Substituição de condensadores velhos

Quando planeamos restaurar rádios antigos, surgem-nos muitas dúvidas comuns tais como: "Quantos condensadores se deverão substituir?" Ou, "deveria substituir todos os condensadores para prevenir falhas?".

Vi pessoas que desmantelaram os rádios para substituir tudo dentro deles, enquanto nos deparávamos com gabinetes agradáveis, todos lustrosos, mas verificando-se operações irregulares ou por vezes nem sequer trabalhavam.

Na minha experiência a substituição de todos os componentes, mesmo que trabalhando correctamente com valores aproximados ou semelhantes é inútil, pode prejudicar a operação do equipamento e também pode resultar em fracassos adicionais. Isto porque poderão existir componentes originais, e ainda bem, estarem estáveis e não estejam alteradas as características iniciais. Claro que cada pessoa tem as suas próprias opiniões provenientes das experiências passadas. Não obstante, as respostas podem variar, dependendo de várias razões: qualidade do design com próprio uso de componentes certos, tipo e qualidade de materiais e condições ambientais durante a vida e armazenamento do equipamento.

Vejo discussões frequentes sobre modelos específicos. Uma vez que quase todo coleccionador de equipamentos de rádios antigos se interessa por este tópico, decidi abrir uma linha genérica, enquanto espero que os leitores adicionem as suas experiências.

Falhas comuns devido a Condensadores velhos, são responsáveis por muitos dos insucessos que surgem ao tentar-se reparar equipamentos antigos, que se agrupam nas categorias abaixo.

1. Circuitos em curto-circuito



Um curto-circuito pode ser identificado facilmente por baixa resistência ou de voltagem avaliada ao redor da secção defeituosa. Frequentemente os condensadores em curto-circuito, (com continuidade interna <50 megaohms), causam outras falhas, como por exemplo resistências queimadas ou fusíveis interrompidos. Sempre que uma das condições anteriores é encontrada, o condensador em curto-circuito deverá ser suspeito, a menos que uma causa diferente seja encontrada.

2. Abertos ou secos



Esta falha é comum em condensadores electrolíticos, quando completamente secos. Se o condensador defeituoso está no B+, circuito de filtro, um alto zumbido surgirá. Em alguns casos, como no circuito do cátodo do amplificador de saída de áudio pode estar ligado um condensador, neste caso, se estiver seco, a saída de áudio pode ver afectada a sua qualidade. O condensador aberto também pode ser encontrado ocasionalmente em alguns condensadores envolvidos de poliestireno, tensão térmica provenientes da fonte de alimentação.

3. Capacidade com valores alterados



Estas alterações podem derivar de causas diferentes: secando parcialmente o electrolito em condensadores de alumínio; secando ou saturando os óleos ou ceras em condensadores de papel; absorção de humidade em cerâmica ou em dialéctrico de papel; rachas pequenas nas camadas prateadas de alguns condensadores de mica envernizados, fissura parcial em condensadores cerâmicos.

Uma diminuição de vinte por cento na capacidade dos condensadores electrolíticos de filtro pode ser tolerada, mas uma variação de cinco por cento no valor dos condensadores cerâmicos em circuitos de ajuste em RF, pode alterar oscilação da gama de RF.

4. Fugas excessivas ou baixa resistência de isolamento



Um condensador apresenta em paralelo uma resistência de isolamento, sabemos contudo que esta tem que ser muito alta e o ideal seria no infinito, esta situação pode ser medida em qualquer condensador em bom estado, mais fiável em um novo. Em condensadores de papel a baixa resistência pode ser causada pela absorção de humidade ou pelo papel que este está envolvido. Um pouco de fugas é aceitável em muitos circuitos, como por exemplo em circuitos de desacoplamento de distribuição do B+ ou em circuitos de baixas tensões. Em outros casos, como na junção do condutor de AF e o andar amplificador de saída AF, a fuga do condensador pode alterar a influência da grelha da válvula de saida com valores positivos.

Nos condensadores electrolíticos com fugas, é devido a minúsculos buracos em óxido de dieléctrico. As fugas bastante altas por vezes acontecem quando os condensadores tiveram inoperantes durante um período longo. Neste caso, se a voltagem operacional completa for repentinamente aplicada, a corrente escapa-se pela fuga do condensador podendo causar danos irreversíveis. A camada de dieléctrico pode ser regenerada facilmente com um breve ciclo de correcção.

Tipos de dieléctricos em equipamentos antigos

Condensadores de papel

O invólucro e o seu fabrico à base de papel, normalmente saturam com cera ou lubrificação, era usado para condensadores com um determinado fim, com valores variando aproximadamente de 1000 picofarads até 10 microfarads. Ainda estão em uso hoje, também além de filmes de plástico, em muitas aplicações em circuitos A.C.. Este tipo de condensadores de papel são muito bons conseguindo ficar estáveis depois de mais de 70 anos.

Alguns tipos ou lotes podem estar alterados pelos anos, devido a falhas herméticas da própria estrutura, por um processo industrial pobre ou instável por o higroscópio fluido usado na impregnação.

Legenda: Fig.1 - Avaliação de condensadores de papel. P1, P2, P3 e P4 são os tipos muito pobres, com corpo em vidro e de alcatrão e a respectiva marca. P1 e de P3 mostra que se, derreteram até mesmo o isolamento e P1 perdera a sua cera saturando-se. P2 mostra que saiu do seu interior o revestimento de alcatrão, P4 contraiu o invólucro. P5, P6 e P7 são condensadores de papel com os invólucros moldados a alcatrão, às vezes nos higroscópios as fugas podem- se dar pelo fio condutor ou em pequenas rachas. P8 é um condensador de papel excelente feito ao redor do ‘930s, com uma camada de cera de abelha: Executei 12 testes fortuitos nas muitas unidades usadas no meu Hammarlund SP110 (1937), sempre lendo resistência de isolamento, com valores acima dos 100 megaohms.

Legenda: Fig.2 - Olhando para os tipos de papel acima, os condensadores P9 para P12 usam plástico em filme e a resistência de isolamento está na ordem dos gigaohm: Não há nenhuma necessidade para a sua substituição, a menos que realmente esteja defeituoso! P13 mostra um condensador de papel velho com isolador de baquelite ou borracha a moldar o invólucro: com o mesmo olhar para outros condensadores de mica, mas com isolamento duvidoso, desde o ‘930s, Aerovox soube-se que era crítico o processo de envolvência do invólucro!

Condensadores de mica

Normalmente com armações prateadas, eram comuns em alto- Aerovox a estabilidade dos circuitos de RF. O invólucro evoluiu pelos anos com o processo de moldagem termoplásticos imergidos em epóxi, mas na Europa alguns tipos foram envernizados, existem poucos, outros até mesmo desprotegidos. Moldados e imergidos os condensadores de mica são normalmente seguros por longos anos.

Legenda: Fig.3 - Condensadores de mica. Normalmente muito seguros, particularmente o M4 e M5. Muitos dos do tipo de M3 têm a descoberto a tolerância, quando estão com camadas estaladas e prateadas, parcialmente separadas pelo fio condutor. Nota que o conjunto engloba os tipos M1 ou M2 também eram usados para condensadores de filme de papel: a identificação de dieléctrico para condensadores como nos casos rectangulares não é fácil para capacidade avaliada em valores pouco maiores que nanofarads.

Condensadores de poliestireno (Styroflex)

Filme de Poliestireno tem baixas perdas de dieléctrico e estabilidade de temperatura boa. Condensadores de poliestireno foram usados na Europa como componentes de precisão e estáveis em RF e FI, afinação de circuitos e em filtros de AF. Infelizmente este tipo de material não resiste a temperaturas maiores que 82ºC e por isto a mica foi preferida nos Estados Unidos. A confiança é muito alta, a menos que os condensadores tenham sido danificados por aquecimento em excesso.

Condensadores cerâmicos

Os condensadores cerâmicos estavam disponíveis para uma variedade larga de aplicações. Dependendo da composição, materiais cerâmicos com dieléctricos diferentes e coeficientes de temperatura constantes e controle aferidos. Baixa capacidade, tipos de coeficiente de temperatura controlados foram geralmente usados em RF ou FI circuitos com ajustes.

Os de média capacidade eram usados para aplicações de acoplamento entre andares de RF ou de filtros de desacoplamento.

A confiança nos condensadores cerâmicos é muito alta, embora em alguns casos a capacidade deles possa ser alterada por absorção de humidades; normalmente a capacidade recupera o seu valor depois de um pequeno calor.

Legenda: Fig.4 - C1 é um condensador de poliestireno. C2 para C4 são condensadores cerâmicos típicos.

Condensadores electrolíticos

Os condensadores electrolíticos têm enrolados no seu interior camadas de óxido fino como dieléctrico entre chapa de alumínio e pasta de electrólito. Normalmente os condensadores de Electrólito e óxido são polarizados e podem ser destruídos facilmente através da inversão de polaridade ou com uma sobre carga de tensão para além da voltagem recomendada pelos fabricantes. Os defeitos comuns apresentam uma perfuração de óxido ou em curto-circuito, frequentemente activados por fugas de correntes, e baixa de capacidade, devido ao electrólito estar seco.

Devem ser substituídos os condensadores de Electrólito se a capacidade deles caír abaixo de 80% do valor nominal. A camada de óxido pode ser cauterizada parcialmente quando o condensador está inoperante durante um longo período.

A camada de óxido pode ser restaurada, aplicando-se uma voltagem reduzida durante algum tempo para limitar a fuga de correntes no princípio com valores seguros. Caso contrário correntes em excesso podem causar elevação de temperatura prejudicial no electrólito que se escapa pela abertura de um furo no invólucro, ou pelos pinos de ligação existindo uma temperatura adicional, até à destruição da camada de óxido.

Legenda: Fig.5 - Estes condensadores mostram rastos visíveis de fugas de electrólito e deverão ser substituídos.

Normalmente são exigidos um aparelho de medida de Capacidades de isolamento e outro para localizar condensadores defeituosos.

Multímetros comuns são inúteis para medir resistência de isolamento. Não há necessidade de comprar instrumentos caros, desde que as medidas sejam aproximadas, dando uma indicação de boa operacionalidade. Encontrei aparelhos de medida de isolamento satisfatórios a preços absolutamente acessíveis.

Ao medir os valores dos condensadores electrolíticos, devemo-nos lembrar que –20 a +80% tolerâncias, são bastante comuns para estes componentes.

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Restauro de equipamentos

Quando restauramos qualquer equipamento velho, primeiro é aconselhável executar algumas operações preliminares antes de substituir componentes. Depois de uma boa limpeza, uma inspecção visual e a seguir faça-se uma lista de partes estragadas, como cabos de borracha endurecidos ou condensadores rachados e o cabo de ligação à rede são os que devem ser substituídos antes.

Como regra geral, se o equipamento for guardado por um tempo longo, seis meses ou mais, embora as suas boas condições operativas prévias, aplicar ao rádio uma tensão reduzida, lentamente aumentando-a para limitar uma eventual fuga nos electrolíticos, e ao mesmo tempo para os despertar, procedimento quase que obrigatório, evitando- se assim substituir por vezes, os condensadores electrolíticos. Nos circuitos com rectificadores de selénio, evita que se danifiquem.

Ao ligar-se o equipamento, sabendo-se que este teve um longo tempo inoperante, é aconselhável pô-lo a meia voltagem à volta de hora e meia, visualizando a voltagem do B+ e olhando para as possíveis perdas fluidas dos condensadores electrolíticos, para evitar que aqueçam em demasia assim como de outros componentes, evitando outras condições alarmantes.

Não há necessidade de se substituir todos os condensadores. Alguns condensadores de baixo valor, que são usados nos andares de média frequência, são normalmente em cerâmica ou de mica não sendo o seu funcionamento prejudicado por uma pequena fuga. Condensadores de papel fabricados antes da guerra ainda hoje são bons, têm uma resistência de isolamento na ordem de várias dezenas ou centenas de megahoms. Outros condensadores, confundem-nos que são de papel, mas na realidade são de mica estando o seu invólucro envolvido em filme de plástico tendo uma resistência na ordem dos gigahoms.

A substituição de condensadores de papel requer avaliação cuidadosa dos circuitos onde eles estão montados. Os protegidos com material de dieléctrico executam bastante bem aplicações em corrente alterna. O filme de poliéster não é tão bom quanto o de papel com as mesmas funções.

Sempre que possível substituir o condensador com uma película-laminada ou uma película em polypropylene em circuitos de C.A. deverão ser estes os preferidos nestas aplicações dentro do equipamento. É o caso de condensadores ligados no primário dos transformadores de saída, cuja saída é uma pequena tensão de C.A.. Estes condensadores provocam ruídos de motor eléctrico provenientes do secundário do transformador de alimentação, devido à sua alta voltagem. Os filtros usados nos transformadores de alta tensão de acordo com UL/CSA/IEC, foi aprovado só o uso de condensadores com película laminada ou condensadores cerâmicos.

Legenda: Fig.6 - Alguns condensadores X2 película-laminada são aprovados para uso seguro na alta tensão C.A..

No caso de circuitos em “push-pull”, ao substituir um condensador no circuito de uma válvula, é aconselhável seleccionar um par para substituir também o condensador correspondente na segunda válvula.

Condensadores de baixo valor usados em RF ou nas FI’s podem ser de cerâmicas, mica ou, na Europa, usa-se o styrene (styroflex) sendo muito seguros com a excepção de alguns que são envernizados como se fossem dos de tipo de mica. Como regra geral não deveriam ser removidos condensadores de RF ou devem ser tal como os originais, a menos que estejam definitivamente defeituosos.

Quando temos disponíveis condensadores envolvidos em mica, é a melhor substituição para outros tipos, com a excepção dos de cerâmica temperatura-controlada, como N220 ou N750 às vezes encontra-se com temperaturas compensadoras em circuitos ressonantes. Circuitos obviamente ressonantes precisam de ser alinhados novamente depois de terem sido substituídos.

O esquema abaixo, recorrendo a um pequeno típico amplificador de áudio, ajuda a ilustrar como substituir condensadores velhos de acordo com as suas aplicações.

Aqui temos C1 e C2 como B+ condensadores de filtro, C3 usado no circuito de alta tensão, C6 usado no circuito de baixa-voltagem sendo de acoplamento crítico, C7 em aplicação crítica de junção entre andares e C8 que operam em frequências de áudio, (A.F.).

Um curto-circuito em C1 ou em C2 normalmente causa e/ou o X1 queima-se ou abre a R1. Devem ser substituídos C1 e C2 se defeituoso ou quando valor está abaixo de aproximadamente 40 microfarads por secção. C3 só deve ser substituído por X2 película-laminada ou pelos tipos aprovados em cerâmica. C6 normalmente não requer substituição, a menos que aberto. C7 deverá ser sempre medido se possui pequenas fugas, para que a grelha do pêntode de saída não tenha uma diferença de potencial positiva e a válvula poderá ser danificada rapidamente se isso acontecer. O modo mais simples é medir para zero a voltagem da grelha em TP1, com o tubo removido do seu suporte. Um tipo de poliéster metalizado pode ser uma substituição satisfatória para C7. Devido às perdas de dieléctrico, C8 está sujeito a dieléctrico que aquece em trabalho normal e pode aparecer eventualmente P1 ou P3 como nos mostra a Fig.1.

Os tipos metalizados em poliéster não são tão seguros como substituição para o C8; Os tipos película-laminada de polypropylene controlam as audiofrequências com segurança, evitando as interferências sinuosas provocadas pelo primário do transformador de alimentação.

Legenda: Fig.7 - diagrama esquemático de um amplificador pequeno auditivo típico.

Este trabalho foi extraído e traduzido para a língua portuguesa do radiomuseum.com http://www.radiomuseum.org/forum/replacing_old_capacitors.html com autorização do seu autor; por Júlio Branco, membro de “A minha rádio” e tratado pela redacção do site.