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• Efrain Conriquez

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SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNÓLOGICA INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA PIEDAD

SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA INGENIERIA ELECTRONICA

INFORME TÉCNICO DE RESIDENCIAS PROFESIONALES

DETECTOR DE FUGAS EN CAPACITORES ELECTROLITICOS.

PRESENTADO POR: EFRAIN CONRIQUEZ DUARTE

LA PIEDAD, MICHOACÁN

NOVIEMBRE

PROCESO EDUCATIVO

DE 2011

RSGC - 559 Sector NACE:37

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Tabla de contenido Pág. Introducción………………………………………………………………………. 1

Objetivo particular……………………………………………………………….. 1

Objetivo especifico………………………………………………………………. 1

Marco teórico…………………………………………………………………….. 2-4

Material……………………………………………………………………………. 4

Desarrollo………………………………………………………………………….. 5

Pruebas y resultados……………………………………………………………6-11

Conclusión………………………………………………………………………….. 12

Bibliografía………………………………………………………………………….. 13

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Introducción Este proyecto es creado básicamente para facilitar el trabajo de técnicos, ingenieros o cualquier tipo de persona que necesite saber si alguno de sus capacitores se encuentra con fugas de corriente entre sus terminales, este probador puede ser utilizado por cualquier persona debido al fácil entendimiento de su funcionamiento ya que solo es necesario conectarlo a la alimentación de 120 V de corriente alterna conectar el capacitor a prueba en las terminales del probador claro cada uno con su debida polaridad. El funcionamiento de este es básicamente con un transformador de derivación central reducir el voltaje de 120 V a 12 V para después con un arreglo de diodos convertir estos 12 V alternos a corriente directa, que estos a su vez están conectados a una lámpara indicadora de neón, la terminal positiva de esta va conectada al arreglo de diodos, la terminal negativa está conectada a la terminal negativa del probador de capacitores y la tierra del transformador está conectada a la terminal positiva del probador, cuando el capacitor a prueba se conecta y este está dañado el circuito se cierra casi por completo debido a las fugas de corriente que existen en el mismo y la lámpara indicadora permanece encendida y de lo contrario si el capacitor no presenta ninguna fuga el circuito se cierra pero inmediatamente cuando este se está cargando se abre y la lámpara no permanece encendida.

Objetivo particular Crear un sistema electrónico basado en un arreglo de capacitores y resistencias para la detección de fugas en capacitores electrolíticos. Objetivo especifico Diseñar un circuito en serie con una base para colocar los capacitores electrolíticos para detectar posibles fugas de corriente entre las terminales de los mismos.

Marco teórico Capacitor Un capacitor es un dispositivo que consiste fundamentalmente en dos superficies conductoras separadas por un material aislante o un dieléctrico tales como el aire, el papel, la mica, la película plástica, el cristal o el aceite. Almacena energía eléctrica, bloquea el flujo de la corriente continua y permite el flujo de la corriente alterna en un grado que depende esencialmente de la capacitancia y la frecuencia. Pueden estar formando bancos conectados en serie, en paralelo o en serie-paralelo. Por otra parte y específicamente un capacitor electrolítico es un tipo de 1

condensador que usa un líquido iónico conductor como una de sus placas. Típicamente con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos eléctricos con relativa alta corriente y baja frecuencia. Este es especialmente el caso en los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente alterna pero no corriente continua. Los condensadores electrolíticos pueden tener mucha capacitancia, permitiendo la construcción de filtros de muy baja frecuencia. Este dispositivo se pone defectuoso si se pone en corto circuito, si se abre o si tiene salideros. Electrolito El electrolito es usualmente ácido bórico o borato de sodio en disolución acuosa junto con algunos azúcares o glicol de etileno que se añaden para retardar la evaporación. Conseguir un buen balance entre la estabilidad química y la baja resistencia eléctrica interna. Los electrolitos pueden ser tóxicos o corrosivos. Trabajar con electrolitos requiere medidas de seguridad y equipo de protección apropiado como guantes, máscaras y gafas de seguridad. Algunos viejos electrolitos de tantalio, a menudo llamados de "pulmón húmedo" contienen ácido sulfúrico corrosivo, pero la mayoría de ellos ya no se usan debido a la corrosión. Comportamiento eléctrico de los electrolíticos Un modelo de circuito común para un condensador electrolítico es el siguiente esquema:

Donde Rleakage es la resistencia interna, RESR es la resistencia serie equivalente, LESL es la inductancia serie equivalente (siendo L el símbolo convencional para la inductancia). RESR debe ser tan pequeña como sea posible, pues determina la pérdida de potencia cuando el condensador se usa para suavizar los picos de voltaje. Las pérdidas son cuadráticas con el rizado de corriente que fluye a su través y lineales con RESR. Condensadores con baja ESR son imperativos para obtener buenas eficiencias en alimentadores de corriente. Debe señalarse que este es solo un modelo siempre que no incluye la absorción del dieléctrico ni otros efectos no-ideales asociados con los condensadores electrolíticos reales. 2

Como los electrolitos se evaporan, la duración se suele dar en horas a una temperatura dada. Por ejemplo, 2000 horas a 105 °C (que es la máxima temperatura de trabajo) es un valor típico. La duración se dobla por cada 10 °C menos [1], alcanzando los 15 años de duración a 45 °C. Por supuesto existen un gran número de condensadores mucho más viejos que aun funcionan. La mayoría de los condensadores se evalúan para funcionar a 85 °C como máximo, aunque existen de -50 hasta 150 °C. Capacidad El valor de la capacidad de cualquier condensador es una medida de la cantidad de carga almacenada, por unidad de diferencia de potencial entre sus placas. La unidad básica de capacidad en el sistema internacional de unidades es el faradio que es un culombio por voltio, sin embargo esta unidad es muy grande para las capacidades típicas de los condensadores reales (hasta la invención del condensador de doble capa), de forma que el microfaradio (10-6), nanofaradio (10-9) y picofaradio (10-12) se usan más comúnmente. Estas unidades se abrevian como μF o uF, nF y pF. Hay varios condicionantes para determinar el valor de la capacidad de un condensador, como la delgadez del dieléctrico y el área de las placas. En el proceso de fabricación, los condensadores electrolíticos se hacen para adaptarse a determinados números preferidos. Multiplicando esos números preferidos por un orden de magnitud y combinando varios cualquier valor se puede conseguir, permitiendo la mayoría de combinaciones útiles para aplicaciones prácticas. Hay un conjunto de números estandarizados básicos para que el valor de cualquier condensador electrolítico moderno se pueda derivar multiplicando estos números básicos, que son 1.0, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7 o 6.8 por potencias de 10. Así, es común encontrar condensadores de valores de 10, 15, 22, 33, 47, 68, 100, 220, etcétera. Usando este método, rangos de valores desde 0.1 hasta 4700 son comunes en la mayoría de las aplicaciones. Estos valores se dan generalmente en microfaradios (µF). Muchos condensadores electrolíticos tienen un rango de tolerancia del 20%. Esto significa que el fabricante indica que el valor real del condensador cae dentro del 20% de su valor marcado. Seleccionando las series preferidas se asegura que se pueda comercializar cualquier condensador como un valor estándar, dentro de la tolerancia. Algunos condensadores tienen tolerancias asimétricas, típicamente -20% para la negativa, pero con mucha más tolerancia positiva. La indicación de la tolerancia en el empaquetado evita tener que medir cada condensador individual.

Material El material que se utilizo para la fabricación de este detector de fugas en capacitores electrolíticos esta dado a conocer en la siguiente lista. 1 transformador de derivación central de 127 VAC a 12 VAC. 2 diodos rectificadores. 3

1 lámpara de neón. 2 terminales con caimán. Cable. Placa fenolica. 1 switch. Y todos los diferentes capacitores que fueron destinados a ser los elementos a probar.

Desarrollo Para la realización de este proyecto se han seguido una serie de pasos que a continuación se describirán. 1._ Lo primero que se a echo en este proyecto ha sido juntar los elementos necesarios para la realización del mismo como lo son resistencias, transformador, diodos o puente de diodos, lámpara de neón y claro los capacitores a probar una vez reunidos se hizo una minuciosa investigación sobre cada uno de estos elementos.

2._Armar el circuito en la protoboard y se le realizaron unas pequeñas pruebas con capacitores de bajo valor.

3._Despues se prosiguió a elaborar la placa donde serian colocados los diferentes elementos del detector, luego se soldaron todos los elementos y quedo la placa lista.

4._Se realizo una serie de pruebas con diferentes capacitores a probar, todo con ayuda de un multimetro para la toma de lecturas con cada capacitor que se probó.

5._Armar el contenedor del probador y montar la placa dentro de el para así dejarlo listo para hacer todas las pruebas necesarias y listo para detectar cualquier fuga de corriente en los capacitores electrolíticos.

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6._Por último se realizo otra serie de pruebas para asegurar el funcionamiento del mismo.

Pruebas y resultados Fuente de 12 VCD es la encargada de suministrar la corriente al capacitor a prueba para en caso de estar en corto mande esta hacia la lámpara. PRUEBAS. La primer prueba se hace conectando un capacitor de 330µF en la protoboard y se logran los siguientes resultados.

Capacitor a prueba

Barra de neón.

En esta prueba no se enciende la lámpara debido a que el capacitor se encuentra en buen estado. La segunda prueba se realiza a un capacitor de 220 µF y lo que se concluye en esta prueba es que el capacitor se encuentra en buen estado debido a que no se enciende la lámpara.

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Capacitor de 220 µF

Y la tercera prueba que se realiza con este proyecto es con un capacitor de 3300 µF que afortunadamente también esta en buen estado.

Capacitor de 3300 µF

Pruebas 2. La primera prueba en esta segunda parte se realiza con un capacitor electrolítico de 220µF a 63V.

Capacitor a prueba Indicador

En esta imagen se observa que enciende un poco la lámpara de neón lo cual indica que el capacitor se esta empezando a cargar y también que tiene una pequeña fuga de corriente pero nada significante como par afectar el funcionamiento del dispositivo eléctrico donde este instalado. 6

Esta imagen es del mismo capacitor solo que en esta el capacitor ya cargado no indica fugas de corriente lo cual nos lleva a concluir que el capacitor se encuentra en un estado no delicado. Otra prueba se realizo a un capacitor de 3300µF a 25V de la cual se obtuvieron las siguientes imágenes.

En esta imagen se observa que el capacitor esta en malas condiciones por la fácil conducción sobre sus placas atravesando fácilmente el dieléctrico.

Con esta segunda imagen podemos estar seguros de que el capacitor tiene considerables fugas las suficientes para afectar el funcionamiento del aparato que lo contenga. Tercer prueba Capacitor de 1000µF a 16 V.

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En esta imagen se observa que el capacitor se encuentra en malas condiciones nos damos cuenta de esto por que la luz de neón permanece encendida. La cuarta prueba se realizo a un capacitor de 330µF a 16V.

En esta prueba se observo que el capacitor se encuentra en perfectas condiciones podemos darnos cuenta gracias a que la lámpara permanece apagada. La quinta prueba se realiza aun capacitor de 1000µF a 63V.

En esta imagen se observa que el capacitor se encuentra un poco deteriorado pero todavía podría cumplir muchas de sus funciones correctamente. La sexta prueba se realiza a un capacitor de 560µF a 200V

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En esta imagen se observa que el capacitor esta en perfectas condiciones debido a que la lámpara de neón permanece encendida esto indica que el capacitor no presenta ningún tipo de fugas y su dieléctrico esta realizando muy bien su trabajo. La séptima prueba se realiza a un capacitor de 2200µF a 25V.

En esta prueba se observa que el capacitor se encuentra en buen estado. Con esta serie de pruebas podemos concluir que el probador de capacitores electrolíticos funciona correctamente por las diferentes lecturas que se han obtenido demostrándonos que es capaz de detectar cualquier tipo de fugas en los capacitores electrolíticos.

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Conclusión Este proyecto ha contribuido en gran parte a fortalecer los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera de ingeniería electrónica, sobre el funcionamiento y composición de los condensadores electrolíticos. A demás me ayudar a conocer el estado de los capacitores que necesite checar y no cambiar todos los capacitores de la tarjeta en revisión lo cual es un poco caro y por ello la elaboración de este proyecto. Con la realización de este proyecto me he dado cuenta de que es fácil, económico y además muy eficiente este detector de fugas en capacitores electrolíticos. Por lo que es muy factible adquirir este probador a uno que cueste alrededor de dos mil pesos y además a este proyecto se le pueden hacer otras mejoras sin invertir tanto en su realización, como lograr que este sea capaz de detectar si el capacitor a prueba esta seco o si esta en corto circuito, como también detectas fugas en diodos y transistores, cuyas mejoras no pudieron llevarse a cabo por el poco tiempo para la realización de este proyecto pero estarán presentes para seguir mejorándolo constantemente y lograr impactar en el mercado.

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Bibliografía Hadaway, Dave "Sources of distortion in preamps", BAS Speaker, Feb. 1977 Curl, J "Omitted Factors in Audio Circuit Design", 1978 IEEE Conference on Acoustics, Speech, and signal processing, April, 1978. Walter G. Jung & Richard Marsh "picking capacitors” www.wikipedia.com.mx Electrónica de potencia teoría y aplicaciones José Manuel Benavent García, Antonio Abellán García, Emilio Figueres Amorós -

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