¿Se podrá disminuir la temperatura interior de la TV con una modificación al componente C418?

Problema

Hace algunos días, reparamos una TV LG M276D con el método de Pierre, lo cual se encuentra documentado en esta entrada, el enlace para el método original lo agrego a continuación:

https://es.ifixit.com/Respuestas/Ver/217522/What+value+are+these+LCD+TV+LG+M2762D-PC+capacitors

La alegría era notable y agradecimos al autor. A continuación agrego una captura y hacemos una breve traducción:

Pierre se mostró muy amable y nos advirtió acerca posibles fallos subsecuentes e incluso de peligro de posible incendio… su TV presentó complicaciones a unos dos meses de la reparación realizada, nos menciona que la PCB se quemaba cada vez más y despedía un olor a químicos en combustión. ¡Pero que lástima!

Aquí podemos apreciar los daños en la PCB de Pierre:

Se decidió aprovechar esta situación problemática y darle la vuelta para la investigación del tema y búsqueda de una posible solución, todo esto previo a comenzar a darle uso normal a la TV. Se tomó en cuenta la necesidad de fundamentación conceptual acerca de ciertos términos y técnicas de electrónica básica.

Con la siguiente tabla, se definieron los objetos de investigación, a saber:

En esta entrada, trataremos las primeras tres preguntas, y la ultima se dejara para la siguiente, la cual será la última que trate sobre la reparación de esta TV (al menos por el momento).

Resumen

Se realizó una investigación de los cuestionamientos mostrados en la tabla anterior, con el fin de comprender el problema desde una perspectiva mas amplia. Se concluyó que no había un peligro notable para la placa por los residuos dejados tras la incineración del condensador de cerámica. Pensamos que una limpieza exhaustiva a la zona carbonizada y una resanada con resina epóxica en los hoyos que pudieran quedar tras la limpieza detendría el olor mencionado por Pierre y ayudaría a disminuir la temperatura interna (consideremos que tener zonas carbonizadas crea una mala disipación de calor).
Con ayuda de la hoja técnica de los capacitores en cuestión, hallamos su temperatura adecuada de funcionamiento. Se piensa que la causa de su incineración fue un sobrecalentamiento muy por arriba de su máximo que es de 85ºC.

Hallamos información que indicaba que un capacitor con un voltaje tan alto y una capacitancia tan baja era “raro” y que quizá sería buena idea sustituirlo por uno del doble de capacitancia.

Trabajamos en las pruebas pertinentes antes y después de la modificación esperando detectar alguna disminución de la temperatura interna mientras la TV se encontraba en funcionamiento, lo cual fue realizado con ayuda de un Arduino Uno y un transistor LM35, instalado en el interior de la televisión, pegado al chasis trasero. Se concluyó que la TV funciona de forma aparentemente correcta tras la modificación del componente C418, pero no hubo una mejora notable respecto a disminución de temperatura interna durante el funcionamiento del equipo, lo que se encontró fue que aparentemente hubo una posible mejora en el filtrado de altos voltajes, la cual se aprecia en la disminución de ruido introducido en las mediciones del sensor LM35 notada después de la modificación.

Requerimientos

1. TV LG M276D reparada con el método de Pierre

2. 1 capacitor de cerámica con valor 5pF 6kV

3. Placa Arduino

4. Transistor sensor de temperatura LM35

5. Cables, herramienta, soldadura, cautín.

6. Computadora

Procedimiento

Se realizó una investigación de los cuestionamientos mostrados en la tabla anterior, con el fin de comprender el problema desde una perspectiva mas amplia. Se concluyó que no había un peligro notable para la placa por los residuos dejados tras la incineración del condensador de cerámica. Un capacitor de cerámica se compone de algún metal conductor, algún material cerámico y una cobertura fenólica, esta información fue hallada en el siguiente enlace:

https://www.monografias.com/trabajos-pdf5/materiales-ceramicos/materiales-ceramicos.shtml

Aquí hay una captura interesante del enlace anterior, en donde se muestra el proceso de fabricación de un condensador cerámico, podemos ver que es como un sándwich, en donde los panes son conductores y el relleno; un dieléctrico cerámico. El “sándwich” es después bañado en una deliciosa resina fenólica para aislarlo y protegerlo:

Quizás los residuos de la cobertura fenólica tras la incineración sean los que provoquen que la televisión expulse un olor peculiar al estar en funcionamiento, ya veremos cuando limpiemos totalmente la carbonización y resanemos, si se sigue percibiendo este aroma, en la presente entrada se mantuvo la zona carbonizada (tan solo una ligera limpieza que fue realizada desde la ultima reparación) para poder comparar en el futuro los datos, e indagar acerca de la efectividad de las reparaciones.

A continuación comparto el enlace de la hoja de seguridad para los capacitores utilizados en la reparación de Pierre:

https://www.datasheetarchive.com/6Kv%20marking%205d%20capacitor-datasheet.html

En la cual se menciona la temperatura funcional recomendada para el componente. Hallamos que la temperatura máxima de funcionamiento recomendada para este capacitor es de 85ºC, la cual de no es muy alta, a continuación presento una captura de la información mencionada:

Conociendo la temperatura máxima se diseñó un termómetro con ayuda de un Arduino Uno y un sensor de temperatura LM35 (el cual puede medir temperaturas desde -55ºC hasta 150ºC), así se midió la temperatura de la zona de peligro reparada (C418), el bosquejo (código Arduino), tanto el prototipo fue realizado de manera que se activara una alarma en caso de que la temperatura interna de la TV llegase a rebasar una temperatura considerada de peligro inminente.

Aquí agrego el bosquejo (sketch o código fuente) para su descarga:

https://www.mediafire.com/file/z85539d5m7ebb86/bosquejo_termometro_alarma.ino/file

Con el fin de no dañar más la PCB de nuestro inversor de voltaje, se eligió que la temperatura máxima permitida sería de 50ºC, en caso de llegar a esta se activaría la alarma y se procedería a apagar el equipo. El intervalo de tiempo elegido para la prueba fue de media hora.

Una vez confirmado el funcionamiento del prototipo se procedió a realizar la versión final del termómetro. El sensor fue colocado en la parte interna del chasis trasero de la TV, en una zona cerca pero a una distancia segura y convenientemente aislado de la zona problemática ( no queríamos que ocurriera algún corto que tostara nuestro Arduino o hasta nuestra Mac), esto se logró con unas extensiones hechas de cable reciclado, y un taladro de mano. En la galería de la derecha se muestran imágenes del procedimiento mencionado con fines prácticos. La bocina utilizada es una vieja bocina que se extrajo a unos audífonos descompuestos, se modificó para su manipulación con cables más maleables y se le agregó un par de resistencias en paralelo que aportan alrededor de 600 ohmios para evitar daños.

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Se midió la temperatura durante media hora de funcionamiento durante el cual se reprodujo una película con un DVD conectado al puerto HDMI del televisor. La TV se configuro con tipo de imagen estándar (predeterminada, trae 80% luz de fondo).

Este proceso se realizó dos veces: primero antes, y a continuación, después de la modificación del componente C418.

Aquí se muestra una fotografía de dicha modificación, tan solo se agregó un capacitor con los mismos valores en paralelo, lo que es equivalente a tener uno del doble de capacitancia, se soldó en la parte trasera por ser más practico.

A continuación presentamos un video donde se muestran procedimientos y resultados:

Observación: Las medidas inconsistentes que se pueden observar en las gráficas de temperatura contra tiempo obtenidas a partir de Arduino (esos picos altos y bajos demasiado exagerados) no son mas que interferencia creada por conectar la tv a la corriente alterna, o bien, por conectar aparatos a la TV que estén conectados a la toma de corriente. El sensor LM35 es sumamente sensible a cambios de voltaje (de hecho así mide la temperatura) por lo que estas grandes diferencias de potencial utilizadas por el inversor de voltaje, son detectadas por el LM35 e introducidas a nuestro registro como ruido.

Resultados

Se pudo comprobar que la televisión SÍ funciona de manera aparentemente correcta tras la modificación del componente C418 (sustitución por capacitor con el doble de capacitancia), pero no hubo una diferencia notable en la temperatura interna del televisor durante su funcionamiento después de dicha modificación.

Cómo podemos ver en la siguiente captura donde se hace una comparación de las gráficas obtenidas en ambas pruebas, no parece haber una disminución notable en la temperatura interior del televisor durante su funcionamiento, después de realizar la modificación de duplicado de capacitancia en el componente C418 de la PCB del inversor de voltaje, hay que aclarar que la temperatura inicial del segundo experimento (en la parte superior de la imagen) fue de un grado Celsius menor, y podemos ver que este experimento termina un grado menos caliente. Con esto se deduce que no hubo ninguna diferencia, ya que ambos incrementaron la misma cantidad de temperatura en el mismo intervalo de tiempo.

Lo que puede apreciarse en esta captura, es que tras la modificación, los picos producidos por interferencia mencionados en la observación del problema se vieron disminuidos. Es decir, aparentemente se filtran mejor las variaciones altas de voltaje. Esto parece ser algo bueno pero no nos ayudo a disminuir la temperatura, y por el momento esto es lo que nos interesa así que lo dejaremos a un lado.

 Secuela

Algo que nos pareció interesante, lo cual fue descubierto durante la experimentación,  es que el televisor tardó menos en calentarse que en enfriarse (mucho menos). Para que la temperatura interior del televisor se estabilizara al finalizar la primera prueba y para poder iniciar la segunda, tuvimos que esperar casi dos horas… lo cual nos deja pensando en un mal diseño y en la posibilidad de adaptar un pequeño ventilador en la parte posterior del TV con el fin de facilitar la disipación de calor generado en el inversor de voltaje (podríamos tomar 4.5V del puerto USB que dice “service only”).

Cómo vimos, esta modificación no pareció funcionar para disminuir la temperatura interior de nuestra TV (quizás debimos hacer pruebas mas largas), pero todavía tenemos un as bajo la manga. En la próxima entrada realizaremos la limpieza total y restauración de la zona carbonizada. Para después utilizar un producto que nos acaba de llegar desde China (en realidad llego desde Puebla pero es de China) el cual es un adhesivo térmico que se utiliza por lo general para facilitar la conducción térmica entre un procesador de una computadora y su placa disipadora (que es una estructura con gran capacidad de conducción térmica la cual es colocada encima de los procesadores para que estos no sufran sobrecalentamientos), pero se halló que, en nuestro inversor de voltaje, varios de los capacitores de cerámica tienen aplicada este tipo de pasta, cómo se puede ver en la imagen siguiente:

¿Por qué no le aplicaron la pasta a los componentes problemáticos?

Tal vez nunca lo sabremos (cosas de chinos)… en fin. Pretendemos aplicar un poco de este adhesivo térmico a base de silicón en nuestros componentes problemáticos, y quizá hasta utilizarlo para pegarle un disipador de calor a nuestro componente C418 (el cual decidimos dejar con su valor de capacitancia original de 5pf), que por los casos observados, parece ser el primero en sufrir ignición. Con estas ultimas modificaciones se pretende dar por finalizada la reparación de nuestra TV LG M276D y solo quedaría mantenerlos informados acerca de cualquier novedad o problema que se llegase a presentar en el futuro.

¡Eso es todo por hoy amigos!

Estén atentos de las próxima entrada que lo mas seguro es que sea la ultima de este mes que trate de tecnología. Nos vamos a tomar un descanso de tanta electrónica y les prometo que pronto se publicará la primera entrada que trate acerca de artes. Espero que les haya parecido interesante y que le sea de utilidad a algunos. ¡Hasta pronto!

–Atl Tlachinolli