CONDENSADORES

GUARDANDO LA CARGA ELÉCTRICA

Un condensador consiste en dos placas metálicas separadas por un aislante, llamado dieléctrico. El dieléctrico, que puede ser aire, papel, cerámica, 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 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.

Símbolos

Los factores a considerar en un condensador son:

Capacidad.

Tensión de trabajo.

Tolerancia.

Polaridad.

Capacidad

El valor de un condensador, medido en términos de capacidad, está determinado por la superficie que tiene sus armaduras, así como por las distancia entre ellas, fijada por el espesor del dieléctrico , de forma que se obtendrán mayores capacidades con armaduras más grandes y dieléctricos muy delgados

Capacidad

La formula que nos da la capacidad de un condensador, en función de la carga eléctrica y de la tensión es:

C = Q / V

Donde:C = capacidad (faradios)Q = carga (culombios)V = tensión (voltios)

Unidades de capacidad

La capacidad de los condensadores se mide en unas unidades denominadas faradios, pero debido a que esta unidad es excesivamente grande, se utilizan la práctica otras más pequeñas (submúltiplos)que son una fracción de la anterior, las unidades comúnmente utilizadas son las siguientes:

-Microfaradio o millonésima de faradio, que se representa por el símbolo µF

-Nanofaradio o milmillonésima de faradio, que se representa con el símbolo nF

-Picofaradio o billonésima de faradio, que se representa por el símbolo pF

Tensión de trabajo

Es la máxima tensión que puede aguantar un condensador, que depende del tipo y grosor del dieléctrico con que esté fabricado. Si se supera dicha tensión, el condensador puede perforarse (quedar cortocircuitado) y/o explotar. En este sentido hay que tener cuidado al elegir un condensador, de forma que nunca trabaje a una tensión superior a la máxima.

Tolerancia

Igual que en las resistencias, se refiere al error máximo que puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo.

Polaridad

Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad superior a 1 µF tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensión prestando atención a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los inferiores a 1µF, a los que se puede aplicar tensión en cualquier sentido, los que tienen polaridad pueden explotar en caso de ser ésta la incorrecta.

Tipos de condensadores

Existe una gran diversidad de tipos de condensadores, entre los que podemos destacar:

CerámicosDe plásticoElectrolíticos

Cerámico

Están construidos normalmente por una base tubular de ese material (también existen otras formas) cuyas superficies interior y exterior, están metalizadas con plata y sobre ellas dispuestos los terminales mediante un casquillo soldado o arrollado al tubo. Sobre este conjunto hay una envoltura aislante. Su aplicación va desde la alta frecuencia hasta la baja frecuencia como condensadores de desacoplo y de paso. Su aspecto exterior puede ser tubular, de disco o plaquita cuadrada o rectangular.

De plástico

Están fabricados con dos finas tiras de poliéster, metalizadas por una cara, dejando la otra sin cubrir en el borde y en sitios opuestos en cada una, arrolladas entre si . El conjunto va recubierto con una envoltura aislante. Se emplean en frecuencias bajas y medias y como condensadores de paso y en ocasiones para alta frecuencia. Tienen la ventaja de poder conseguirse capacidades relativamente elevadas a tensiones que llegan hasta los 1.000 v

Electrolíticos

De aluminio y de tántalo son los que posen mayor capacidad de todos para un tamaño determinado. Los de aluminio están formados por una hoja de cinta o banda de este metal recubierta por una capa de óxido de aluminio , que actúa como dieléctrico, sobre el óxido hay una lámina de papel impregnada de un liquido conductor denominado electrolito y sobre ella una segunda lámina de aluminio que proporciona el contacto eléctrico al papel. Todo el conjunto se encuentra arrollado e introducido dentro de un envase tubular de aluminio cerrado herméticamente.

Electrolíticos

Este tipo de condensador es de polaridad fija , es decir únicamente pueden funcionar si le es aplicada la tensión continua exterior con el positivo unido al ánodo correspondiente a la lamina de aluminio recubierta de oxido y el negativo a la caja metálica o cátodo. Por lo tanto se emplea en aquellos puntos en que exista una tensión continua, aplicándose normalmente en filtros rectificadores, desacoplo en baja frecuencia y condensadores de paso.

Electrolíticos

Los condensadores electrolíticos de tántalo tienen cierta similitud con los de aluminio, consiguiéndose con ellos una mayor capacidad para un determinado tamaño. Además del tipo tubular también se fabrican en forma de gota que es quizás el formato por el que mejor se les distingue.

Código de colores

Al igual que en el caso de las resistencias, para los condensadores se utiliza también un código de colores para identificar sus valores.

Código de colores

Acoplamiento de condensadores

SERIE

PARALELO

MIXTO

Acoplamiento de condensadores en serie

1/CT = 1/C1 +1/C2 +1/C3 +………….+1/Cn

Acoplamiento de condensadores en paralelo

CT = C1 +C2 +C3 +………….+Cn

Acoplamiento de condensadores mixto

En un circuito mixto se combinan serie y paralelo. Iremos calculando los acoplamientos en serie y en paralelo y reduciendo el circuito.

Ejemplo Calcula la capacidad equivalente de la siguiente asociación de condensadores.

1/CT = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 +1/C4

1/CT = 1/10 + 1/5 + 1/15 + 1/30

1/CT = 3+6+ 2+1/30

1/CT = 12/30

CT = 30/12 = 2,5 F

2,5 F

C1 10u C2 5u C3 15u C4 30u

Ejemplo Si se nos ha olvidado operar con fracciones podemos actuar de otra manera, podemos utilizar la formula:CT = C1 * C2 /C1 + C2

C1-2 = C1 * C2 /C1 + C2

C1-2 = 10 * 5 /10 + 5

C1-2 = 50 /15 F = 3,33 F

C3-4 = C3 * C4 /C3 + C4

C3-4 = 15 * 30 /15 + 30

C1-2 = 450 /45 F =10F

CT = C1-2 * C3-4 /C1-2 + C3-4

CT = 3,33 * 10 /3,33+ 10 = 2,489 F 2,5 F

C1 10u C2 5u C3 15u C4 30u

Carga de un condensador

Cuando cerramos el circuito de carga el condensador se carga hasta alcanzar casi la tensión de alimentación.El tiempo de carga depende de la capacidad del condensador y del valor óhmico de la resistencia que está en serie con él R1, siguiendo la fórmula:t1= 5*R1*C

Descarga de un condensador

Cuando cerramos el circuito de descarga, es el condensador el que entrega la corriente a la resistencia hasta agotarse su carga.El tiempo de descarga ahora depende de la capacidad y de la resistencia de descarga R2.t2= 5*R2*C

Carga y descarga de un condensador

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/rc/rc.htm

Codificación mediante letras

Este es otro sistema de inscripción del valor de los condensadores sobre su cuerpo. En lugar de pintar unas bandas de color se recurre también a la escritura de diferentes códigos mediante letras impresas.

A veces aparece impresa en los condensadores la letra "K" a continuación de las letras; en este caso no se traduce por "kilo", o sea, 1000 sino que significa cerámico si se halla en un condensador de tubo o disco

Codificación mediante letras

Si el componente es un condensador de dieléctrico plástico (en forma de paralelepípedo), "K" significa tolerancia del 10% sobre el valor de la capacidad, en tanto que "M" corresponde a tolerancia del 20% y "J", tolerancia del 5%.

LETRA Tolerancia

"M" +/- 20%

"K" +/- 10%

"J" +/- 5%

Codificación mediante letras

Detrás de estas letras figura la tensión de trabajo y delante de las mismas el valor de la capacidad indicado con cifras. Para expresar este valor se puede recurrir a la colocación de un punto entre las cifras (con valor cero), refiriéndose en este caso a la unidad microfaradio (µF) o bien al empleo del prefijo "n" (nanofaradio = 1000 pF).

Ejemplo: un condensador marcado con 0,047 J 630 tiene un valor de 47000 pF = 47 nF, tolerancia del 5% sobre dicho valor y tensión máxima de trabajo de 630 v. También se podría haber marcado de las siguientes maneras: 4,7n J 630, o 4n7 J 630.

Código "101" de los condensadores

Por último, vamos a mencionar el código 101 utilizado en los condensadores cerámicos como alternativa al código de colores. De acuerdo con este sistema se imprimen 3 cifras, dos de ellas son las significativas y la última de ellas indica el número de ceros que se deben añadir a las precedentes. El resultado debe expresarse siempre en picofaradios pF.Así, 561 significa 560 pF, 564 significa 560000 pF = 560 nF, y en el ejemplo de la figura de la derecha, 403 significa 40000 pF = 40 nF.

Ejercicios prácticos0,047 J 630C=47 nF 5%V=630 V

403C=40 nF

0,068 J 250C=68 nF 5%V=250 V.

47pC=47 pF

22JC=22 pF 5%

Ejercicios prácticos2200C=2.2 nF

10K +/-10% 400 VC=10 nF 10%V=400 V

3300/10 400 VC=3.3 nF 10%V=400 V.

amarillo-violeta-naranja-negroC=47 nF 20%

330K 250VC=0.33 µFV=250 V.

Ejercicios prácticosn47 JC=470 pF 5%

0,1 J 250C=0.1 µF 5%V=250 V

verde-azul-naranja-negro-rojoC=56 nF 20%V=250 V.

µ1 250C=0.1 µFV=250 V.

22K 250 VC=22 nFV=250 V.

Ejercicios prácticos

n15 KC=150 pF 10%

azul-gris-rojo y marrón-negro-naranjaC1=8.2 nFC2=10 nF

amarillo-violeta-rojoC=4.7 cf.

.02µF 50VC=20 nFV=50 V.

amarillo-violeta-rojo, rojo-negro-marrón y amarillo-violeta-marrónC1=4.7 nFC2=200 pFC3=470 pF