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curiosoperoinutil.com • Ver Tema - Incendio por calentamiento de PC
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NotaPublicado: Lun 28 May 2007, 17:51 
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Registrado: Jue 03 May 2007, 00:41
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Bueno, pues os puedo confirmar que sí puede ocurrir un incendio ya que pude comprobarlo de manera empírica.

Antes que nada un poco de teoría y luego ya os expondré mi experiencia.

En electrónica uno de los parámetros de los componentes es su comportamiento frente a las condiciones de trabajo extremas. Por ejemplo, el parámetro critico para que una resistencia se queme es su capacidad para disipar potencia. Si pasa más corriente de la que puede soportar (recordar la ley de ohm W=I^2*R), la resistencia se calentará, modificará las propiedades químicas del material y acabará calcinándose (o poniendose al rojo vivo antes de cortarse definitivamente). El problema viene por la escala, ya que no hace falta hacer pasar mucha corriente por una resistencia, sólo hay que conseguir que acumule más calor del que puede disipar). Una resistencia en serie que alimenta a un LED verde a través de una alimentación de 12V debe valer 560 ohm para permitir el paso de 18mA a través de ese led para que se encienda adecuadamente. En condiciones normales esa resistencia estará disipando 175 mW. El diseñador habrá hecho ya este cálculo y habrá colocado una resistencia capáz de aguantar un cuarto de vatio. Ahora, esa resistencia se estará calentando mientras el led esté encendido, y la resistencia irá cambiando sus propiedades químicas (no cambiará significativamente en el periodo que el fabricante de la resistencia ha especificado en su tiempo de longevidad en funcionamiento), pero al cambiar estas propiedades, sus características eléctricas también cambian. Supongamos que ha estado descendiendo el valor de la resistencia hasta pongamos 200 ohm. ahora la corriente que pasa por el led es de 50mA. Aquí pueden pasar dos cosas. que el led no soporte una corriente de 50mA y se queme, o bien que los aguante por un tiempo y haga trabajar a la resistencia con un exceso de corriente. En concreto la resistencia ahora tendría que disipar 500mW. Puesto que está dimensionada para poder aguantar 250mW, esa resistencia comenzaría a calentarse debido a la acumulación de calor, y si eleva la temperatura lo bastante, puede llegar al rojo vivo antes de llegar a combustionar y fundirse. Es más, si cerca hay una fuente de oxígeno (un flujo de aire promovido por un ventilador), la brasa generada por la resistencia podría prender llama en materiales inflamables que se encuentren cerca, como la envoltura de plástico de un condensador electrolítico o una brida sujetacables, o el propio plástico del cable.

En el caso de los condensadores la cosa puede ser más drástica. Si en las resistencias el parámetro crítico es la potencia disipada, los condensadores pecan en su máxima capacidad de almacenar una carga a una diferencia de potencial determinada. Si un condensador se hace trabajar para que almacene carga (para estabilizar la alimentación d eun circuito, por ejemplo), y la componente en continua es de 5V, basta con colocar un condensador de 6.3V y eso es lo que hacen normalmente los fabricantes de placas base. Pero resulta que, los condensadores si tienen que estabilizar una tensión muy inestable (la electrónica digital funciona con pulsos de señales, y los pulsos son señales bastante "discontinuas", y eso para un componente cuya resistencia (impedancia capacitiva para los puristas) viene determinada por una derivada, en efecto en conjunto con otros componentes de función recíproca, como son las bobinas o impedancias inductivas, provocan sistemas resonantes que pueden producir picos de tensión por encima de los 6.3V nominales del condensador. En ese momento dependiendo de lo que aguante el condensador, pues se inflará hasta el punto que el dieléctrico no aguante más y saltará un arco eléctrico entre las capas del condensador produciendo un CORTOCIRCUITO (en ese caso no ha variado ligeramente la intensidad sino que se ha producido un cambio muy brusco) seguido de una gran intensidad de corriente que se llevará a la tumba a muchisimos componentes por ese pico gigante de corriente antes de que salte el fusible de la fuente de alimentación (ya que el fusible no deja de ser una resistencia que debe "calentarse" antes de poder alcanzar el punto de fusión, por lo tanto no es algo instantáneo aunque a nosotros nos parezca muy rápido). Y si el cortocircuito no es general sino local, (un condensador que se encontraba entre 2 resistencias serie provoca que se cortocircuite una), pues podría hacer que por una resistencia de 220ohm por la que al principio pasaban 10mA, acaben pasando 50mA, con el efecto indirecto que ya hemos comentado antes.

Con los componentes semiconductores la cosa es todavía más divertida.

Resulta que dependiendo de cómo están diseñados, algunos tienen un coeficiente térmicos positivo y otros negativos. Los positivos vienen a significar que a medida que se calientan, aumentan su resistencia y hacen pasar menor corriente (más o menos lo que ocurre con las resistencias siempre que no se sobrepase su capacidad para disipar potencia), por lo que habría que forzar o aumentar exteriormente la disipación de potencia por encima de los límites de seguridad, antes de que la temperatura acabe por fundir los contactos del semiconductor provocando un cortocircuito o un circuito abierto, eso que lo decida la famosa mariposa de lorenz ya que ni siquiera en planta de fabricación dos componentes hermanos tienen exactamente las mismas propiedades y una pequeña variación en uno de ellos puede hacer que falle en una semana o en diez años (eso es muy frecuente en unos transistores que se utilizan para alimentar el tubo de rayos catódicos de los monitores y televisores). Los componentes semiconductores son los que tienen un funcionamiento más crítico en cuanto a sus parámetros de seguridad.

Además tenemos los componentes de coeficiente negativo. Estos a medida que su temperatura aumenta, su resistencia disminuye, haciendo que pase más corriente que calienta más el componente. En transistores diseñados para aguantar una alta temperatura de trabajo, mientras se está quemando el disipador puede llegar perfectamente a 150º (solo teneis que escupir encima del transistor para ver lo rápido que hierve la saliva. Es divertido pero no recomiendo hacerlo en casa). El efecto es el de una bola de nieve. Sólo hace falta que un semiconductor tenga una corriente de fugas lo bastante elevada para que comience la avalancha o deriva térmica. Otra vez remarcar que dos componentes por muy hermanos que hayan sido fabricados, tienen parámetros ligéramente diferentes y un transistor que aguante 10 años hasta que se estropea podría ser reemplazado por otro transistor que aguante apenas 2 minutos.

Además cuando un componente se estropea, muchas veces se lleva con él a sus componentes vecinos de manera que es probable que alguno de ellos pueda ponerse al rojo vivo y comenzar una combustión. En general es preferible que la avería sea rápida (condensador que revienta y provoca un cortocircuito que se cargue un puente de diodos y haga saltar el fusible) para que no de tiempo a prender fuego.

Las buenas noticias, es que normalmente los componentes se diseñan para que aguanten como mínimo 10000 horas de vida antes que las propiedades sean tan distintas como para que originen un fallo de esa índole. Así que es más probable que se incendie un PC viejo antes que uno nuevo (aunque los controles de calidad no siempre son efectivos y podemos tener símplemente "mala suerte").

Ahora mi caso:

Hace cosa de un año estaba trabajando con un "viejo" P3 a 500MHz. Estaba trabajando en un cuarto con la luz apagada, y en eso que noto que al PC le apareció un aura anarangada algo extraña (era un PC normalito al que no le había puesto lucecitas por dentro para hacerle modding) por la ranura de la disquetera y el espacio libre entre las ranuras de las unidades de CD y los soportes de la caja. Miré por detras y por los lados y no vi nada raro. Miré entre las rendijas de ventilación de la parte de atrás y me pareció ver una llama. Apagué el ordenador, quité la tapa, y allí estaba, lo que hasta entonces había sido una Sound Blaster, cuyo chipset se había convertido en una bonita vela que alumbraba los componentes del interior de la caja. Quité la tarjeta y todavía me costó apagar la llama, pero cuando la apagué, empezó a salir un humo negro que me llenó la habitación con un asqueroso olor a circuito impreso calcinado que duró unas horas incluso después de ventilar la habitación.

La cuestión es que tuve suerte y me di cuenta, pero si no hubiera estado presente, la llama seguramente habría prendido fuego por ejemplo el cable IDE del disco duro, quemar el plástico de la caja, saltar el fuego a los papeles del escritorio...

Pero me parecieron dos cosas increíbles. La primera, que en el tiempo que la llama estuvo ardiendo dentro de la caja, no dañara ningún otro componente, y lo segundo, QUE MIENTRAS LA TARJETA DE SONIDO ESTABA ARDIENDO POR DENTRO Y HASTA QUE APAGUÉ EL ORDENADOR, WINDOWS XP ME SIGUIÓ FUNCIONANDO DE MANERA ESTABLE, DE HECHO PUDE GUARDAR MIS TRABAJOS ANTES DE PODER APAGAR EL ORDENADOR DE MANERA SEGURA.

Sigo usando ese ordenador para algunas cosas, solo que por el momento no me urge que tenga "sonido".


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NotaPublicado: Lun 28 May 2007, 19:48 
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Pues no olí nada hasta que se apagó el fuego. Si que tengo experiencia en quemar resistencias, petar condensadores, calentar chips y transistores de potencia hasta el punto de tener que cambiar de vez en cuando la breadboard de mis pruebas de diseños por una nueva porque se queda deformada por el calor y ya no encajan bien los componentes en los contactos.

Pero en ese caso la placa de sonido, que estaba en posición horizontal, estaba intacta, solo que donde debía de estar el DSP había una carbonilla marrón ardiendo. Supongo que del calor se prendería fuego el plástico del chip y/o el esmalte de la PCB.

Y viniendo este caso a mi cabeza, me gustaría preguntar....


¿¿Por qué aparentemente aparece mucha más cantidad de humo cuando se apaga una llama que cuando esta está ardiendo?? ¿¿Al ser la energía exotérmica de la llama mayor a la de la brasa no debería ser al revés por producirse una reacción mucho más rápida??


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