Ressuscitando capacitores eletrolíticos “mortos”

Depois de mais de dois meses sem publicar nada aqui no blog, estou de volta com um assunto pouco conhecido de muita gente: – os capacitores eletrolíticos novos ou usados que “morreram” após ficarem guardados no baú (ou na gaveta) por muiiiiito tempo.

Na verdade, nem sempre eles estão mortos, às vezes, é apenas um “ataque de catalepsia” e o “milagre” que descreverei aqui poderá ressuscitar o “quase defunto”.

Antes, porém uma breve explicação para meu sumiço temporário, para que ninguém venha a pensar que eu, tal qual Lázaro ou um capacitor eletrolítico, também ressuscitei.

Andei muito ocupado com a reestruturação (quase uma ressureição) do blog e da plataforma do Clube Aprenda Eletrônica com Paulo Brites para melhorar a segurança por causa dos ataques cibernéticos, mas agora está tudo bem. Vejamos por quanto tempo.

Os “malditos” capacitores eletrolíticos

Os capacitores eletrolíticos, a meu ver, são os componentes passivos que mais causam dor de cabeça ao técnico e, provavelmente, muitas vezes, ele nem “desconfie” dos males que estes “seres” causam ao circuito.

Para começar, a medição da capacitância nem sempre é totalmente confiável, como os mais experientes já sabem e comprovaram na prática (ou nem perceberam que foram “enganados”).

Aqui, vale o dito popular – confiar, desconfiando.

Como se não bastasse a falta de “credibilidade” no valor da medida da capacitância indicado pelo seu “poderoso capacímetro digital”, tem  ainda a questão da ESR. Outra confusão para muita gente.

Sempre me perguntam como saber qual o valor “correto” da ESR e eu respondo “aí depende”. O ideal seria zero ohms, mas nem na vida o ideal existe e o jeito é nos conformarmos com o “aceitável”.

A única forma de saber qual o valor correto da ESR de um eletrolítico seria consultando o data sheet do fabricante.

Ué, capacitor também tem data sheet?

Claro que tem, mas esquece. Aqui na “terrinha” isso é delírio.

Entretanto, não é da ESR que quero tratar neste artigo, pois já escrevi muito sobre ela por aqui e também nos meus e-books. É só dar uma garimpada que vai achar.

Corrente de fuga em capacitores eletrolíticos

O assunto do dia é a corrente de fuga (leakage current) e, em particular, dos eletrolíticos que, às vezes, novos, ficaram “dormindo” por muito tempo nas gavetas, sejam da sua oficina ou da loja do vendedor.

Por que a corrente de fuga aumenta?

O dielétrico dos eletrolíticos, diferentemente dos outros tipos de capacitores, é produzido por um processo químico, a eletrólise, daí o termo eletrolítico para designá-los.

Sendo assim, quando o capacitor fica muito tempo guardado, mesmo sendo novo, poderá apresentar uma corrente de fuga por conta de um “adormecimento” da substância química responsável pela formação do dielétrico.

Antes de prosseguir vale a pena chamar a atenção de que a corrente de fuga (leakage current) não deve ser confundida com a corrente de ripple (ripple current).

Não irei entrar em detalhes sobre estas questões no momento. O que me interessa aqui e agora, primeiro é chamar a atenção para o problema e a seguir mostrar como devemos proceder antes de usar capacitores eletrolíticos, mesmo novos, guardados por muito tempo, sabe-se lá em que condições de temperatura e umidade.

Ressuscitando ou reformando um capacitor eletrolítico

Em linhas gerais, a ideia é aplicar uma tensão aos terminais do capacitor e monitorar a corrente que circula nele com um miliamperímetro, de preferência, analógico.

Inicialmente esta corrente pode ser alta dependo da capacitância e da tensão aplicada, o que é normal no início da carga devendo chegar a quase zero depois de algum tempo.

Reparou que eu disse “quase zero”?

Aliás, era assim que se “testavam” capacitores antigamente usando a escala ôhmica do multímetro analógico (que na verdade mede corrente).

Um teste precário que só pode ser considerado útil se o capacitor estiver em curto ou com fuga acentuada (que talvez possamos eliminar com o procedimento que vai ser descrito a seguir).

Mas, não é disto que estou tratando aqui e sim, da “recuperação” de eletrolíticos “novos-velhos”.

Fig. 1 – Restaurando um capacitor eletrolíticos

A figura 1 é um diagrama bem genérico do procedimento que será descrito detalhadamente mais à frente.

Comece com um valor de tensão baixo e vá aumentando lentamente.

Já irei dar mais detalhes, não fique ansioso.

Meu “ressuscitador” de eletrolíticos

Em 1993 (isso mesmo) ganhei um ressuscitador de eletrolíticos montado por um ex-aluno meu, Jorge Rodrigues (nunca mais soube dele), lá dos anos 70 na Escola Técnica de Ciências Eletrônicas onde me formei em 68 e depois “virei” professor.

Veja só a obra de arte que ele produziu nas fotos das figuras 2, 3 e 4.

Fig.2 – Painel do galvanômetro restaurador de eletrolíticos

Fig. 3 – Montagem do restaurador de eletrolíticos

Fig.4 Painel frontal do restaurador de eletrolíticos

Este recuperador de eletrolíticos foi meu companheiro por muito tempo até que um dia o galvanômetro deu pau. Aparentemente uma oxidação na bobina móvel que não consegui resolver.

Como nos últimos tempos pouco o utilizava, deixei para lá, mas não o descartei. Presentes não se jogam fora nunca!

Resolvi retornar a ele para escrever esta matéria e arranjar uma solução “mais simples” para o galvanômetro que descreverei a seguir.

Circuito e funcionamento

Na figura 5 mostro o circuito original desenhado a mão pelo Jorge Rodrigues (estou falando de 1993).

Fig. 5 – Circuito restaurador de de eletrolíticos

O bloco vermelho compõe a fonte que neste caso foi projetada para uma rede de 127V e, portanto, fornecerá uma tensão DC que será aplicada ao capacitor em teste (Cx) e poderá ser ajustada de 8 a 180V aproximadamente com o circuito do bloco laranja.

Não custa lembrar que esta fonte não está isolada da rede por um transformador, portanto é preciso cuidado no manuseio porque o negativo do Cx poderá estar “HOT” se a tomada de AC não estiver corretamente ligada. 

Rede de 220V – CUIDADO!

Quem pretende construir algo parecido para uma rede de 220V precisar estar atento que após a filtragem terá 310V DC e, portanto terá que trocar alguns componentes.

No bloco azul temos os resistores shunt para possibilitar a leitura de correntes de 50μA (fundo de escala do galvanômetro), 1mA, 10mA e 100mA. Há também uma chave (mA-V) que possibilita colocar o instrumento lendo a tensão aplicada sobre Cx.

Finalmente temos o bloco verde com duas chaves em paralelo, sendo uma delas tipo push bottom normalmente aberta e a outra liga e desliga.

Estranhou as duas chaves em paralelo? Daqui a pouco eu explico.

Usando o “ressuscitador”

Antes de tentar restaurar o capacitor vale a pena fazer uma verificação com um multímetro analógico na escala ôhmica para ver se ele não está em curto, pois neste caso “nenhum santo vai promover o milagre”.

Antes, porém verifique que o capacitor e está descarregado se não quiser queimar seu multímetro (ou capacímetro).

Mas nada de descarregar o capacitor fechando um curto entre seus terminais.

    Use um resistor em paralelo  

Se ele apresentar uma fuga, mesmo elevada, não se preocupe. É possível que consigamos uma salvação para sua alma usando este “ressuscitador”. Não custa tentar.

Modernizando o “ressuscitador”

Como eu disse no início do post, o galvanômetro deu pau e encontrar um similar por aqui vai ser mais difícil que procurar agulha no palheiro e se achar vai custar os olhos da cara, como se dizia antigamente ou “no meu tempo”.

Observe no esquema da fig. 5 que o galvanômetro do projeto original é de 50μA em fundo de escala.

Por que não usar então a escala de corrente de um multímetro analógico (no “meu tempo” chamávamos de VOM)?

Esta foi a primeira modificação que fiz.

Sendo assim, eliminei o bloco verde.

No lugar da chave mA-V e da chave de ondas coloquei dois bornes onde serão espetadas as ponteiras do VOM na escala de corrente.

Eu tenho vários, mas resolvi escolher o ICEL MA70A que tem justamente uma escala de 50μA, não custa “os olhos da cara” e qualquer mortal que está a ler este post poderá comprar.

Como o ICEL MA70A tem suas próprias escalas de corrente, portanto posso eliminar a chave CH3 do projeto bem como toda a parte de componentes do bloco azul como já expliquei.

É fundamental acompanhar a tensão aplicada sobre o capacitor que está na “UTI” e para isso preferi usar um painel digital PM-438. (Clique aqui para ler sobre o PM 438).

Vamos precisar de uma fonte entre 8 e 12V para alimentar o painel digital, mas isso é fácil de fazer.

Com um pequeno trafo tirado de sucata de caixa de som Shing Lin de computador, retificação, filtragem e 7809, está tudo resolvido.

Aproveitei o local onde estavam os componentes do bloco verde para colocar o circuito de alimentação do PM 438 que citei acima.

Feitas as modificações ou o “up grade” como o pessoal gosta de dizer para parecer que sabe “ingrês”, é hora de colocar o aparelhinho para fazer os milagres.

Como usar o restaurador de eletrolíticos

A restauração começa reduzindo-se a tensão ao mínimo que neste aso será cerda de 8V e colocando as ponteiras do MA-70A espetadas nos bornes do painel respeitando a polaridade, é claro.

Coloque a chave do MA-70A em 250mA, por precaução. Se estiver a usar outro instrumento escolha a posição mais alta da escala.

Prende-se o capacitor nos terminais Cx observando-se a polaridade, pois se trata de um eletrolítico.

Cuide para que a chave em paralelo com a push bottom (CH4) esteja na posição desligado.

Tudo certo e conferido hora de ligar a chave liga on/off.

Nada irá acontecer até você pressionar a chave push bottom.

Neste momento o ponteiro deve ter se mexido. Se ainda assim nada aconteceu mude a posição da chave seletora de corrente de corrente para um valor mais baixo cuidando para que não estoure a escala.

Aumente a tensão aplicada a Cx e veja o comportamento da corrente. Neste momento podemos descansar o dedinho e fechar CH5.

A finalidade de CH4 (push bottom) é evitar que correntes muito altas sejam aplicadas ao miliamperímetro numa escala inadequada, ou seja, se a corrente estiver acima da capacidade da escala.

É um processo demorado, tem que ser feito com calma e deve ser assistido porque o capacitor pode entrar em curto de vez dependendo do seu estado.

Você irá observar que a corrente fica oscilando e à medida que o tempo passa deve ir diminuindo o que é sinal que estamos perto do milagre. Neste momento você poderá aumentar um pouco a tensão.

O objetivo final é que quando o capacitor estiver submetido a maior tensão que ele suporta (neste caso só conseguiríamos ir até 180V aproximadamente) a corrente fique abaixo de 10μA (no máximo).

Como eu disse o processo é lento, mas pode funcionar dependo do estado do capacitor.

Alguém poderia argumentar, não seria melhor comprar um capacitor novo?

Eu, particularmente, tenho minhas dúvidas considerando o que temos por aí hoje em dia, a menos que você compre capacitores “verdadeiros” de boas marcas e em lojas confiáveis como Mouser ou Farnell, por exemplo, eu prefiro salvar os “velhinhos” de boa procedência.

Considerações finais (como dizem os advogados)

Mesmo que você não vá construir um aparelhinho destes e talvez nem valha a pena dependendo do seu volume de serviço e da quantidade que capacitores “idosos” guardados no baú, creio que é válido conhecer um pouco sobre estas “verdades ocultas” dos eletrolíticos.

Se for para usar uma vez o outra você pode fazer algo improvisado partindo das ideias aqui apresentadas.

O verdadeiro técnico é aquele que partindo de um projeto e entendendo como funciona é capaz de modificá-lo e adaptá-lo para sua realidade, não é um simples trocador de peças e montador de kits.

A seguir temos um vídeo com uma demonstração do uso do restaurador de eletrolíticos.

 

Aguardo seus comentários.

 

Paulo Brites

Técnico em eletrônica formado em 1968 pela Escola Técnica de Ciências Eletrônicas, professor de matemática formado pela UFF/CEDERJ com especialização em física. Atualmente aposentado atuando como técnico free lance em restauração de aparelhos antigos, escrevendo e-books e artigos técnicos e dando aula particular de matemática e física.

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