UNIVERSIDAD MANUELA BELTRÁN

Métodos para Identificación de

resistencias Trabajo de Investigación

Cindy Katherine Parra Vega

Cristhian David Carrasco Villalba 30/04/2013

Objetivo general

Reconocer por medio de una investigación teórica los tipos de resistencias eléctricas, con el fin de realizar una adecuada clasificación de los métodos por los cuales se pueden identificar.

Objetivos específicos

Reconocer características fundamentales de una resistencia tal como la tolerancia y el valor nominal que estas poseen.

Identificar los tipos de resistencias eléctricas según su material de fabricación sus características constructivas y geométricas.

Clasificar los distintos métodos por los cuales es posible identificar una resistencia eléctrica.

Justificación

Las resistencias eléctricas cumplen un papel fundamental en el comportamiento y por tanto en el funcionamiento de circuitos eléctricos, por tal razón es fundamental su identificación. Por ello este trabajo está enfocado inicialmente en la definición de las características más importantes de las resistencias, para luego enfatizar en los diferentes métodos de clasificación de resistencias.

Se ha decidido basar el trabajo no solo en los tipos de clasificación sino también en una explicación de una característica técnica de las resistencias como la tolerancia, esto con el fin de generar un mejor método de estudio para el lector ya que no solo entenderá como se identifica el valor de una resistencia sino que también entenderá la finalidad de los tipos de fabricación de la misma como por ejemplo los materiales utilizados y la geometría en la que están hechos. Por último es válido nombrar que el documento contendrá ejemplos de los diferentes métodos de identificación esto con el fin de generar un documento teórico práctico.

Introducción

En el momento de analizar un circuito eléctrico para hallar corrientes, voltajes o potencias determinados es indispensable conocer los elementos que componen el circuito, su determinado valor y su función.

En el presente trabajo se estudiara un elemento pasivo el cual absorbe energía de forma irreversible, este elemento tiene resistividad la cual es determinada por la propiedad de cada material y es la capacidad de resistir el flujo de la corriente.

La resistencia tiene como unidad el ohm representada con la letra griega omega Ω, que corresponde a 1 V/A, donde V es la diferencia de potencial en voltios (medida de trabajo que se requiere para mover la carga a través de un elemento) y la intensidad de la corriente es medida en amperios representada por A.

Se identificaran, analizaran y expondrán los métodos existentes para determinar el valor se una resistencia determinada

Marco teórico

Un elemento que tiene una característica resistiva determinada es llamado resistor y se representa de forma general como se muestra en la Gráfica 1:

Grafica 1 Representación gráfica de un resistor. Tomado de Circuitos eléctricos, Dorf, Svoboda

Para la identificación de resistencias se debe tener en cuenta el grupo al que pertenecen, ya que pueden ser lineales fijas, variables, o no lineales.

Cuando la proporción entre la corriente y la tensión en un elemento es constante (dentro de determinados intervalos de corriente, potencia o voltaje) dicho elemento es una resistencia lineal.

Resistencias lineales

Son aquellas en el que el valor de resistencia viene determinado por el fabricante y siempre es constante. La clasificación de resistencias lineales se realiza en base a los materiales que contienen y a sus características constructivas y geométricas, de la siguiente forma:

Resistencias de carbón

Este tipo de resistencias son de tamaño pequeño y su construcción es a base de carbón o grafito, tienen baja disipación de potencia y de acuerdo a su composición interna se pueden distinguir como

Resistencias aglomeradas: Son una mezcla de carbón, material aislante y resina aglomerante, al variar el porcentaje de estos componentes se obtienen distintos

valores de resistencias. Las resistencias aglomeradas se caracterizan por una sobrecarga mecánica y eléctrica, bajos coeficientes de voltaje y temperatura, alto nivel de ruido.

Resistencias de capa de carbón: La fabricación de este tipo de resistencias se basa en la resistividad sobre un cuerpo tubular formado por materiales vítreos cerámicos. Las características más importantes de estas resistencias son el alto coeficiente de temperatura, no soportan bien las sobrecargas, no tienen ruido y coeficiente de voltaje y son más precisas que las aglomeradas.

Resistencias metálicas

La fabricación de este tipo de resistencias es en base a materiales como metales (antimonio e indio), óxidos (estaño) y aleaciones metálicas (oro, platino indio y paladio), en este grupo encontramos

Resistencias de capa metálica: Tienen un soporte que puede ser de pirex, vidrio, cuarzo o porcelana, sobre el que se depositan capas por reducción química para los óxidos metálicos o vaporización al vacío para metales o aleaciones metálicas. Estos componentes se caracterizan por el alto nivel de estabilidad y precisión y el bajo nivel de ruido que poseen. Entre sus características más importantes se encuentran los reducidos rangos de potencia y tensión, las estrechas tolerancias, el bajo coeficiente de temperatura y la funcionalidad a altas temperaturas.

Resistencias de película metálica: Son resistencias de reducido tamaño y permiten integrar redes de resistencias su fabricación tiene las características de resistencias metálicas a excepción de los óxidos metálicos. Tienen un margen de potencia inferior a 1/2 w y algunas de sus ventajas son el bajo costo para el mismo número de resistencias, disminuye el uso de cableado, peso y espacio en un circuito, tolerancias más ajustadas.

Resistencias bobinadas: En estas resistencias se usan materiales metales o aleaciones en forma de hilos o cintas que tienen una determinada resistividad, algunas de las características generales de este tipo de resistencias son, la gran disipación de potencias y el funcionamiento a altas temperaturas, su gran precisión, entre otras. Estas pueden incluir entre sus materiales de fabricación hilo descubierto y pueden ser esmaltadas, vitrificadas y aisladas.

Resistencias variables

En este tipo de resistencias, pueden variar su valor dentro de un rango determinado, para ello están diseñadas con un tercer terminal el cual se une a un contacto móvil que se puede desplazar angularmente (girando) o longitudinal (deslizándose) sobre la resistencia proporcionando variación en la capacidad de resistencia del elemento.

Estas se clasifican por la función que cumplen en el circuito y pueden ser:

Potenciómetros: Son usadas en circuitos donde la variación de la resistencia la efectúa el usuario y puede ser reversible.

Resistencias ajustables: La variación de la resistencia es definitiva y se efectúan desde controles de ganancia, polarización, etc.

Reóstatos: este tipo de resistencias tienen un terminal eléctricamente nulo.

Las resistencias variables se pueden clasificar de acuerdo a las aplicaciones que tienen ya que en general los materiales para su fabricación son similares a las resistencias lineales.

Resistencias variables de capa

Capa de carbón: Construidas por carbón coloidal mezclado en proporciones adecuadas con baquelita y plastificantes. Entre estas encontramos:

Potenciómetros de carbón que tienen valores de resistencias entre 50 y 10M ohmios y tolerancias del +/- 10% y +/- 20%. Resistencias ajustables de carbón con Valores usuales entre 100 y 2M ohmios.

Capa metálica: Este tipo de resistencias tienen capas formadas a base de mezclas de óxidos de estaño y antimonio, las cuales están generalmente sobre un soporte de vidrio. Generalmente las resistencias de capa metálica se caracterizan por tener bajas tolerancias como +/- 5%, +/- 2%, +/- 1%.

Capa tipo cermet: Esta capa tiene una mezcla aglomerada de vítreos y metales nobles, la cual está sobre un sustrato de cerámica, entre sus características principales están los valores desde 10 a 2M ohmios, muy buena linealidad y resolución.

Resistencias variables bobinadas

La principal aplicación de este tipo de resistencias es la limitación de la corriente en circuitos en serie y también se ven aplicadas como potenciómetros, una de las características representativas de las resistencias variables bobinadas es el valor de ohmios que va desde 50 ohmios hasta 50K.

Bobinadas de potencia: Son denominadas reóstatos y son capaces de disipar altas potencias que son aplicadas como limitadores de corriente, estas tienen valores desde 1 a 2,5K ohmios para potencias de hasta 50W, hasta 5K ohmios para 100W, y hasta 10K ohmios para 250W, tolerancias del +/-10%, y +/-5% y su máxima temperatura de funcionamiento es alrededor de los 200ºC.

Bobinadas de precisión: Estas resistencias tienen aleaciones metálicas con baja resistividad y son conocidos como trimmers bobinados, tienen un valor de resistencia de 5 a 100K ohmios y tolerancias del +/-5% y +/-1%.

Resistencias variables no lineales

Las resistencias no lineales se caracterizar porque su valor óhmico, varía en función de magnitudes físicas tales como temperatura, tensión, luz, campos magnéticos, etc. Por la anterior razón este tipo de resistencias son consideradas sensores.

Entre las resistencias variables no lineales más comunes comercialmente encontramos:

Resistencias NTC y PTC: Estas resistencias varían en función de la temperatura. La resistencia NTC se caracteriza por que su valor óhmico es inversamente proporcional a la temperatura, mientras que en la resistencia PTC el valor óhmico es directamente proporcional a la temperatura.

Variadores o resistencias VDR: También conocido como varistor es una resistencia dependiente del voltaje, donde su valor óhmico disminuye cuando el voltaje sobre el aumenta.

Fotorresistencias o resistencias LDR: Es un componente en el cual su resistividad varía según la intensidad de la luz que incida sobre él.

Identificación de resistencias

Luego de definir el grupo al que pertenecen las resistencias (sea lineales fijas, variables o no lineales), una resistencia que se quieren identificar y a que subclase pertenece, se procede a determinar el valor de la resistencia y su tolerancias.

Estos valores pueden ser ubicados dependiendo si la resistencia tiene un su cuerpo franjas de colores o un código de marcas.

Para identificar las resistencias fijas de carbón y metálicas de capa, se usa el código de colores ya que este indica el valor nominal (valor en ohmios que se espera que tenga la resistencia) y la tolerancia de la misma.

Código de colores

El valor nominal real de la resistencia dependerá de la tolerancia que esta tenga y existe un condigo de colores para resistencias con tres, cuatro, cinco y seis bandas, presentados a continuación.

4 BANDAS COLORES BANDA 1 BANDA 2 BANDA 3 % ±

Negro …. 0 1 … Café 1 1 10 1 Rojo 2 2 100 2

Naranja 3 3 1000 … Amarillo 4 4 10000 …

Verde 5 5 100000 … Azul 6 6 10000000 …

Violeta 7 7 … … Gris 8 8 … …

Blanco 9 9 … … Plata … … 1/100 10 Oro … … 1÷10 5

Tabla 1, Resistencias con 4 bandas

5 BANDAS

COLORES BANDA 1 BANDA 2 BANDA 3 BANDA 4 % ±

BANDA 5

Negro …. 0 0 1 … Café 1 1 1 10 1 Rojo 2 2 2 100 2

Naranja 3 3 3 1000 Amarillo 4 4 4 10000

Verde 5 5 5 100000 .5 Azul 6 6 6 1000000 .25

Violeta 7 7 7 100000000 .1 Gris 8 8 8 100000000 .15

Blanco 9 9 9 1000000000 Plata … … … 1/100 10 Oro … … … 1÷10 5

Tabla 2, Resistencias con 5 bandas

6 BANDAS

COLORES BANDA 1 BANDA 2 BANDA 3 BANDA 4 % ± BANDA 5

Coeficiente de temperatura

(PPM/°C) BANDA 6

Negro …. 0 0 1 … … Café 1 1 1 10 1 100 Rojo 2 2 2 100 2 50

Naranja 3 3 3 1000 … 15 Amarillo 4 4 4 10000 … 25

Verde 5 5 5 100000 .5 … Azul 6 6 6 1000000 .25 10

Violeta 7 7 7 100000000 .1 5 Gris 8 8 8 100000000 .15 …

Blanco 9 9 9 1000000000 … 1 Plata … … … 1/100 10 …

Oro … … … 1÷10 5 … Tabla 3, Resistencias con 6 bandas

Entonces:

a) se comienza a escribir el valor numérico al que corresponde la primera banda de izquierda a derecha

b) así mismo con el valor numérico correspondiente a la segunda banda, en el mismo orden.

c) Luego se escribe la cantidad de ceros que indica la banda multiplicadora la que representa una potencia de 10.

d) Y por último se observa la banda de tolerancia, la cual representa la precisión de la resistencia.

e) Cuando encontramos una resistencia de seis bandas de colores, esta última indica el coeficiente de temperatura de la resistencia

Grafica 2 Ejemplo para identificar una resistencia. Tomado de análisis de circuitos en ingeniería séptima edición

Ejemplos:

1. Halle el valor nominal y la tolerancia, de una resistencia cuyos colores en orden de izquierda a derecha son: café, rojo, naranja y oro

a) Café= 1 b) Rojo= 2 c) Naranja= 000 d) Oro= 5%

RTA/: La resistencia dada tiene un valor nominal de 12000 Ω o 12 KΩ y 5% de tolerancia.

2. Halle el valor nominal y la tolerancia, de una resistencia cuyos colores en orden de izquierda a derecha son: verde, amarillo, naranja y plata

a) verde= 5 b) amarillo= 4 c) Naranja= 000 d) plata= 10%

RTA/: La resistencia dada tiene un valor nominal de 54000 Ω o 54 KΩ y 10% de tolerancia

3. A continuación se muestra una imagen de una resistencia de 6 bandas, tomada de CalcRes V1.0

Realizando el análisis por medio del código de colores se halla el valor nominal y la tolerancia, de la resistencia cuyos colores en orden de izquierda a derecha son: naranja, café, morado, amarillo, dorado, rojo.

a) Naranja=3 b) Café=1 c) Morado=7 d) Amarillo=0000 e) Dorado= 5% f) Rojo= 50 PPM/°C

La resistencia dada tiene un valor nominal de 3.17 MΩ, 5% de tolerancia y 50 PPM/°C.

Código alfanumérico

Existe gran variedad de resistencias en el mercado para realizar diversos montajes, en un grupo importante de estas se encuentran aquellas que en su cuerpo está escrito su valor en un código denominado alfanumérico.

Para identificar el valor de estas resistencias llamadas dispositivos de montaje superficial, basta con observar los valores numéricos en la superficie de las mismas, esos valores numéricos corresponden a las bandas de colores. Una resistencia con 3 números en su superficie indica que la resistencia tiene una tolerancia del 5%, y una resistencia con 4 números indica un valor de tolerancia del 1%.

Algunas de estas resistencias tienen solo dos dígitos, como ejemplo

Este código indica que la resistencia tiene un valor de 470 ohms, ya que si tuviera el valor de 470 indicado, sería lo mismo por su valor de tolerancia.

En una resistencia de montaje superficial que tenga como parte de su código la letra R, indica un punto decimal. Tomando como ejemplo una resistencia que tenga el código

Indica que su valor es 1,00 el cuarto digito indica la existencia de una precisión de 1%. El valor de la resistencia es de 1 ohm con una tolerancia de ±0.5%

El primer y segundo digito indican los valores en ohmios y el tercer digito indica el exponente como se muestra en la tabla 4.

Numero Exponente 0 1 1 10 2 100 3 1000 4 10000 5 100000 6 1000000 7 10000000 8 100000000 9 1000000000

Tabla 4, Indicador del valor correspondiente al tercer digito, código alfanumérico

1er digito indica el primer número

2do digitoindica el segundo número

3er digitoindica el exponente

Existe así mismo un código según la norma EIA-96, el cual está formado por dos números y una letra, todas ellas presentan una tolerancia del 1%.

Los primeros dos dígitos indican el valor de la resistencia y el tercer digito indica el multiplicador representado por una letra como se muestra en las tablas 5 y 6

Grafica 3, RESISTORES SMD [fotografía]. Recuperado de http://tecnologiademontajesuperficial.es.tl/RESISTORES-SMD.htm

La tabla 5 indica la codificación de la norma EIA-96 para el número de la resistencia

La Tabla 6 indica la codificación de la norma EIA-96 para el tercer digito de la resistencia

Tabla 5, Norma EIA-96 para los dos primeros dígitos de una resistencia SMD

Tabla 6, norma EIA-96 para el tercer digito de una resistencia SMD

Como ejemplo de una resistencia codificada por la norma EIA-96, tomamos

Esta resistencia tiene el número 10 y la letra C, por tanto el numero 10 corresponde a un valor de 124 y la letra c corresponde a un multiplicador de 100, el valor de la resistencia es de 12.4 KΩ

También se puede encontrar un tipo de resistencias en las que en el orden de su codificación se encuentra primero una letra y luego los números que representan el valor de la resistencia y su tolerancia puede ser de 2%, 5% o 10%.

tolerancia 2% tolerancia 5% tolerancia 10% código valor código valor código valor

1 100 25 100 49 100 2 110 26 110 50 120 3 120 27 120 51 150 4 130 28 130 52 180 5 150 29 150 53 220 6 160 30 160 54 270 7 180 31 180 55 330 8 200 32 200 56 390 9 220 33 220 57 470

10 240 34 240 58 560 11 270 35 270 59 680 12 300 36 300 60 820 13 330 37 330 14 360 38 360 15 390 39 390

16 430 40 430 17 470 41 470 18 510 42 510 19 560 43 560

20 620 44 620 21 680 45 680 22 750 46 750 23 820 47 820 24 910 48 910 Como ejemplo tenemos una resistencia A55, la cual nos indica

La letra A nos indica que el multiplicador es 1 y el numero 55 indica que el valor de la resistencia es de 330 y su tolerancia es de 10%

Ejemplo de identificación con una resistencia por código de colores y alfanuméricos

Teniendo la resistencia

Por código de colores

a) Café=1 b) Rojo=2 c) Dorado=× 10−1 d) Dorado= ±5%

La resistencia tiene un valor de 1.2 ohms con una tolerancia de ±5%

Por código alfanumérico

Como se observa el código de la resistencia es 1R2, donde la R representa un punto decimal. Por ello el valor de la resistencia es de 1.2 ohms, ya que tiene 3 dígitos su tolerancia es de 5%.

Como se puede observar el valor es el mismo y se puede representar por medio de los dos métodos trabajados.

Referencias

Dorf, Svoboda, Alfaomega. Elementos de circuito, Circuitos Eléctricos sexta edición, (pp. 25-35)

Hayt H., Kemmerly J., Durbin S., Mc Graw Hill. Componentes básicos y circuitos eléctricos, análisis de circuitos en ingeniería séptima edición, (pp. 22-24)

Cabaleiro D., Resistencias VDR, NTC, PTC y LDR [en línea] Disponible en: http://fcabaleiro.gotdns.com/universidad/trabajoresistencias/Resistencias%20VDR,%20NTC,%20PTC%20y%20LDR.pdf recuperado 21 de abril 2013.