Resistencias de descarga en circuitos electrónicos: Para qué son y cuando se usan.

Aprende a identificar una resistencia de descarga en circuitos electrónicos, conoce la función que tiene al evitan riesgos de descarga y daños en otros componentes.

Muy comunes en circuitos y aplicaciones electrónicas industriales, pues se usan en bancos de condensadores. Pero también tienen aplicaciones en el área de electrónica de consumo para el hogar. Y pese a su importante función, se conoce poco sobre el papel que cumplen.

En muchos equipos electrónicos caseros que contengan en su circuito: condensadores, bobinas y trasformadores que trabajen con valores de tensión medios; a partir de de los 60 Voltios, se encuentran  este tipo de arreglo con resistencias de descarga. Los equipos a los que me refiero pueden ser:

• Fuentes conmutadas de computadoras. 
• Equipos de sonido.
• Balastros electrónicos.
• Circuitos de control para iluminación LED.
• Cargadores de teléfonos inteligentes (smarphone).
• Fuentes de voltaje secundarias para equipos de sonido de potencia.
• Filtros EMI.
• Circuitos correctores de factor de potencia.

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...Entre muchos otros. La imagen siguiente ilustra algunos de estos dispositivos y módulos electrónicos. deben saber que actualmente es muy común que estos equipos electrónicos conviertan la CA  a CD directamente de la línea comercial. manejando al rededor de 160 y hasta 320 Vcd  Sin medidas de seguridad como las resistencias de descarga, seria peligros el manejo de estos.

Equipos electrónicos que usan resistencias de descarga.

LA FUNCIÓN DE UNA RESISTENCIA DE DESCARGA EN UN CIRCUITO ELECTRÓNICO. 

Cumplen esta simple, pero importante tarea:

Descargar completamente toda la tensión que quedan almacenada en condensadores e inductores instalados en circuitos que  manejan voltajes medios y altos.

No subestimen este importante punto. Es una función crucial que incluso salva vidas. Permítanme explicarles:

DOS FACTORES DE RIESGO QUE ELIMINAN LAS RESISTENCIAS DE DESCARGA

1.- ELIMINAN O DISMINUYEN LA POSIBILIDAD DE DAÑOS EN COMPONENTES DE LOS CIRCUITOS DONDE SE INSTALAN.

En el caso particular de los condensadores electrolíticos que manejen mas de 60 voltios, es muy común que se les instale una resistencia de descarga: Estas resistencias evitan que se sume el voltaje que podría tener almacenado, con el voltaje que reciba al momento de una esporádica variación de tensión. 

Por ejemplo: Si en un circuito de 180 volts, existe un condensador que soporta un voltaje máximo de 250 volts, se genera una caída de tensión con algunos milisegundos de duración, el condensador se descarga hasta cierto punto, digamos que mantiene unos 100 volts. al regresar la tensión a su valor normal (180 Voltios) el condensador, recibirá instantáneamente  180 volts este valor se sumará con los 100 volts que el condensador tenia almacenado. Entonces existirá una tensión de 280 volts en el condensador, que rebasa el valor máximo soportado por el y seguramente el resto del circuito.

Típicamente los condensadores soportan algo así, pero el costo es su degradación acelerada con el paso del tiempo. Y sobre el resto del circuito que recibe este incremento de tensión esporádico, no podríamos decir que  siempre lo soportara también. Pues a menudo, cuando ocurre esto, se daña algún componente. 

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Con condensadores que manejan valores de voltajes mas altos, (350 Vcd) como los que se usan en los circuitos correctores de factor de potencia (PFC) o algunas fuentes conmutadas, esto es aun mas peligroso. Entonces, la resistencia de descarga, logran que los condensadores no mantengan esas cargar o que esta sea con valores insignificantes para evitar ese fenómeno de suma de voltajes cuando ocurre una caída o pico  de tensión, o incluso al momento de energizarlo. 

2.- EVITAN QUE ALGUIEN  RECIBAN UNA DESCARGA ELÉCTRICA POR LA ENERGÍA RESIDUAL QUE QUEDA EN ALGUNOS COMPONENTES. 

¿A quién no le pasado que al momento de revisar un circuito electrónico de este tipo, pero sin resistencias de descarga, tocamos las patillas de algún condensador o bobina con el cautín o con el multímetro (tester),  y nos sorprende una descarga que puede dañar el equipo que estamos usando para medir?. ¡Incluso dañara otros componentes del equipo que estamos revisando!  Y en el peor de los casos: Que nosotros mismo recibamos esa descarga eléctrica, si tocamos por accidente esas terminales con nuestras manos. 

Este tipo de eventos causan sustos, daños peores en el circuito y/o en nuestras herramientas, o de plano una visita al hospital.  Seguro a muchos de nosotros nos ha pasado en nuestros inicios de práctica como entusiastas, ingenieros o técnicos en electrónica. ¿Verdad? Confió en que eso ultimo del hospital no. pero hay casos.

FORMA DE CONEXIÓN PARA UNA RESISTENCIA DE DESCARGA.

Para evitar este tipo de desafortunados incidentes, los ingenieros que diseñan los circuitos, agregan una resistencia común y simple en paralelo al componente que se dese descargar: Condensadores e inductores casi siempre. Esa es la configuración básica de una resistencia de descarga en un circuito electrónico. En la imagen siguiente, podemos identifican estas resistencias de descarga entre los componentes de un dispositivo electrónico  y el diagrama correspondiente:

Dos resistencias de descarga conectados en paralelo con los condensadores de voltajes medios de un balastro electrónico.

CARACTERÍSTICAS DE LAS RESISTENCIAS DE DESCARGA.

Son de alto valor óhmico que van desde los 150KΩ y hasta 1.2MΩ Casi siempre de ¼ de watt, ½ de watt o en arreglos en serie con componentes SMD. No tienen algún tipo de diseño especial en sus materiales o estructura, diferentes a cualquier resistencia común. se pueden identificar en un circuito porque siempre están conectadas en paralelo con el componentes o circuito que debe ser descargado.

EXPLICACIÓN  DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA RESISTENCIA DE DESCARGA.

Cuando un circuito electrónico deja de recibir voltaje, componentes como los condensadores tienden a almacenar tensión en ellos. Y aunque se espera que el circuito mismo actué como una carga que  consuma esta tensión residual. a veces no ocurre. ya sea por el diseño del circuito o por una falla en el.

Para evitar que esos componentes mantenga almacenada esa tensión y evitar los problemas ya mencionados, se conectaran resistencias en paralelo a cada componente que pueda hacer esto. Estas  resistencias comenzaran a descargar el componente o circuito con el que están conectadas,  Así en breves periodos de tiempo, dependiendo del valor de la resistencia, se descargará complemente o hasta un valor por debajo de cualquier riesgo. Casi siempre en máximo 5 minutos, todo el circuito esta libre de tensión residual o almacenada después de su desconexión.

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¿Creen que es mucho tiempo? ¡Pues no! Un condensador, por ejemplo, de 450mf a 200 volts, típico valor en fuentes conmutadas de tv o computadora, tarda hasta 30 días en descargarse completamente sin una resistencia de descarga.

--¡Ya me gustara ver, como le explican a un cliente, que hay que esperar hasta 30 días para poder revisar su TV!.

No se pone un valor óhmico muy pequeño en dicha resistencia de descarga para disminuir este tiempo, porque puede dañarse con los medios y altos valores de voltajes que manejan estos componentes o el circuito completo. Y tampoco se pueden poner de un valor muy muy elevado, porque tardarían muchísimo tiempo la descarga. Además de otros efectos colaterales con los respectivos arreglos CR, LR (circuitos:  capacitor-resistor e inductor-resistor) Así que, después de mucho manejar equipos de este tipo, encontré que la media es un valor de 520 KΩ para estas resistencias. Pero no es una norma, pues ya mencioné los valores que rondan.

CIRCUITOS ELECTRÓNICOS QUE USAN VOLTAJES ALTOS Y REQUIEREN RESISTENCIAS DE DESCARGA.

Hoy en día muchísimos equipos electrónicos usan fuentes no aisladas. Esto quiere decir, que rectifican de forma directa la tensión del suministro eléctrico. Ya sea 120 o 220 volts.  En estas fuentes, son necesarios condensadores electrolíticos que manejen valores de entre 190 y hasta 450 volts para eliminar el “rizado” después de su rectificación con diodos. Sin embargo, al desconectarse el equipo, típicamente estos condensadores, por su naturaleza, almacenan un voltaje con un valor alto y que tarda muchísimo tiempo para descargarse si solo tiene el aire que rodea sus terminales como resistencia de descarga.

En la imagen de abajo, tenemos un ejemplo con una fuente conmutada con doblador  de voltaje. Dos resistencias de 330k ohms a 1/4 de watt, identificadas dentro de los círculos amarillos, descargan los condensadores de  470mf /400volts, cuando el circuito se  desconecta del suministro eléctrico. 

En esta fuente conmutada, los condensadores de alto voltaje tiene en paralelo dos resistencias de descarga.

Lo mismo ocurre con los inductores, bobinas o trasformadores que por su naturaleza, almacenan parte de la tensión con que fueron alimentados, aunque no es el mismo periodo de tiempo como en el caso de los condensadores electrolíticos. Por eso es más común encontrar resistencias de descarga en ese tipo de condensadores, que en bobinas o trasformadores. Pero también se instalan en casos como los circuitos de filtros EMI (Electro-magnetic filter por sus siglas en ingles):

Casi todos los Filtro EMI usan uno o dos resistencia.

En imagen de arriba podemos ver al reverso; en el circulo rojo, un arreglo de resistencias de descarga compuestas por 3 componentes de 330k ohms SMD. que suman un total de 990 K ohmios; casi 1 Mega ohmio.  Se instala este arreglo de descarga, debido a las bobinas y condensadores que manejan voltajes  arriba de 120 votls AC. Aun siendo condensadores de poliester. las resistencias en esta conexión en paralelo en la entrada de linea, descargará a todos los componentes, tanto bobinas como condensadores,  cuando el flujo de corriente se corta.

Diagrama del filtro EMI mostrado antes. En circulo azul la resistencia de descarga.

Y aunque muchos fabricantes apuestan sus diseños en base a que la configuración misma del circuito consuma ese remanente de energía en estos componentes. Esto no es garantía segura. Pues cuando se dañan y es necesario revisarlos, dicho daño puede interrumpir ese proceso de descarga predispuesta, a causa de un componente “abierto”. Así que los más meticulosos siempre agregan esa protección adicional. Típicamente los fabricantes de equipos electrónicos de gama media o alta lo hacen.

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Está claro no todos los equipos electrónicos que requieren este medio de seguridad, lo llevan. Y pese a que es una norma en muchos países, Equipos electrónicos de bajo costo o piratas, omiten este simple componente, al igual que omiten el diseño de circuito antes mencionado, que predisponga esta seguridad de auto descarga, entre otros brutales recortes para reducir su precio. Asi que debemos ser muy cautelosos en revisar este tipo de equipos por nuestra seguridad, la de nuestras herramientas de medición y soldado, y la del equipo mismo a revisar.

COMO SABER EL BUEN ESTADO DE UNA RESISTENCIA DE DESCARGA.

De igual forma que todas las resistencias, se mide en sus extremos un multímetro en el rango de OHms.

IMPORTANTE: Antes debes de descargar el componente en paralelo, de forma manual.  Muchos colegas usan una lámpara incandescente (típico y casi extinto foco) para descargar condensadores y bobinas. Otros usan otra resistencia de valor más bajo: entre 100Ω y hasta 1000Ω, pero con una potencia de disipación de mínimo 2 watts. Así evitan que se dañen estos componentes u otros, acelerando el tiempo de descarga en segundos. Sugiero fuertemente tomar esta medida preventiva, si se sospecha de una resistencia de descarga en mal estado.

SÍNTOMAS QUE INDICAN UNA RESISTENCIA DE DESCARGA DAÑADA.

Si una resistencia de descarga se encuentra “abierta”, es decir:  Que mida mucho más de lo que indica el valor, entonces el componente en paralelo no se descargará. Pero el circuito electrónico donde está el arreglo, no sufrirá ningún tipo de anomalía o falla salvo que reciba una variación de tensión importante. Recuerden: es una resistencia de seguridad, no de función. Pero se corre el riesgo de fuertes descargas eléctricas aun estando desconectado el equipo, si alguien lo manipula sin tomar precauciones.

Si una resistencia de descarga llegase a estar  agotada (con un valor mucho menor al indicado en su código) debido a altas temperaturas o en corto circuito debido a descargas eléctricas severas o EMIs, (OCURRE MUCHO CON LAS DEL TIPO SMD) Entonces seguramente sí causará anomalías en el circuito donde está instalada. Incluso fallas serias como fusibles quemados.

En ambos casos. Simplemente se remplaza por otra del mismo valor y listo. No sin antes revisar el buen estado del componente en paralelo, ya sea condensador o inductor.

Un tema simple, pero importante. Pues cada día aparecen más y más equipos electrónicos modernos que usan fuentes de voltaje que rectifican la tensión directa del suministro eléctrico directamente y sin ningún tipo de aislación o reducción de esta, y tienen incorporado este tipo de arreglo de seguridad. Ahora ya los conoce y entiendes su finalidad y funcionamiento. No lo subestimes.

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