor, lo que alteramos fue el parámetro que llamamos valor de capacidad. El instrumento no tiene por qué darse cuenta, ya que no tiene visión robótica: sólo mide ESR y eso es lo que leemos en su escala. Un capacitor de 470 µF estándar puede estar en tan buen estado como uno de 1000 µF, y sus valores en lo que se refiere a la ESR pueden ser coincidentes. Por ello, nuestro capacitor de 1000 “cortado” a la mitad, sigue midiendo bien.

(*). NOTA: la medición fue válida en ese momento en que se abrió el capacitor nuevo.

Pasados unos días de estar al descubierto, el electrolito se secó y la ESR aumentó a unos 38.59 ohms.

Esto no significa que el mejor instrumento para medir un capacitor sea el capacímetro sólo por el parcial hecho de que si lo cortamos a la mitad lo podemos notar midiendo su valor de capacidad. Para reafirmar este concepto, realicemos esta experiencia que cualquier técnico puede reproducir fácilmente en su mesa de trabajo. Tomemos un capacitor de 1000 µF x 16 V y midamos su ESR y su capacidad. Al mismo capacitor, soldémosle en serie a una de sus patas un resistor de 10 ohms, el cual simulará un valor de ESR.

Nuestro ejemplo real arroja estos valores:

CAPACITOR SIN RESISTOR EN SERIE

C = 1005 µF (está perfectamente dentro de la tolerancia permitida)

CAPACITOR CON RESISTOR EN SERIE

C = 1005 µF (es decir, no hubo cambio alguno aun con el resistor en serie)

Repitiendo las mediciones anteriores, se obtienen estos resultados:

CAPACITOR SIN RESISTOR EN SERIE

ESR = 0.20 ohms (el RANGO 4 lo valora como BUENO)

CAPACITOR CON RESISTOR EN SERIE

ESR = 10.20 ohms (el RANGO 4 lo valora ahora como MALO)

NOTA: el RANGO 4 es el que abarca de 100 µF a 9999 µF.

¿Qué ocurre aquí ahora? Ocurre que la lectura del capacímetro no refleja en lo más mínimo que el capacitor posee un resistor en serie que bien simula una condición de ESR altísima, y que en este caso, el medidor de ESR lo señala perfectamente como MALO.

Tampoco es para concluir ahora que el medidor de ESR es mejor que el capacímetro porque “se ha dado cuenta de la presencia del resistor en serie” ¿verdad?

Hasta ahora hemos visto y comprobado, en sencillas pruebas de laboratorio, que un capacitor puede tener desvalorizado su valor de capacidad y aun así mantener un buen estado de ESR, y a la inversa, puede tener perfectamente el valor de capacidad y una ESR elevadísima que lo diagnosticaríamos como totalmente inservible. Significa que en cuestión de capacitores, y en especial de los electrolíticos, tanto la medición de ESR como la de capacidad son importantes y si nos pareciera que un instrumento es más útil y certero que el otro es porque el tipo de equipo que reparamos tiene esa tendencia en particular en los capacitores que utiliza.

En lo que queremos hacer hincapié es en el uso apropiado del instrumento correcto en cada caso, y realizar al menos 2 de las 3 comprobaciones que sugerimos.

El técnico reparador de equipos electrónicos que poseen capacitores SMD encuentran en el medidor de ESR el instrumento ideal para encontrar fallas en dichos componentes. En efecto, los capacitores SMD tienen el inconveniente de que son difíciles de remover, pero la ventaja que suelen elevar considerablemente su valor de ESR cuando se deterioran, lo cual los deja fácilmente en evidencia al medirlos en circuito, sin desoldarlos. Pero esta situación ocurre en este tipo de equipos y en algunas etapas y modelos de televisores y reproductores de DVD, por mencionar algunos.

En otro tipo de equipos, existe una marcada tendencia que señala que, en los capacitores de arranque de motores eléctricos de AC, el parámetro que normalmente se altera es el valor de capacidad, con lo cual, el instrumento a utilizar como primera medida será el capacímetro o medidor de capacidad. Es normal encontrar, en ventiladores y compresores de equipos de refrigeración, capacitores de arranque con su capacidad muy reducida, de tal modo que los motores no pueden arrancar. Nótese en la foto que el capacitor de arranque cuyo valor nominal rotulado es de 30 µF, mide unos 3.3 µF (¡por esto no arrancaba el compresor de nuestro aire acondicionado!), sin embargo, lo poco que queda sano del capacitor aun tiene buena ESR.

Resumidamente, en ciertos casos mediremos primero con el medidor de ESR, y en otros casos, primero lo haremos con el medidor de capacidad, simplemente porque sabemos cuál es la tendencia más probable que nos dará mayor cantidad de resultados contundentes al primer intento. Si no contamos con información previa, no importa, mediremos primero con el medidor de ESR, ya que nos permite hacerlo en circuito, resultándonos un proceso más cómodo y rápido. Si no encontramos nada fuera de valor en cuanto a ESR se refiera, pasaremos a desoldar los capacitores de los que sospechemos y a medirlos con el capacímetro.

Finalmente tenemos el tercer parámetro a considerar, que es la corriente de fugas, lo que en otras palabras puede traducirse como la incapacidad del capacitor de poder bloquear el paso de la corriente continua. El efecto es el mismo que provocaría un resistor conectado en paralelo al capacitor. Según el valor de capacidad y el voltaje de trabajo del capacitor, se admiten ciertos valores de corriente de fugas. Cualquier valor de corriente de fuga que supere el máximo tolerable, es indicación de estar frente a un capacitor con problemas y potencialmente capaz de provocar fallas en el circuito. Inclusive puede darse el caso en que tanto la ESR como la capacidad estén dentro de lo normal, y que la causa de la falla sea puramente la excesiva corriente de fugas, porque el circuito en donde trabaja es sensible a ello. Este tema lo trataremos en un futuro artículo.

Cuánto más pruebas le efectuemos al capacitor bajo sospecha, tanto más alimentaremos nuestro juicio técnico al evaluarlo y decidir su reemplazo.