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Hola amigos!
Un humilde aporte sobre este componente presente en casi todos los
circuitos. Incluye código de colores, nomenclaturas, etc. Espero le sirva
a alguien. Es una adaptación de un articulo de mi
Web.
Saludos!
Condensadores o capacitores.
Un condensador consiste en dos placas metálicas separadas por un aislante,
llamado dieléctrico. El dieléctrico, que puede ser aire, papel, mica,
plástico u otro, es muy delgado, de manera que ambas placas conductoras, a
las que llamaremos armaduras, queden lo mas cerca posible una de la otra.
El valor del condensador, en términos de capacidad, se mide en Faradios, y
tanto mayor será esta cuando mayores sean las superficies enfrentadas de
las placas y menor el espesor del dieléctrico.
Un condensador dispone de dos terminales, que sirven para conectarlo a
otros componentes del circuito. Cada uno de ellos esta unido
eléctricamente a una de las armaduras. Si conectamos un condensador a una
fuente de corriente continua, no habrá circulación de electrones a través
de el, debido a la presencia del dieléctrico, que como ya vimos es un
material aislante. Sin embargo, se producirá una acumulación de cargas en
las armaduras, concretamente de electrones en la armadura que este
conectada al negativo de la fuente, y de huecos en la que se conecte al
positivo. Este efecto se conoce como polarización del dieléctrico.
Si desconectamos la fuente de energía del condensador, veremos que la
acumulación de cargas se mantiene, debido a que las cargas de distinto
signo que se ubican en cada una de las armaduras se atraen entre si. Si
uniéramos ambos terminales, las cargas circularían de una armadura a la
otra a través de este puente, y el condensador quedaría en las condiciones
iniciales.
Si en lugar de conectar el condensador a una fuente de corriente continua
lo conectamos a una de corriente alterna, veremos que la polarización de
las placas debe variar al ritmo del sentido de la corriente entregada por
la fuente. En el semiciclo positivo las armaduras se polarizaran de una
manera, y durante el semiciclo negativo deberán polarizarse en forma
inversa. El dieléctrico se ve obligado a cambiar su polarización al mismo
ritmo, lo que genera tensiones en el. Si la frecuencia es muy elevada, el
dieléctrico será incapaz de seguir los cambios a la misma velocidad, y su
polarización disminuirá. De esto se deduce que la capacidad de un
condensador disminuye cuando la frecuencia aumenta.
El material empleado en el dieléctrico es uno de los factores claves de
las características del condensador, ya que será el que determine la
tensión máxima de funcionamiento (sin que llegue a perforarse), y la
capacidad, que en gran medida depende de que delgado se puede cortar dicho
material y de que tan bueno sea para mantener las cargas de las armaduras
separadas entre si.
Otro punto a tener en cuenta es que debido a la polarización en uno y
otro sentido del dieléctrico, se produce una circulación de corriente en
el circuito, aunque esta nunca llegue a atravesarlo, lo que lo hace ideal
para separar corrientes continuas de alternas cuando ambas existen
simultáneamente. Debemos recordar que debido a la existencia del
dieléctrico, se producirá un desfase entre la tensión aplicada y la
corriente, de manera que cuando la corriente este en su valor máximo, la
tensión será cero, y viceversa, situación que se repetirá a lo largo del
ciclo de la corriente alterna.
Unidades
Como mencionamos antes, la unidad en la que se mide la capacidad de un
condensador es el Faradio. En la practica, la unidad es demasiado grande
para usarla directamente, por lo que se emplean habitualmente fracciones,
como el microfaradio o μF, que es la millonésima parte de un faradio
(0,000.001 F); el nanofaradio o nF, la milésima parte del anterior
(0,000.000.001F) y el picofaradio o pF, que representa la billonésima
parte de un faradio (0,000.000.000.001 F)
Tipos de condensadores
Tal como ocurre con las resistencias, los condensadores se construyen con
diferentes materiales y características, de acuerdo al uso al que estén
destinados. Es conveniente conocer al menos los mas comunes, para poderlos
emplear de manera adecuada.
Típico condensador cerámico.
Los condensadores cerámicos se fabrican con capacidades relativamente
pequeñas, comprendidas entre 1 pF y los 470 nF (0.47uF).
La tolerancia respecto del valor nominal es de aproximadamente un 2% para
los de mas pequeño valor, y de un 10% para los de mayor denominación.
Físicamente, se parecen a una lenteja con los dos terminales saliendo
desde uno de los bordes.
Son capaces de soportar tensiones de entre 50V y 100V, dependiendo del
modelo, aunque los hay de fabricación especial que soportan hasta 10.000V.
Su identificación se realiza mediante un código alfanumérico.
Se utilizan principalmente en circuitos que necesitan una alta
estabilidad y bajas pérdidas en altas frecuencias.
El proceso de fabricación consiste básicamente en la metalización de las
dos caras del material cerámico, lo que hace que su costo sea muy pequeño.
Condensadores Electrolíticos
Otro tipo de condensador muy utilizado es el denominado
condensador electrolítico,
siendo el que mayor capacidad presenta para un tamaño físico determinado.
Están formados por una banda de aluminio recubierta por un oxido del mismo
metal, que hace las veces de dieléctrico. Sobre esta lámina hay una de
papel, impregnada en un líquido conductor, que recibe el nombre de
electrolito, de donde toma el nombre este modelo de condensador. Completa
esta especie de sándwich una segunda lámina de aluminio, que junto a la
primera conforman las armaduras y a las que se unen eléctricamente los
terminales de conexión. Todo el conjunto se encuentra arrollado sobre si
mismo e introducido en un tubo cerrado herméticamente, del que asoman los
terminales. Este tipo de condensador es de polaridad fija, es decir, solo
funciona correctamente si se le aplica una tensión exterior con el signo
positivo al terminal que esta unido a la lamina de aluminio cubierta de
oxido y el negativo a la otra. Las tolerancias oscilan entre el 10%
(condensadores de hasta 330uF) y el 20% para capacidades superiores. Su
principal aplicación esta relacionada con el filtrado de componentes de
corriente alterna en fuentes de alimentación, y filtros de baja
frecuencia.
Condensador de Tántalo
Una variación sobre el modelo anterior es el condensador de tántalo, donde
las láminas de aluminio son reemplazadas por hojas de aquel metal. Se
utiliza un electrolito seco, y tiene como característica un bajísimo ruido
eléctrico.
Los condensadores de poliéster son ampliamente utilizados, dado que entre
sus características más importantes se encuentran una gran resistencia de
aislamiento que le permite conservar la carga por largos periodos de
tiempo, un volumen reducido y un excelente comportamiento frente a la
humedad y a las variaciones de temperatura. Adicionalmente, la propiedad
de auto regeneración permite que en caso de que un exceso de tensión los
perfore, el metal se vaporiza en una pequeña zona rodeando la perforación
evitando el cortocircuito, lo que le permite seguir funcionando. Los
materiales más utilizados son: poliestireno (styroflex), poliester (mylar),
policarbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (conocido como teflón).
Se fabrican en forma de bobinas o multicapas. En algunos países o
publicaciones se los conoce como MK. Se fabrican con capacidades desde 1nF
a 100uF y tensiones desde 25V a 4000V. Se los distingue por sus
característicos colores vivos, generalmente rojo, amarillo o azul.
Condensador de poliéster.
Por ultimo, existen condensadores con capacidad variable, construidos
generalmente en aluminio, con un dieléctrico que suele ser el aire,
aunque también se utilizan la mica o el plástico. Estructuralmente
consisten en dos armaduras formadas por láminas paralelas de metal que se
introducen una en la otra cuando se actúa sobre un eje. Esto produce una
modificación en la superficie de las armaduras que quedan enfrentadas, y
con ello la variación de la capacidad. Se utilizan por ejemplo para variar
la frecuencia en la que trabaja un receptor de radio de amplitud modulada.
Condensador variable de
placas metálicas
Nomenclatura
Se emplean diferentes sistemas para escribir el valor de la capacidad de
los condensadores, dependiendo del tipo de que se trate. En el caso de los
electrolíticos, directamente se expresa la capacidad con números,
generalmente en uF, por lo que su lectura no presenta problemas. Acompaña
a este valor la tensión máxima para la que ha sido diseñado, y que no debe
superarse si no queremos terminar con la vida útil del componente.
En el caso de los condensadores cerámicos, se utiliza un sistema similar
al de los resistores, pero en lugar de utilizar bandas de colores, se
expresa el valor con números. Es habitual encontrar escrito sobre el
cuerpo de estos condensadores un número de 3 cifras, donde las dos
primeras corresponden a las unidades y decenas, y la tercera la cantidad
de ceros. La capacidad se encuentra en picofaradios, por lo que pude ser
necesario hacer la conversión si deseamos conocer el valor en otra unidad.
De esta manera, si en el numero escrito es, por ejemplo, 474, significa
que la capacidad es de 470.000 pF, o lo que es lo mismo, 0.47 uF. Este
sistema se conoce como Código 101.
EJEMPLOS DEL CÓDIGO 101
104H -> significa 10 + 4 ceros = 10,000 pF; H = +/- 3% de tolerancia.
474J -> significa 47 + 4 ceros = 470,000 pF, J = +/- 5% de tolerancia.
Recordemos que 470.000pF = 470nF = 0.47µF
Algunos condensadores tiene impreso directamente sobre ellos el valor de
0.1 o 0.01, lo que sindica 0.1 uF o 0.01 uF. En el Código 101 se utiliza
una letra para significar la tolerancia del condensador. La letra al final
del valor del condensador especifica su tolerancia, tal como se ve en la
tabla siguiente:
En el caso de algunos condensadores de poliéster se utiliza el mismo
código de colores que en las resistencias, de cinco bandas, donde los
colores de las dos primeras son el valor de las unidades y decenas, el
tercero la cantidad de ceros, el cuarto color es la tolerancia, y el
quinto la tensión máxima.
En los condensadores de poliéster se codifican la capacidad y tensión de
trabajo mediante colores.
Agrupación de Condensadores
Tal como ocurre con los resistores, a partir de unos pocos valores
discretos disponibles comercialmente es posible obtener prácticamente
cualquier valor de capacidad que deseemos, simplemente combinándolos de a
dos o mas. También hay dos formas básicas de hacerlo, en serie y en
paralelo. La agrupación en serie consiste en unir los condensadores uno a
continuación del otro, como se ve en el esquema de la figura. De esta
manera, la corriente I que los atraviesa es la misma. En rigor, ninguna
corriente (al menos en el sentido de flujo de cargas eléctricas) fluye a
través de un condensador. Sin embargo, dado que las cargas sobre las
armaduras son siempre iguales y opuestas, la corriente que ingresa a un
terminal siempre es igual a la que emerge por el otro, por lo que a fines
practicas se supone una circulación de corriente a través del condensador.
Debido a la forma en que se comportan las armaduras y las cargas al
dispones los condensadores de esta manera, la capacidad total del arreglo
se calcula con la siguiente formula:
1 / C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ….. + 1/Cn
Esta formula es semejante a la utilizada para calcular el valor de
resistores en paralelo. Al igual que en el caso de resistencias en
paralelo, hay dos situaciones especiales a tener en cuenta, que pueden
facilitar los cálculos:
- La capacidad equivalente de solo dos condensadores en serie es C = (C1 *
C2)
/ (C1 + C2).
- Si todos los condensadores son iguales, C = C/n
Si conectamos entre si condensadores en paralelo, la capacidad total será
igual a la suma de las capacidades individuales. Esto es bastante
intuitivo de entender, dado que en esta configuración el tamaño total de
las armaduras enfrentadas será la suma de los tamaños de las armaduras
enfrentadas.
C = C1 + C2 + C3 +……+ Cn
Nuevamente, la formula se asemeja a la vista para las resistencias, pero
esta vez conectadas en serie.
También podemos asociar condensadores de maneras que sean una combinación
de las dos agrupaciones vistas, y calcular la capacidad total dividiendo
en partes el problema, resolviendo cada sub problema con las formulas
vistas.
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