Un condensador también conocido como capacitor, es uno de los componentes electrónicos pasivos como las resistencias. El condensador se utiliza generalmente para almacenar carga eléctrica. La carga del condensador se almacena en forma de «campo eléctrico». Condensadores desempeñan un papel importante en muchos circuitos eléctricos y electrónicos.
Generalmente, un condensador tiene dos placas de metal paralelas que no están conectadas entre sí. Las dos placas del condensador están separadas por un aislamiento no conductor, este medio se conoce comúnmente como dieléctrico.
El capacitor consta de dos fases principales:
- Carga: se produce cuando se le añade energía eléctrica hasta que está completamente cargado.
- Descarga: sucede al liberar la energía que tenía almacenada.
Hasta cierto punto podemos entenderlo como una batería, pero su función es diferente. Una batería utiliza productos químicos para almacenar energía eléctrica y liberarla muy lentamente a través de un circuito. Un condensador, por el contrario, libera su energía mucho más rápido, a menudo en segundos o menos.
La capacidad de un condensador es medida en unidades llamadas faradios (F), conocida así por el científico inglés Michael Faraday. Un faradio es una cantidad enorme, por lo que, en la práctica, la mayoría de los condensadores son de fracciones de un faradio. Los valores más típicos son:
- Microfaradios (10-6 F, µF)
- Nanofaradios (10-9 F, nF)
- Picofaradios (10-12 F, pF)
¿Cuáles son los tipos de capacitores?
Fijos.
Son aquellos que poseen un solo material en su fabricación, esto depende de la persona que los realiza o bien que los patenta, se trata de conductores o bien de condensadores, que no están creados con materiales de aleación, por lo cual, su capacidad de transmisión ya viene pre estipulada por así decirlo.
Cerámica
Este es el material dieléctrico más utilizado, después del dióxido de titanio, en este las pérdidas de energía son casi nulas, ya que mantiene un buen equilibro en el pase de la energía, no obstante estudios de campo han determinado, que otorga inestabilidad al capacitor.
Esto se corresponde al hecho de que la cerámica es un material que posee constantes dieléctricas, lo cual permite una gran diversidad de diseño, sea mecánico o eléctrico, razón por la cual, los capacitores de este tipo, pueden ser de diferentes tamaños y venir en diversas presentaciones.
Dependiendo del tipo de cerámica, el capacitor se divide en dos grupos:
- Grupo I: El cual goza de un nivel elevado de permitividad, es decir, puede alcanzar valores altos en el nivel de capacitancia (la cual se entiende, como la capacidad de almacenamiento de la carga eléctrica, en el interior del capacitor), aún y cuando estos sean de tamaños pequeños.
- El grupo II: Por contraposición, estos no gozan de alta capacidad ni de una óptima permitividad, razón por la cual, estos deben de ser de un tamaño mayor en su estructura, para permitir el paso de cuanto corriente eléctrica sea necesaria para el dispositivo, es por ello, que se consideran unos de los capacitores más grandes del mercado.
Al utilizar cualquiera de estos tipos, se debe de tener en consideración, que las variaciones bruscas en el voltaje, las altas temperaturas y el tiempo de uso y abuso, son factores que pueden ir destruyendo o bien ocasionando perjuicio en el mismo, capaces de dañarlo y tener un riesgo de explosión.
De mica
Su estructura exterior, se haya conformada por láminas de plástico moldeado (es decir, que no necesariamente ha de tratare de plástico puro, sino que bien, puede consistir en aleaciones); su material dieléctrico está formado por hojas de mica y aluminio, los cuales revisten las láminas, siendo estas capaces de equilibrarse y nivelarse ante el paso de la energía eléctrica, para evitar así riesgos y accidentes.
Por ello, es que uno de los más demandados, ya que se trata de condensadores muy equilibrados en el traspaso de energía, adicional a ello, estos cuentan con una resistencia optima que aguanta y tolera su uso y abuso en el paso del tiempo.
Electrolíticos
Son uno de los más cotizados en el mercado, prefiriéndose por encima de otros tipos de condensadores, gracias a su bajo precio, esto se corresponde, a su estructura exterior, formada por electrolitos, que son capaz de proveer un campo de seguridad eficaz, ante el paso de la corriente eléctrica. Además cuentan con una capa de óxido de aluminio, que aunque es de un grosor muy fino, actúan como excelente aislante.
Estos, están presentes en casi todos los montajes de circuitos, que se pueden hallar en diversos aparatos eléctricos, gracias a su alto nivel de capacitancia. Cabe advertir, que al momento de trabajar con ellos, se debe de ser muy cuidadoso, pues al ser polarizados, si se conectan con la polaridad invertida, el circuito tiende a estallar.
En todo caso, como medida de protección, suelen ser cubiertos por un tubo de aluminio cerrado y para evitar otro tipo de accidentes, poseen una válvula de seguridad.
Tantalio.
Tratándose los conductores o bien los condensadores de elementos, siempre presentes en los circuitos de electricidad, es concebible que estos vayan evolucionando a medida que se demanda, condensadores de pequeños tamaños pero de alta resistencia y capacitancia.
Es por ello, que el uso de tantalio, se justifica porque este permite la creación de una pequeña lámina, pero con un alto poder de aguante ante las corrientes eléctricas de paso, convirtiéndose así en uno de los materiales más empleados en los circuitos modernos.
Capacitores variables giratorios
Son utilizados con frecuencia, en las radios que poseen manilla o eje de sintonía, su capacitancia puede ser modificada de forma electrónica o mecánica, con posterioridad a su fabricación, lo que se debe a su constitución por materiales no puros, es decir, que se trata de aleaciones.
En lo que respecta a su interior, para reducir la separación que existe entre las placas y producir un aumento constante en la dieléctrica, es utilizado el plástico, el cual, permite manejar de forma óptima la capacitancia, haciendo que funcione de manera correcta y sin riesgos de explosiones o cualquier otro tipo de accidentes.
Autorregenerables
Son ampliamente utilizados en ambientes industriales, tratándose de una iniciativa conservadora y protectora del ambiente, en sí, este se halla revestido con papel, el cual hace que se proteja de forma un poco inexacta, muchos consideran que no deben ser sobre-utilizados, ya que existe el riesgo de sobrecarga o peor aún de explosión.
De Plástico
Funcionan perfectamente, ante los elevados niveles de temperaturas y en resistencias altas de aislamientos, sin presentársele ningún tipo de riesgo o resquebrajamiento, ello siempre dependerá de los materiales adicionales que se empleen para su fabricación.
Generalmente, se utilizan en maquinaria que requiere de un alto voltaje para el encendido y largas horas de funcionamiento, permitiendo un buen paso de corriente y demostrando niveles óptimos de capacitancia.
Código de los Condensadores
Los condensadores tienen un código de colores, similar al de las resistencias, para calcular el valor de su capacidad, pero OJO en picofaradios (10-12 Faradios).
El primer color, nos dice el valor de la primera cifra de la capacidad, el segundo el de la segunda y el tercero el del factor de multiplicación, que es 10 elevado al número del código del color.
El cuarto color nos indica la tolerancia, el porcentaje que puede variar del valor teórico (el sacado de los 3 primeros colores) de su capacidad. Por ejemplo 10%, 20%, etc.
Si un condensador tiene un valor de 1000pF y una tolerancia del 10%, quiere decir que el valor real puede oscilar entre un 10% mas o un 10% menos. Podría valer entre 900 y 1100 pF, aunque normalmente se ajustan bastante al valor teórico, en este caso 1000pF.
El quinto color nos indica la tensión de trabajo del condensador, es decir tensión a la que se carga.
El valor de los colores vienen en un tabla, iguales a los de las resistencias, que puedes ver aquí
Sabiendo el valor de los colores, veamos un ejemplo:
¿Que valor tendría un condensador con los siguientes colores verde-azul-naranja?
Verde = 5; azul = 6, Naranja = 3; por lo tanto tendrá una capacidad = 56 x 103 picofaradios = 56000 pF = 56 nF.
Si te ha quedado alguna duda fíjate en este otro ejemplo:
Hay otro código que se usa en los condensadores es el llamado código japonés o código 101. Este código lleva 3 números.
Imagina que ves un condensador como el de la figura, un condensador llamado condensador 104:
Este condensador lleva el código Japonés. Los 2 primeros dígitos hay que multiplicarlos por 10 elevado al tercer dígito (llamado multiplicador) para calcular su capacidad, en picofaradios (10-12 Faradios). En este ejemplo sería 10 x 104 picofaradios = 0.1 microfaradios.
Este condensador se llamaría condensador cerámico 104.
También se usa el código de letras, en lugar de banda de colores se imprimen en el propio condensador unas letras y números. Por ejemplo la letra K indica cerámico, pero el resto de letras nos indica la tolerancia. Al final o al principio aparece un número que es el valor de la capacidad o de la tensión.
Por poner un ejemplo, pero hay muchos diferentes, si vemos un condensador marcado con las letras 47J, la J indica tolerancia del 5% y el número 47 quiere decir 47 pF.
Otro ejemplo 4p7M; el 4p7 indica 4,7pF y la letras M tolerancia 20%.
Hay tantas formas diferentes que no merece la pena aprenderse este código de letras.
Condensadores en Serie
Capacitores o condensadores conectados uno después del otro, están conectados en serie. Estos capacitores se pueden reemplazar por un único capacitor que tendrá un valor que será el equivalente de los que están conectados en serie. Para obtener el valor de este único capacitor equivalente se utiliza la fórmula: 1/CT=1/C1+1/C2+1/C3
Pero fácilmente se puede hacer un cálculo para cualquier número de capacitores que se conecten en serie con ayuda de la siguiente fórmula:
1/CT = 1/C1 + 1/C2 +….+ 1/CN
| Donde N es el número de Capacitores que están conectados en serie. En el gráfico hay 4 capacitores en serie. Esta operación se hace de manera similar al proceso de sacar el resistor equivalente de un grupo de resistores en paralelo. Si solo tenemos dos capacitores en serie (o vamos tomándolos de a dos con capacitores equivalentes), podemos calcular la capacitancia total de una manera más simple, haciendo el cociente entre la multiplicación y la suma de ambas capacitancias. |
CT = (C1 X C2) / (C1 + C2)
Tensión de capacitores en serie.-La suma de las caídas de tensión de cada capacitor da como resultado la tensión total aplicada entre los bornes A y B.VT = V1 + V2 + V3
Carga de capacitores en serie.-La carga de cada uno de los capacitores de una rama en serie es igual a la de los demás y es igual a la carga equivalente acumulada en toda la rama (entre A y B).QT = q1 = q2 = q3
A su vez, cada carga puede ser calculada como q = C·V de cada capacitor, con lo que:-q1 = C1 x V1-q2 = C2 x V2-q3 = C3 x V3
Y la carga total (qt), que es igual a la carga sobre cualquier capacitor, se puede calcular sobre el capacitor equivalente como:Qt = CE x VAB
Condensadores en Paralelo
En este caso la tensión de carga de cada condensador es igual a la de la batería por estar en paralelo:
Vab = V1 = V2 = V3 …….
La carga total almacenada en el circuito con todos los condensadores sería la suma de las cargas de todos los condensadores:
Ct = C1 + C2 + C3 …….
El acoplamiento en paralelo se realiza conectando a todos los capacitores a los mismos bornes.
Capacidad total en paraleloLa capacidad total (o equivalente) en paralelo se calcula sumando las capacidades de cada uno de los capacitores.CT = C1 + C2 + C3
Tensión de capacitores en paraleloAl estar todos los capacitores unidos por un mismo conductor, se encuentran todos a la misma diferencia de potencial (la tensión aplicada) y por lo tanto la tensión de cada uno es igual a la de los otros e igual a la total.VT = Vc1 = Vc2 = Vc3Carga de capacitores en paraleloLa carga total es igual a suma de las cargas almacenadas en cada capacitorQT = q1 + q2 + q3
Y cada carga puede calcularse como q = C·V de cada capacitor, pero en este caso V es la misma para todos, con lo que:-q1 = C1 x V1-q2 = C2 x V2-q3 = C3 x V3
De esta manera, al ser V la misma, puede verse que las cargas que almacena cada capacitor para una determinada tensión aplicada no son iguales si las capacidades son distintas.
CONEXIÓN DE CAPACITOR EN MIXTOUn circuito mixto es una mezcla de componentes, en este caso condensadores, que sea como dan de tal forma que llegan a formar una combinación de condensadores agrupados de tal forma que la circulación de la corriente no se hace en un solo sentido a lo largo de toda su trayectoria. en ejemplo de ello se puede apreciar en la figura 1 que muestra una combinación mixta de capacitores tanto en paralelo como en serie.
Ct = C1 + C2 + C3 …….
503 Romero 