CONDENSADORES

Se llama condensador a un dispositivo que almacena carga elctrica. El condensador est formado por dos conductores prximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.

En su forma ms sencilla, un condensador est formado por dos placas metlicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas, separadas por una lmina no conductora o dielctrico. Al conectar una de las placas a un generador, sta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. Por su parte, teniendo una de las placas cargada negativamente (Q -) y la otra positivamente (Q +) sus cargas son iguales y la carga neta del sistema es 0, sin embargo, se dice que el condensador se encuentra cargado con una carga Q.

CARACTERSTICAS TCNICAS GENERALES

Capacidad nominal.- Es el valor terico esperado al acabar el proceso de fabricacin. Se marca en el cuerpo del componente mediante un cdigo de colores o directamente con su valor numrico.

Tolerancia.- Diferencia entre las desviaciones, de capacidad, superior o inferior segn el fabricante.

Tensin nominal: Es la tensin que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro.

CLASIFICACIN

CONDENSADORES FIJOS

Son componentes pasivos de dos terminales. Se clasifican en funcin del material dielctrico y su forma. Pueden ser: de papel, de plstico, cermico, electroltico, de mica, de tntalo, de vidrio, de polister, Estos son los ms utilizados. A continuacin se describir, sin profundizar, las diferencias entre unos y otros, as como sus aplicaciones ms usuales.

DE PAPEL

El dielctrico es de celulosa impregnada con resinas o parafinas. Destaca su reducido volumen y gran estabilidad frente a cambios de temperatura. Tienen la propiedad de autor regeneracin en caso de perforacin. Las armaduras son de aluminio. Se fabrican en capacidades comprendidas entre 1uF y 480uF con tensiones entre 450v y 2,8Kv.

Se emplean en electrnica de potencia y energa para acoplamiento, proteccin de impulsos y aplanamiento de ondulaciones en frecuencias no superiores a 50Hz.

DE PLSTICO

Sus caractersticas ms importantes son: gran resistencia de aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran), volumen reducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variaciones de temperatura, adems, tienen la propiedad de autor regeneracin en caso de perforacin en menos de 10s. Los materiales ms utilizados son: poli estireno (styroflex), polister (mylar), poli carbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (tefln). Se fabrican en forma de bobinas o multicapas. Tambin se conocen como MK. Se fabrican de 1nF a 100mF y tensiones de 25-63-160-220-630v, 0.25-4Kv. Se reconocen por su aspecto rojo, amarillo y azul.

CERMICO

Los materiales cermicos son buenos aislantes trmicos y elctricos. El proceso de fabricacin consiste bsicamente en la metalizacin de las dos caras del material cermico. Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v. Su identificacin se realiza mediante cdigo alfanumrico. Se utilizan en circuitos que

necesitan alta estabilidad y bajas prdidas en altas frecuencias.

Condensador

cermico de disco Condensador cermico de placa

ELECTROLTICO

Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos. Actualmente existen dos tipos: los de aluminio, y los de tntalo. El fundamento es el mismo: se trata de depositar mediante electrolisis una fina capa aislante. Los condensadores electrolticos deben conectarse respetando su polaridad, que viene indicada en sus terminales, pues de lo contrario se destruira.

Smbolo de un

Condenador electroltico

Condensador electroltico

De tntalo

DE MICA

Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas, ya que la rigidez dielctrica que presenta es muy elevada. Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia. Se utilizan en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF. La gama de tensiones para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v). Se estn sustituyendo por los de vidrio, de parecidas propiedades y ms barato.

CONDENSADORES VARIABLES

Constan de un grupo de armaduras mviles, de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metlicas

enfrentadas, varindose con ello la capacidad. El dielctrico empleado suele ser el aire, aunque tambin se incluye mica o plstico.

CONDENSADORES AJUSTABLES

Denominados tambin trimmers, los tipos ms utilizados son los de mica, aire y cermica.

VALORES DE LOS CONDENSADORES

CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

Proceso de carga:

Cuando el interruptor se mueve a A, la corriente I sube bruscamente (como un cortocircuito) y tiene el valor de I = E / R amperios (como si el condensador no existiera momentneamente en este circuito serie RC), y poco a poco esta corriente va disminuyendo hasta tener un valor de cero.

El voltaje en el condensador no vara instantneamente y sube desde 0 voltios hasta E voltios (E es el valor de la fuente de corriente directa conectado en serie con R y C, ver diagrama 1).

El tiempo que se tarda el voltaje en el condensador (Vc) en pasar de 0 voltios hasta el

63.2 % del voltaje de la fuente est dato por la frmula T = R x C donde R est en Ohmios y C en Milifaradios y el resultado estar en milisegundos.

Despus de 5 x T (5 veces T) el voltaje ha subido hasta un 99.3 % de su valor final

Al valor de T se le llama "Constante de tiempo"

Analizan los dos grficos se puede ver que estn divididos en una parte transitoria y una parte estable. Los valores de Ic y Vc varan sus valores en la parte transitoria (aproximadamente 5 veces la constante de tiempo T), pero no as en la parte estable.

Los valores de Vc e Ic en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes frmulas:

Vc = E + ( Vo - E) x e-T/ t ,

Vo es el voltaje inicial del condensador (en muchos casos es 0 Voltios)

Ic = ( E - Vo ) x e-T/ t/ R

Vo es el voltaje inicial del condensador (en muchos casos es 0 Voltios)

VR = E x e-T/ t Donde : T = R x C

PROCESO DESCARGA

El interruptor est en B.

Entonces el voltaje en el condensador Vc empezar a descender desde Vo (voltaje inicial en el condensador). La corriente tendr un valor inicial de Vo / R y disminuir hasta llegar a 0 (cero voltios).

Los valores de Vc e I en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes frmulas:

Vc = Vo x e-t / T I = -(Vo / R) e-t / T

Donde: T = RC es la constante de tiempo

Si el condensador haba sido previamente cargado hasta un valor E, hay que reemplazar Vo en las frmulas con E

CONEXIN EN PARALELO ACOPLAMIENTO EN PARALELO

Esta conexin se caracteriza porque la diferencia de potencial V es la misma para ambos, en este caso igual a la suministrada por la batera. La carga total acumulada por ellos es igual a la suma de q1 y q2.

Partiendo de esta condicin puede hallarse que la capacidad elctrica equivalente de este acoplamiento es igual a:

C=C1+C2

Para una conexin de n condensadores en paralelo se tendra:

C=C1+C2+C3+.......+Cn

El valor de la capacidad elctrica equivalente significa que en el circuito puede sustituirse la conexin en paralelo de los condensadores por un condensador de capacidad elctrica C con una carga q.

En una conexin de condensadores en paralelo, la capacidad equivalente es la suma de la capacidad de cada uno de los condensadores.

Saber ms: Capacidad elctrica de dos

condensadores conectados en paralelo

Esta conexin en paralelo de condensadores se caracteriza porque la diferencia de potencial V es la misma para cada uno de los condensadores acoplados, en este caso igual a la suministrada por la batera. La carga total acumulada por ellos es igual a la suma de q1 y q2.

q= q1+q2+...........+qn

Aplicando la definicin de capacidad y sustituyendo los valores respectivos de las

cargas elctricas en la suma anterior, se tiene que:

q= C1 V+C2V+......+Cn(V) = (C1+C2+........+Cn)V

De donde se obtiene q/V = C1+C2+.......+Cn, quedando:

C=C1+C2+.......+Cn

Expresin en la que C es la capacidad equivalente del acoplamiento de los condensadores.

ACOPLAMIENTO EN SERIE

En el acoplamiento en serie, los condensadores se conectan uno a continuacin de otro, como aparece en la figura. Si entre los puntos ac se aplica una diferencia de potencial, los condensadores quedarn cargados con cargas iguales q, en virtud del principio de conservacin de la carga elctrica.

A partir de esta propiedad, se puede determinar que esta conexin puede sustituirse por un condensador de capacidad elctrica equivalente, cuyo valor es:

Para el caso general de n condensadores conectados en serie se tiene:

Cuando se conectan varios condensadores en serie, el inverso de la capacidad equivalente es igual a la suma de los inversos de la capacidad de cada uno de ellos.

Saber ms: Capacidad elctrica equivalente de la

conexin en serie de condensadores

Cuando n condensadores se acoplan en serie, la carga elctrica entre sus placas es la misma, en virtud del principio de conservacin de la carga elctrica.

La diferencia de potencial entre los extremos del acoplamiento ser igual a la suma de las diferencias de potencial entre las placas de cada uno de los condensadores acoplados, por la ley de conservacin de la energa. Por lo que:

V = V1 + V2+..........+Vn , o lo que es igual:

De donde:

Como el miembro de la izquierda es el inverso de la capacidad entre los extremos de la conexin, la ecuacin final obtenida es:

Banda de color Primer color Segundo color Multiplica por Tolerancia Tensin

Negro - 0 0 +-/ 20% -

Marrn 1 1 X10 +-/ 1% 100V.

Rojo 2 2 X100 +-/ 2% 250V.

Naranja 3 3 X1000 - -

Amarillo 4 4 X10.000 - 400V.

Verde 5 5 X100.000 +-/ 5% -

Azul 6 6 X1.000.000 - 630V.

Violeta 7 7 X10.000.000 - -

Gris 8 8 X100.000.000 - -

Blanco 9 9 X1.000.000.000 +-/ 10% -

En este caso nuestro condensador sera de (rojo, violeta, naranja, blanco, rojo) 27.000 pF con una tolerancia del 10% y una tensin de trabajo de 250 Voltios.

Existe tambin un cdigo que muestra 3 nmeros y una letra.

Las dos primeras cifras corresponderan a las dos primeras bandas de colores. y la ltima cifra a el nmero de ceros a aadir.

Con la siguiente tabla lo podemos ver mejor.

Tercer nmero Multiplica por

0 1

1 10

2 100

3 1000

4 10000

5 100000

6 -

7 -

8 0,01

9 0,1

La letra, que a veces no aparece, significa la tolerancia del condensador siguiendo la siguiente correspondencia.

Letra Tolerancia

D +- 0,5 %

F +- 1 %

G +- 2 %

H +- 3 %

J +- 5 %

K +- 10 %

M +- 20 %

P + 100 % - 0 %

Z + 80 % - 20 %

El condensador de la foto de arriba que marca 103Z sera de 10.000 pF con una tolerancia, bien del 80 % por encima de su valor o bien de un 20 % inferior a lo que marca.

A veces se graba directamente sobre el cuerpo del condensador un nmero que no tiene nada que ver con las tablas que hemos visto aqu. En ese caso ese nmero es el valor del condensador expresado siempre en uF.

En este caso la coma sera uF. Por lo que el valor de este condensador es de 0,015 uF (0 uF 015) o bien 15.000 pF con una tolerancia del +- 5%

En este otro caso en vez de coma tenemos un punto, pero es lo mismo que antes indica uF047 o lo que es lo mismo 47.000 pF con un 5 % de tolerancia y 250 voltios de trabajo.