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8.4: Probables fallas en sistemas probados

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    Los siguientes problemas se arreglan en orden de lo más probable a lo menos probable, de arriba a abajo. Este orden se ha determinado en gran medida a partir de la experiencia personal solucionando problemas eléctricos y electrónicos en aplicaciones automotrices, industriales y domésticas. Esta orden también asume un circuito o sistema que se ha demostrado que funciona según el diseño y que ha fallado después de un tiempo de operación sustancial. Los problemas experimentados en los circuitos y sistemas recién ensamblados no necesariamente presentan las mismas probabilidades de ocurrencia.

    Error del operador

    Una causa frecuente de falla del sistema es el error por parte de aquellos seres humanos que lo operan. Esta causa de problemas se coloca en la parte superior de la lista, pero por supuesto, la probabilidad real depende en gran medida de los individuos particulares responsables de la operación. Cuando el error del operador es la causa de una falla, es poco probable que sea admitido antes de la investigación. No quiero sugerir que los operadores sean incompetentes e irresponsables —todo lo contrario: estas personas suelen ser tus mejores maestros para aprender la función del sistema y obtener un historial de fracaso— pero no se puede pasar por alto la realidad del error humano. Una actitud positiva junto con buenas habilidades interpersonales por parte del solucionador de problemas ayuda en gran medida a la resolución de problemas cuando el error humano es la causa raíz de la falla.

    Conexiones de cable defectuosas

    Por increíble que esto pueda sonar para el nuevo estudiante de electrónica, un alto porcentaje de problemas en los sistemas eléctricos y electrónicos son causados por una fuente de problemas muy simple: conexiones de cables deficientes (es decir, abiertas o cortocircuitadas). Esto es especialmente cierto cuando el ambiente es hostil, incluyendo factores tales como alta vibración y/o una atmósfera corrosiva. Los puntos de conexión que se encuentran en cualquier variedad de conectores enchufables, regletas de terminales o empalmes tienen el mayor riesgo de fallas. La categoría de “conexiones” también incluye contactos de interruptor mecánico, que pueden considerarse como un conector de ciclo alto. Terminaciones de cable inadecuadas (como un conector de tipo compresión engarzado en el extremo de un

    cable sólido, un paso en falso definido) puede causar conexiones de alta resistencia después de un período de servicio sin problemas.

    Cabe señalar que las conexiones en sistemas de baja tensión tienden a ser mucho más problemáticas que las conexiones en sistemas de alto voltaje. La razón principal de esto es el efecto de la formación de arcos a través de una discontinuidad (interrupción del circuito) en sistemas de mayor voltaje que tiende a despejar capas aislantes de suciedad y corrosión, e incluso puede soldar los dos extremos si se mantienen el tiempo suficiente. Los sistemas de bajo voltaje tienden a no generar un arco tan vigoroso a través del espacio de un corte de circuito, y también tienden a ser más sensibles a la resistencia adicional en el circuito. Los contactos de interruptores mecánicos utilizados en sistemas de bajo voltaje se benefician de tener la corriente de humectación mínima recomendada conducida a través de ellos para promover una cantidad saludable de arco al abrirse, incluso si este nivel de corriente no es necesario para el funcionamiento de otros componentes del circuito.

    Aunque las fallas abiertas tienden a ser más comunes que las fallas en cortocircuito, los “cortocircuitos” siguen constituyendo un porcentaje sustancial de los modos de falla de cableado. Muchos cortocircuitos son causados por la degradación del aislamiento del cable. Esto, nuevamente, es especialmente cierto cuando el ambiente es hostil, incluyendo factores como alta vibración, alto calor, alta humedad o alto voltaje. Es raro encontrar un contacto de interruptor mecánico que falla en cortocircuito, excepto en el caso de contactos de alta corriente donde la “soldadura” de contacto puede ocurrir en condiciones de sobrecorriente. Los cortocircuitos también pueden ser causados por la acumulación de conductores a través de las secciones de regleta de terminales o la parte posterior de las placas

    Un caso común de cableado en cortocircuito es la falla a tierra, donde un conductor accidentalmente hace contacto con tierra o tierra del chasis. Esto puede cambiar la (s) tensión (s) presente (s) entre otros conductores en el circuito y tierra, causando así fallos extraños del sistema y/o peligro para el personal.

    Problemas de suministro de energía

    Estos generalmente consisten en dispositivos de protección contra sobrecorriente disparados o daños debidos al sobrecalentamiento. Aunque la circuitería de la fuente de alimentación suele ser menos compleja que la circuitería que se está alimentando y, por lo tanto, debería figurar que es menos propensa a fallar solo sobre esa base, generalmente maneja más energía que cualquier otra parte del sistema y, por lo tanto, debe tratar con mayores voltajes y/o corrientes. Además, debido a su relativa simplicidad de diseño, la fuente de alimentación de un sistema puede no recibir la atención de ingeniería que merece, la mayor parte del enfoque de ingeniería dedicado a partes más glamorosas del sistema.

    Componentes activos

    Los componentes activos (dispositivos de amplificación) tienden a fallar con mayor regularidad que los dispositivos pasivos (no amplificadores), debido a su mayor complejidad y tendencia a amplificar condiciones de sobretensión/sobrecorriente. Los dispositivos semiconductores son notoriamente propensos a fallar debido a la sobrecarga eléctrica transitoria (sobretensión de tensión/corriente) y la sobrecarga térmica (calor). Los dispositivos de tubo de electrones son mucho más resistentes a estos dos modos de falla, pero generalmente son más propensos a fallas mecánicas debido a su frágil construcción.

    Componentes pasivos

    Los componentes no amplificadores son los más robustos de todos, su relativa simplicidad les otorga una ventaja estadística sobre los dispositivos activos. La siguiente lista da una relación aproximada de probabilidades de falla (nuevamente, siendo la parte superior la más probable y la inferior la menos probable):

    • Capacitores (cortocircuitados), especialmente condensadores electrolíticos. El electrolito en pasta tiende a perder humedad con la edad, lo que lleva al fracaso. Las capas dieléctricas delgadas pueden ser perforadas por transitorios de sobretensión.
    • Diodos abiertos (diodos rectificadores) o cortocircuitados (diodos Zener).
    • Los devanados de inductor y transformador se abren o se cortocircuitan con el núcleo conductor. Las fallas relacionadas con el sobrecalentamiento (avería del aislamiento) se detectan fácilmente por el olor.
    • Resistencias abiertas, casi nunca cortocircuitadas. Por lo general, esto se debe al calentamiento por sobrecorriente, aunque con menor frecuencia es causado por sobretensión transitoria (arco sobre) o daños físicos (vibración o impacto). ¡Las resistencias también pueden cambiar el valor de resistencia si se sobrecalientan!

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