Cómo comprobar las válvulas de tu amplificador

Una de las principales «averías» con las que me suelen llegar los amplificadores al taller es por válvulas en mal estado. Los síntomas que pueden presentar son muy variados: zumbidos, chisporroteos, pérdida de brillo, pérdida de pegada, acoples o directamente el amplificador no enciende (fusible caído). La gran ventaja de los amplificadores de válvulas es su simplicidad a la hora de detectar y solucionar averías. Muchas veces todo se reduce a sacar y meter una válvula nueva. En este artículo os explicaré como podéis comprobar las válvulas de vuestro amplificador.

 

¿Por que fallan las válvulas?

Para entrar en contexto vamos a ver por que una válvula dice «hasta aquí hemos llegado».

Desde el primer momento que se pone a trabajar una válvula hay una serie de desgastes o deformaciones. Una de las partes que mas se deteriora es el cátodo. Este es el electrodo que se encarga de emitir los electrones que son atraídos por la placa o ánodo. El cátodo tiene un recubrimiento que facilita la emisión a la vez que lo aísla del filamento de caldeo. Sin embargo, con el tiempo este se va degradando reduciendo la emisión o incluso llegando a producir un cortocircuito con el filamento. Uno de los factores de ruptura de este recubrimiento son los ciclos de enfriamiento y calentamiento de la válvula. Esto provoca una dilatación y contracción que con el tiempo fragmenta el aislante.

Otra de las consecuencias de los ciclos de calor es la deformación del cátodo y el resto de electrodos, lo cual conduce a holguras internas y microfonías además de modificar las curvas de transconductancia. Una holgura extrema puede llevar incluso a la formación de un arco eléctrico que provoque una sobrecorriente por la válvula.

Otra causa de fallo es la acumulación de gas en el interior de la válvula. Para su correcto funcionamiento, la válvula de vacío, debe de tener en su interior eso mismo: ¡vacío!. En el momento que aparecen moléculas de gas en su interior los electrones chocan contra ellas, formando iones positivos. Estos son atraídos por la rejilla de control debido a su potencial negativo y se acumulan en la misma, provocando una circulación de corriente por esta rejilla. Finalmente esta corriente es derivada a masa a través de la resistencia de entrada creando una caída de tensión en la misma, y con ello llevando a una polarización de la rejilla incorrecta.

Por último, en casos menos comunes, se puede dar una ruptura del filamento de caldeo. El calentamiento de este nunca es uniforme a lo largo del filamento por lo que se forman puntos calientes que pueden llegar a la ruptura del mismo si el estrés térmico es suficiente. De esta forma, si no hay caldeo, no hay emisión catódica… y la válvula esta muerta.

¿Que provoca el acortamiento de vida de las válvulas?

La duración de una válvula puede ser muy variable y depende de factores internos y externos. Por un lado la calidad de la válvula dice mucho. Por experiencia puedo decir que estas calidades han caído drasticamente desde los años 70′ en occidente y los 80′ en Rusia y China.

Antes de la transición al transistor parte de la inversión de las fábricas procedían de los gobiernos, ya que buena parte de su producción era para fines militares, donde las especificaciones eran muy estrictas. Los últimos países en hacer la transición fueron la antigua URSS y los países aliados, cuyos modelos económicos habían dificultado el desarrollo de las nuevas tecnologías.

En las válvulas actuales los costes se han optimizado y los controles de calidad se han reducido. Debido a esto, por norma general las válvulas de nueva producción tienen mayores tolerancias y desviaciones, así como una menor duración que las antiguas.

Por otro lado el circuito donde va montado la válvula es el segundo condicionante. La vida de la válvula va a venir determinada por la polarización de bias, la tensión y corriente de placa, los ciclos de calentamiento y las vibraciones del equipo. No obstante el datasheet de la válvula puede dar un número de horas orientativo en la mayor parte de situaciones.

Cómo comprobar una válvula sin tener instrumentación

Aquí viene la parte interesante y que seguramente estáis esperando. Soy consciente que el 99,9% de vosotros no teneis un comprobador de válvulas en casa. Sin embargo no está todo perdido. Existen una serie de trucos para detectar fallos fácilmente, sin mas ayuda que vuestro propio amplificador y en algunos casos una válvula de reserva. Os voy a compartir los que, bajo mi experiencia, son los mas efectivos y me han ayudo la mayoría de las veces a detectar problemas de válvulas en amplificadores .

Válvulas gaseosas

La primera prueba de todas es muy sencilla. Se trata de la prueba de gas, y no teneis mas que observar el aspecto de la válvula para realizarla.

Normalmente las válvulas tienen una superficie plateada en la parte superior o en un lateral del cristal. Esta mancha es creada el la fabricación de la válvula por la vaporización de los metales presentes en el getter. Este proceso es necesario para la absorción de las moléculas de gas que quedan en la válvula después de ser sellada. Si esta mancha plateada se vuelve blanquecina quiere decir que la válvula a perdido el vacío completamente y ha entrado gas. Así mismo una acumulación de gas parcial hará que esta mancha se comience a poner blanca por los bordes. Sin embargo puede haber minúsculas acumulaciones que no podremos detectar de esta forma, para ello no nos quedará otro remedio que utilizar un comprobador como veremos mas adelante.

Filamento fundido

La siguiente comprobación es la mas famosa y que mas de uno la habréis hecho alguna vez… ¡ver si calienta!. Con esto detectaremos roturas en el filamento. Al hacer esta prueba debéis de tener en cuenta que la válvula no es una bombilla, la misión del filamento es dar calor, no luz. El filamento se ilumina de forma tenue y normalmente queda escondido detrás de las placas por lo que hay que en alguna válvulas hay que encontrar el mejor angulo para llegar a verlo. Otra opción, es acercar la mano a la válvula para comprobar si está caliente. Eso si, cuidado de no tocar una válvula de potencia si lleva una rato caldeando, de lo contrario os acordareis de mi…

Prueba de microfonía

Siguiente truco para la comprobación de válvulas: prueba de microfonía y arcos. Consiste en darle golpecitos a las válvulas mientras el amplificador está funcionando con los volúmenes subidos. Esto se puede hacer con la superficie de la uña o con un objeto, por ejemplo un lapicero. Una válvula microfónica reproducirá el golpe por el altavoz. Si la microfonía es grave puede incluso producirse un arco eléctrico en el interior de la válvula y escucharse un petardeo. Hay que decir que cierta cantidad de microfonía puede ser normal. Esta se hace especialmente apreciable en la primera válvula del preamplificador ya que es la más sensible a ruidos. Si notáis «algo» de microfonía con esta válvula, no os teneis que alarmar. Si queréis saber mas sobre este tema AQUI teneis un articulo en el que lo trato.

Prueba de sustitución

Esta prueba la podéis realizar cuando observáis un ruido, petardeo, microfonía o síntoma de los que nombré, pero no sabéis que válvula lo ocasiona. Teniendo una válvula de reserva, consiste en ir sustituyendo todas las válvulas por la de repuesto una a una empezando por la V1. De este modo, si sustituís V1 y el problema persiste, debéis de volver a poner la V1 original, y reemplazar la V2. Así hasta la última. Por supuesto, esto solo se puede hacer cuando las válvulas son iguales, o con la misma configuración de pines en su defecto. Por ejemplo, una 12AT7 la podéis sustituir por una 12AX7 sin problema.

Apertura de la cadena del sonido

Esto es especialmente efectivo cuando una válvula os esta produciendo un hum o ruido constante. Consiste en ir sacando las válvulas una a una, empezando por la V1, hasta que el ruido cese. Por ejemplo:

1º- Sacamos V1: el ruido persiste, por lo que deducimos que V1 está en buenas condiciones.

2º- Sacamos V2: el ruido persiste, por lo que deducimos que V2 está en buenas condiciones.

3º- Sacamos V3: el ruido desaparece, por lo que V3 POSIBLEMENTE esté defectuosa.

Para asegurarnos de que efectivamente está defectuosa podéis meter en ese zócalo la válvula que quitasteis de la posición V2. Si desaparece, podéis estar seguros de que V3 tiene un problema. Si persiste, quiere decir que el problema es del amplificador y os lo tiene que revisar un técnico.

El amplificador funde el fusible

En la gran mayoría de los casos cuando el amplificador os funde el fusible el problema esta en las válvulas de potencia. Mi recomendación: sacar TODAS las válvulas, y comprobar si sigue fundiendo (yo le pongo un limitador de corriente para mayor seguridad, pero para una prueba de andar por casa el fusible también os hará la función). Si no os ha fundido, poned SOLO las válvulas de previo y repetid operación. Si sigue sin fundir, no hagáis mas pruebas, sustituid las válvulas de potencia. En este caso os recomendaría primero chequear que la electrónica esta bien ya que hay ocasiones que se quema alguna resistencia de pantalla o cátodo a causa de la sobrecorriente. Nuevamente si no estáis seguros, llamad a vuestro técnico de confianza.

Utilización del comprobador de válvulas

Las pruebas anteriores son bastante efectivas para localizar problemas en válvulas cuando el amplificador tiene síntomas evidentes. Pero hay otras veces que no es tan sencillo testear una válvula «a oído», ya sea por que tiene una ligera fuga o deriva, o por que tenemos un lote entero de válvulas a comprobar. En este último caso, además estamos poniendo en peligro nuestro amplificador.

Otra escena habitual que me llega al taller es el típico amplificador comprado de segunda mano, que aparentemente funciona bien pero no se conoce la vida que llevan las válvulas.

En estos casos la mejor opción es utilizar un comprobador de válvulas. Estos dispositivos normalmente admiten distintos tipos de test, algunos ya mencionados anteriormente. Las válvulas se comprueban una a una. Para ello los comprobadores cuentan con distintos tipos de zócalos donde se colocan las válvulas a testear y a continuación se calibra el aparato. Para esta operación el fabricante suele proporcionar una tabla con centenares de modelos de válvulas y la configuración de los conmutadores del equipo para cada una.

A continuación explico las pruebas mas comunes que se suelen hacer junto con un pequeño circuito de ejemplo para cada una. El orden que les he dado no es casual. Las primeras pruebas son completamente eliminatorias, por lo que es recomendable seguir el orden.

Prueba de cortocircuitos

Esta prueba tiene que ser necesariamente la primera a realizar, ya que un corto en el interior de una válvula puede provocar una avería en el aparato de medida.

El objetivo de este test es comprobar la continuidad entre los electrodos. Esta continuidad se puede presentar como cortocircuitos (unos pocos ohmios) o como fugas (varios kilohmios).

Como habíamos visto, uno de los casos mas típicos de avería es la continuidad entre el cátodo y el filamento. Esto se puede comprobar de una manera muy sencilla referenciando ambos a un mismo punto y colocando un pulsador para abrir el cátodo. Para el test se deberá aplicar tensión al ánodo y abrir el cátodo presionando el pulsador. Si existe corriente a través de la válvula querrá decir que hay un cortocircuito entre el cátodo y el filamento. En este caso la válvula actuaría como si se tratara de un tubo de caldeo directo, es decir el filamento actuaría como cátodo.

Un ejemplo de circuito comprobador de este tipo sería el de la figura 1, donde el detector es una lámpara de neón. En el ejemplo se utiliza un triodo, pero se puede probar cualquier tipo de válvula con múltiples rejillas conectando todas al ánodo. De esta forma la válvula actuará como un diodo.

Otra aspecto a destacar de este circuito es que la válvula está alimentada directamente al secundario de alta tensión y no a una corriente continua. Esto era algo muy común en los comprobadores para ahorrar costes. En este caso, si la válvula presenta continuidad solo circulará corriente en los semiciclos positivos, y en los negativos permanecerá en corte como si se tratara de un diodo polarizado en inversa.

Existen variables de este circuito. Por ejemplo, en algunos diseños se sustituye el neón por un amperímetro que puede estar graduado en una escala que indique «bueno», «aceptable» o «fallo».

 

Para comprobar cortos entre el resto de electrodos algunos comprobadores utilizan circuitos conmutados como el de la figura 2. En este caso cada conmutador está conectado a un electrodo y se prueba uno a uno (posición ON) mientras los demás permanecen en posición OFF. Normalmente esta conmutación múltiple la hace un conmutador rotativo para mayor facilidad para el usuario. En el momento que se da un corto o una fuga el neón se iluminará como en el caso anterior.

 

Prueba de microfonía

Esta prueba la incluyo a continuación de la prueba de ruido ya que realmente es una variante de la misma. Para realizarla basta con conectar un jack de audio en los extremos de la lámpara de neón y ¡ya esta!. Aquí podemos conectar un amplificador de audio o unos auriculares. Una vez conectado y con la prueba de cortos en marcha se deberá dar golpecitos a la válvula. Cualquier elemento suelto hará que estos golpes sean reproducidos por el altavoz.

Prueba de gas

Con la prueba de gas se puede detectar si existen moléculas de gases en el interior de la válvula que perjudiquen su rendimiento. Como vimos, el gas presente en el interior de la válvula provoca una corriente electrónica por la rejilla hacia el ánodo. Es decir, la rejilla funciona como un segundo cátodo. Esta particularidad se aprovecha para poder detectar gas con un circuito como el de la figura 3

 

Para realizar la prueba deberemos de comprobar si el valor de la corriente medido por el amperímetro varía al presionar el pulsador. Si hay gas presente, existirá una corriente eléctrica a través de la rejilla que circulará por la resistencia R1 creando una caída de tensión. Esta tensión se sumará a la del generador de tensión V1 y la tensión de la rejilla aumentará. Cuando se aumenta la tensión de la rejilla se produce un incremento en la corriente a través de la válvula que podremos detectar con el amperímetro. El circuito del ejemplo esta simplificado y se muestra con una fuente de corriente continua para mejorar su comprensión, pero nuevamente existen variantes alimentadas con corriente alterna como vimos en las pruebas de cortocircuitos.

Prueba de vida

En esta prueba testearemos el desgaste de cátodo para saber si la válvula ya ha cumplido con sus horas de uso. Normalmente las válvulas se diseñan para que una variación de un 10% en la tensión de los filamentos no tenga un impacto apreciable en la emisión. Para realizar la prueba de vida en primer lugar se pone a trabajar la válvula a su tensión nominal de filamento y se observa la lectura de corriente de cátodo por el amperímetro. A continuación se reduce la tensión de filamento un 10% y se vuelve a comprobar el amperímetro. Para hacer esta segunda medida hay que dejar que se estabilice la válvula, ya que la disminución de la tensión del filamento implica un enfriamiento. Una válvula en buen estado no debería dar una diferencia apreciable entre ambas lecturas.

 

Prueba de emisión

En esta comprobación determinaremos si la emisión del cátodo (o filamento en válvulas de caldeo directo) es aceptable. Un circuito muy generalizado en comprobadores es el de la figura 5.

 

En esta prueba de emisión se aprovecha la naturaleza de la válvula como rectificadora al cortocircuitar rejillas y placa entre sí. La corriente de cátodo tendrá en este caso una forma pulsante, conduciendo solo en los semiciclos positivos de la onda. De este modo, el amperímetro mostrará una lectura de corriente continua RMS.

Normalmente los comprobadores llevan un amperímetro analógico con unas franjas que indican el estado como «mala», «débil» o «normal».

La prueba de emisión puede darnos una idea del estado de la válvula, pero no es para nada concluyente, salvo que queramos comprobar una válvula rectificadora. El objetivo de los triodos, tetrodos, pentodos, etc, es controlar una corriente a través de una tensión de mando (rejilla de control). Esto no es posible en la prueba de emisión ya que las rejillas quedan anuladas.

Prueba de transconductancia

Para solucionar los problemas anteriormente citados se utilizan los comprobadores de transconductancia. Este método comprueba el efecto de la tensión aplicada a la rejilla sobre la corriente que atraviesa la válvula. La transconductancia o conductancia mutua es la relación del incremento de la corriente de placa con el incremento de la tensión en la rejilla. En otras palabras, es el incremento de la corriente a través de la válvula por cada voltio que aumentamos en la rejilla. El resultado es una medida expresada en «microhmos» (mho).

 

Un comprobador muy sencillo sería el de la figura 6. Este consiste en provocar un salto de un voltio en la rejilla y registrar las lecturas del amperímetro. En este caso, la transconductancia se obtiene al restar estas dos lecturas de corriente. Es importante que estas dos lecturas estén dentro de la región lineal de la curva de transconductancia de la válvula, de lo contrarío las lecturas no tendrán validez. Para ello, hay que calibrar debidamente el aparato antes de comenzar los test.

 

Esta sería una prueba estática de transconductancia. Nuevamente nos encontramos con un circuito que representa de forma poco real el funcionamiento de la válvula en una amplificador de audio, ya que este no trabaja con tensiones estáticas sino alternas. Para ello, la mayoría de comprobadores de transconductancia utilizan métodos dinámicos de medida. Para ello se inyecta en la rejilla una señal alterna. Esta señal va montada sobre una tensión fija de polarización para situar a la válvula en su tramo lineal de operación. En estas condiciones, mas parecidas a la aplicación real, se mide la corriente por el ánodo obteniéndose la transconductancia media en todo el tramo lineal. Un ejemplo de comprobador sería el de la figura 7.

 

En este circuido la válvula se coloca como carga de rectificador de onda completa. El amperímetro se moverá en una dirección, en función del diodo que esté conduciendo en cada momento. Cuando no se aplica ninguna tensión de control en la rejilla, la corriente a través de la válvula es la misma en cada semiciclo y por lo tanto la corriente por el amperímetro oscila de forma totalmente simétrica. Sin embargo, al no ser capaz de moverse a la frecuencia de la red se quedará en el punto medio, que en este caso es cero.

Al aplicar una señal alterna a la rejilla (en fase con la tensión de placa) resultará en una conducción desigual en cada semiciclo. Por ejemplo, si esta tensión se encuentra en fase con la corriente de conducción de D1, durante este semiciclo circulará mas corriente por la válvula y ejercerá una fuerza en el amperímetro en una dirección. Cuando conduzca D2, la tensión de control se encontrará en su semiciclo negativo. En estas conduciones se reducirá la corriente por la válvula y con ella la corriente por el amperímetro, que en este caso, circulará en sentido inverso. Con ello se consigue una corriente media por el amperímetro que, con un comprobador debidamente calibrado, indicará la transconductancia.

Comprobadores de baja tensión

Los comprobadores de alta tensión son los que se han utilizado tradicionalmente desde que existe la técnica. Sin embargo hoy en día se han desarrollado circuitos alternativos de baja tensión, mas económicos y seguros en cuanto a manipulación. El funcionamiento de estos se basan en las pruebas que ya utilizaban los antiguos. Quizás uno de los mas famosos comprobadores actuales es el Orange VT-1000 totalmente plug and play. Aunque hay que decir que esta facilidad de uso e innovación tiene un precio. El VT-1000 no es un tester precisamente económico. Por otro lado hay opciones «do it yourself», algunas muy interesantes y didácticas como la que se propone en el canal «En clave de retro» de Youtube. Aquí os dejo el primero de los vídeos sobre el tester de válvulas donde se presenta el proyecto. ¡Que lo disfruteis!