VEC

El proceso

Cuando una válvula es recibida en la planta de VEC para ser reconstruida, primero es testeada eléctricamente y analizada para determinar que tipo de trabajo deber ser realizado por nuestro técnicos para restaurarla “a nuevo”. Después de reconstruida, cada válvula es testeada de acuerdo a las especificaciones técnicas del fabricante.

1.1. Dispositivo de ensayo

Los ensayos estáticos aseguran que la geometría de la válvula y su estructura interna son como las originales realizadas por el diseñador de la válvula. Dentro de los factores claves de los ensayos estáticos están la corriente de filamento, corte, gas y emisión pico. Cada uno de estos genera la siguiente información:

Corriente de Filamento: El valor de la corriente de filamento se incrementa continuamente durante la vida de operación de una válvula. El incremento de la corriente de filamento a partir del valor inicial de la válvula es una medida que demuestra las horas uso que ha tenido la misma. Ante la ausencia de un historial preciso de horas de operación, es posible estimar el uso que ha tenido la válvula. Usando este mismo método, con un conteo preciso de horas de uso podemos determinar la temperatura de operación del filamento en una aplicación.

Cuando se evalúan dificultades en una válvula ocurridas en un tiempo corto de vida de la misma, esta información es de extrema ayuda.

Corte: Dado que la capacidad de emisión de un cátodo es normalmente muchos amperes y a grilla normal la corriente de placa es el resultado de un promedio de campos dentro de la válvula, es imposible evaluar la  concentricidad de una estructura.

Por consiguiente, si la corriente es reducida a unos cuantos miliamperes y el voltaje de la placa se eleva a un gran valor, entonces solamente una pequeña porción del cátodo se necesita para brindar unos pocos miliamperes, y el grado de excentricidad de la estructura es proporcional a la tensión de grilla.

Cuanto más grande la excentricidad, más tensión de grilla se necesitará para reducir la corriente de placa. Cada tipo de válvula tiene un rango diferente de valores aceptables.

Gas: Un buen vacío dentro de la carcasa de la válvula es importante para la operación correcta y una larga vida útil de la válvula. Todas las mediciones de los ensayos miden la cantidad de electrones requeridos para neutralizar los iones de gas positivos creados por la corriente a través de la válvula. Iones positivos de gas son recogidos sobre el elemento más negativo dentro de la válvula. El ensayo más común es realizado con suficiente tensión de placa y aplicando corriente promedio  para afectar la disipación nominal de la placa mientras que la grilla permanece negativa. El rango de las corrientes de gas va desde alrededor un microamper a casi cerca un miliamper en válvulas de gran potencia. Esta lectura incluye las corrientes de fuga entre elementos o emisión de grilla, es casi imposible separar los componentes de este ensayo. Una más precisa evaluación de gas puede ser obtenida mediante el ensayo denominado “IZ”, el cual convierte la válvula bajo ensayo en un manómetro de iones. Un manómetro de iones tiene el ánodo operando a un potencial negativo. La grilla de control es operada positivamente y la corriente es controlada ajustando la tensión de filamento. Los iones de gases son neutralizados sobre el ánodo y la corriente de neutralización es medida. Este ensayo es una medición real del gas interno, el rango de corrientes IZ  va desde centésimas de microamper a un valor que no sobrepasa un microamper.

Emisión Pico: En este ensayo la capacidad de emisión saturada del cátodo es evaluada. Si la emisión es baja, esto nos indica que hay una actividad reducida del cátodo, y el rendimiento de la válvula puede ser afectada. La emisión es evaluada con la válvula conectada como un diodo con pulsos altos de voltaje (2500V) aplicados a través de la válvula y como resultado se obtiene la corriente de cátodo.

Los ensayos detallados previamente definen e identifican un tipo de válvula. No obstante, la operación de una válvula conjuga un conjunto de condiciones más complejas. Afortunadamente, es posible simular las peores condiciones en todos los tipos. Curvas de corriente constante para cada tipo de válvula son publicadas por los fabricantes de valvulas. Estas curvas son usadas por los ingenieros para establecer los parámetros de operación durante el diseño del equipo. Estas curvas hacen posible de predecir de un modo preciso la potencia de salida y  corrientes elementales. Usando las curvas de corrientes constante, es posible seleccionar la combinación más demandante de voltajes instantáneos y corrientes para cualquier aplicación. Este punto es normalmente encontrado al más bajo voltaje de ánodo, la más alta corriente de ánodo, y el máximo voltaje aplicado. En VEC usamos técnicas de pulso para medir los valores picos instantáneos del voltaje aplicado y todas las corrientes de electrodo, y las comparamos con la información publicada.

La figura de abajo muestra la presentación de un osciloscopio de un voltaje aplicado y una corriente circulante en una consola de testeo. Cuando se analizan el rendimiento de válvulas, frecuentemente es de gran importancia saber como las corrientes se dividen entre los elementos de la válvula.

1.2. Pasos en el proceso de reconstrucción

Las siguientes fotos ilustran el proceso de reconstrucción de una válvula de potencia, como lo realizamos en VEC.

Testeo de Válvula. Las válvulas que recibimos son chequeadas y, basados en los resultados obtenidos, son dirigidas a respectiva etapa de reconstrucción. Ahí, la carcasa al vacío es abierta; todos los elementos internos son removidos según se requiera para inspección y análisis. La experiencia nos ha demostrado que muchos de los problemas que se suceden dejan evidencia física dentro de la estructura, y a través del examen de la topografía interna nos provee una información de valor referente a la razón para falla, vida excepcional, o excelente performance.
Carbonizado. La emisión de un filamento de tungsteno toriado depende de un complejo proceso químico. Uno de los carburos de tungsteno protege el filamento del bombardeo de iones y actúa como un catalizador para bajar la temperatura para obtener una emisión eficiente. La operación para obtener performance de producto nuevo, requiere de una cuidadosa medición de las medidas internas y duplicación de la configuración de los componentes originales cuando la válvula es reconstruida. A través de un análisis de una gran cantidad de válvulas que han fallado en el campo, a los ingenieros de VEC les ha sido posible mejorar el diseño original y por lo tanto extender la vida de la válvula.
Una vez soldados los filamentos se controla exhaustivamente que estén perfectamente alineados en toda su longitud a fin de evitar la más ínfima perfección antes de proceder al ensamble de la válvula. En la foto vemos un filamento de cátodo frente a una pantalla que permite testear la alineación
Detección de Fugas. La correcta operación de una válvula depende de un buen vacío dentro de la carcasa. La estructura de una válvula involucra muchos diferentes materiales que son ensamblados juntos. Estos ensambles deben ser ajustados al vacío. Aquí en la foto vemos que los sellados son chequeados sobre la masa de un espectrómetro detector de fallas antes del proceso siguiente. La vida operativa de una válvula es altamente dependiente del grado de vacío de la carcasa; cuanto el mejor vacío, mas larga vida util tendrá la valvula.
Materiales y Componentes. Aún cuando la cerámica a desplazado al vidrio en las válvulas de potencia al vacío, el vidrio es el material preferido. Esta válvula ha sido abierta sobre torno de vidrio y esta siendo preparada para reconstruirla. La fabricación de válvulas requiere materiales especiales y piezas de mucha precisión. En el proceso de reconstrucción, todas las especificaciones originales son alcanzadas o excedidas.
Sellado de la carcasa. Puede ser realizado en un torno vertical o horizontal. La foto vemos un técnico sellando una válvula. Con estos dispositivos es posible fabricar nuevas carcasa una vez que se han considerado irreparables Después de ser selladas, las carcasas son recocidas para liberar stress.
Las válvulas con fracturas en su cerámica fueron previamente consideradas irreconstruibles. En la foto vemos una válvula 4CX3500A que es preparada para extraerle la pieza quebrada y para ser reemplazada por una nueva.
Hornos de alta temperatura ambiente son usados para soldar cerámicas nuevas sobre dispositivos ya preparados. Otros aplicaciones de hornos incluyen termo-fijación de metales y procesamiento de materiales
Estructura de Grilla. La operación normal de una válvula somete a los filamentos y a las estructuras de las grillas bajo un stress térmico y eléctrico que pueden hacerlos inservibles en un producto reconstruido. La tecnología de válvulas moderna requiere uso extensivo de cátodos tipo “mesh”, y fabricación de herramientas y plantillas especiales las cuales son usadas para reemplazar los cátodos gastados. En la foto un nuevo filamento tipo “mesh” esta siendo armado sobre un mandril por uno de nuestros tecnicos.
El diseño original de las válvulas establece el total de las características de funcionamiento Las piezas de reemplazo duplican exactamente en forma, ajuste, y funciones a las originales. Plantillas y accesorios especiales ayudan en la producción y el ensamble, pero técnicos altamente entrenados son el cerebro y manos que hacen el trabajo.
Ánodos. Es posible en la operación de ciertos tipos de válvulas industriales que el ánodo pueda resultar dañado, y reemplazado con un nuevo componente es la única solución. VEC tiene la capacidad de fabricar ánodos nuevos cuando es necesario para una variedad de modelos de válvulas. El ánodo de una válvula típica consiste de cuatro partes primarias: la taza interior, aletas externas, la banda externa del ánodo, y los anillos selladores.
Banco de Casco (duds). VEC compra cascos (comúnmente llamados “duds”) de válvulas siempre que es posible con el propósito de tener un inventario de las más comúnmente válvulas usadas listas para la entrega al cliente. El cliente tiene la opción de tener una válvula de nuestro stock (cuando esta disponible) o reconstruir su casco
Una tradición de excelencia. El acabado exterior de una válvula contribuye a una correcta operación. VEC cree que el acabado en plata es el mejor acabado para las válvulas a menos que otras consideraciones ambientales dicten otro tipo de tratamiento. En VEC, tenemos la tecnología para reconstruir una amplia gama de válvulas de potencia. Nuestras válvulas son usadas en numerosas aplicaciones, incluyendo radio y televisión, la industria de defensa, sistemas especiales de comunicación, secado de madera, calentamiento dieléctrico de plásticos, sellado de vinílicos, y fabricación de semiconductores.