UNIVERSIDAD FERMIN TOROVICE-RECTORADO ACADÉMICO

INGENIERÍA UNIFICADA

INTEGRANTES

ARIET MICHAL C.I. 26380976

MANUEL OJEDAC.I. 21125989

ESAÚ SANCHEZC.I. 16669954

FRANCISCO PEÑAC.I. 19062529

SAIA “A”CABUDARE, 08 DE SEPTIEMBRE 2016

LOSCONDENSADORES

CONDENSADORES¿Qué son?

QUE SON LO

S

CONDENSADORES

Compon

ente

eléctr

ico

que alm

acen

a ca

rga

eléctr

ica, p

ara lib

erarla

poster

iormen

te.

La carga eléctrica es la cantidad de electricidad

También conocidos como

capacitores

CONDENSADORESPARTES QUE LO CONFORMAN

PAPEL CATÓDICO

AIRE BASADO EN UNA CAPA DE ÓXIDO EL LA LÁMINA

DE CÁTODOOS

PAPEL ESPACIADOR REPLETO DE ELÉCTROLITOS

DIELÉCTRICOPAPEL ANÓDICO

CAPACITOR DE CERÁMICA

1) CABLES

2) RECUBRIMIENTO POR INMERSIÓN

3) CONEXIÓN SOLDADA

4) ELÉCTRODO DE PLATA

5) DIELÉCTRICO DE CERÁMICA

CONDENSADORESTIPOS

Los condensadores o capacitores se clasifican según el dieléctrico que utilizan. El tipo no es muy importante, aunque los más utilizados son los electrolíticos, los de papel, los de aire y los cerámicos. Los electrolíticos son condensadores que tienen polaridad, es decir tienen positivo y negativo para su conexión. El material más usado para la fabricación de condensadores es el Tantalio, por su gran capacidad de almacenamiento y su poder de minituarización, condensadores muy criticados por ser un mineral que procede del coltan, material que por su explotación provoca muchas muertes en el Congo. Ojo los condensadores electrolíticos están formados por una disolución química corrosiva, por eso siempre hay que conectarlos con la polaridad correcta. Tienen una patilla larga y una corta, la larga siempre debe ir al positivo y la corta al negativo. También se pueden clasificar como fijos y variables. Los fijos tienen una valor de la capacidad fija y los variables tienen una capacidad que se puede ajustar.

CERÁMICA VARIABLE

DE PAPEL

ELECTROLÍTICO

DE AIRE

EJEMPLOSTIPOS

CONDENSADORESSIMBOLOGÍA

NO POLARIZADO

VARIABLE

AJUSTABLE

ESTATOR DIVIDIDO

ELECTROLÍTICO

ELECTROLÍTICO MÚLTIPLE

POLARIZADO CON SENSIBILIDAD DE

TEMPERATURA

POLARIZADO CON SENSIBILIDAD DE TENSIÓN

DIFERENCIAL

CON CAPA EXTERNA

CON ARMADURA A MASA

VARIABLE DE DOBLE ARMADURA

CON TOMA DE CORRIENTE

CON RESISTENCIA INTRÍNSECA EN SERIE

Código de ColoresCONDENSADORES

CONDENSADORES

¿CÓMO SE S

ABE QUE VALO

R REPRES

ENTA

N?

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.

El quinto color nos indica la tensión de trabajo del condensador, es decir tensión a la que se carga.

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.

CÓDIGO JAPONES O CÓDIGO 101

2º DIGITO

MULTIPLICADOR

1º DIGITO

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.

¿Cómo almacenan las cargas?CONDENSADORES

ALMACENAMIENTO

DE

CARGAS

P l ac a s o s u p e r f i

c i es c o n d u c t o r a s e n

f or m

a d e l ám

i na s s e p a r a d a s p o r u n

ma t e r i a

l di e

l éc t r i c

o (a i s

l an t e )

PAPEL METÁLICO

MATERIALDIELÉCTRICO

LÁMINAS CONDUCTORAS

DIELÉCTRICO

ALMACENAMIENTO DE CARGAS

Las placas explicadas anteriormente y demostradas en representaciones gráficas, son las que se cargarán eléctricamente cuando lo conectemos a una batería o a una fuente de tensión. Las placas se cargarán con la misma cantidad de carga (q) pero con distintos signos (una + y la otra -). Una vez cargado ya tenemos entre las dos placas una d.d.p o tensión, y estará preparado para soltar esta carga cuando lo conectemos a un receptor de salida.El material dieléctrico que separa las placas o láminas suele ser aire, tantalio, papel, aluminio, cerámica y ciertos plásticos, depende del tipo de condensador. Un material dieléctrico es usado para aislar componentes eléctricamente entre si, por eso deben de ser buenos aislantes. En el caso del condensador separa las dos láminas con carga eléctrica.La cantidad de carga eléctrica que almacena se mide en Faradios.

Esta unidad es muy grande, por eso se suele utilizar el microfaradio . 10 elevado a menos 6 faradios. También se usa una unidad menor el picofaradio, que son 10 elevado a menos 12 Faradios. Esta cantidad de carga que puede almacenar un condensador, se llama Capacidad del Condensador y viene expresada por la fórmula a continuación.

𝑪=𝒒𝑽

: Es la tensión o d.d.p entre los dos extremos o placas o lo que es lo mismo la tensión del condensador. Se mide en voltios.

: Carga de una de los dos placas. Se mide en Culombios.

V

qSegún la fórmula un condensador con una carga de 1 Culombio con una tensión de 1 Voltio, tendrá una capacidad de 1 Faradio. Como ya dijimos antes este condensador sería enorme, ya que 1 Faradio es una unidad de capacidad muy grande (ocuparía un área aproximada de 1.011m2 que en la práctica es imposible).

Podríamos despejar la tensión del condensador en la fórmula anterior y quedaría:

V

CARGA Y DESCARGACONDENSADORES

CARGA Y DESCARGA

Un co

ndensa

dor no

se

desca

rga

instantán

eamen

te

Los condensadores se puedan usar como temporizadores.

Vamos a ver como se carga y descarga un condensador partiendo de un circuito muy sencillo, en el que solo tenemos una resistencia de salida R2 y un conmutador, paro cargar o descargar el condensador, dependiendo de su posición. La R1, como ya veremos es para poder controlar el tiempo de carga y se llama resistencia de carga.

CARGA DEL CONDENSADOR

Al poner el conmutador en la posición del circuito anterior, el condensador estará en serie con R2 y estará cargándose.

El tiempo de carga dependerá de la capacidad del condensador y de la resistencia que hemos puesto en serie con él. La resistencia lo que hace es impedir el paso de la corriente, por eso cuanto mayor sea esta, mayor será el tiempo de carga, los electrones que circulan por el circuito irán más lentos hacia el condensador por culpa de la resistencia.

Fíjate en la gráfica del tiempo en función de la tensión del condensador, el condensador se va cargando hasta alcanzar su capacidad máxima al cabo de 5 x R1 x C segundos.

¿QUÉ PA

SARÍA SI NO SE

COLOCA LA

RESISTENCIA DE

CARGA?

𝐸𝑁

𝐸𝑆𝑇𝐸𝐶𝐴𝑆𝑂

𝑅1

De todas formas no es recomendable cargar un condensador directamente sin resistencia de carga, ya que la corriente de carga podría ser muy alta y dañar el condensador. Recuerda I = V / R (ley de ohm). Si R es muy pequeña, la I será muy grande. En el caso del condensador la corriente sería I = V / I condensador, como la I del condensador es muy pequeña el condensador se cargaría con una I muy grande. Esto podría hacer que los conductores del circuito y el propio condensador no la soporten y se quemen.

Según la fórmula al ser R1=0, el

condensadorse carga instantáneamente, pero no es así por que el propio

condensador tiene una resistencia, la que para los cálculos es despreciable

frente a R1.

¿QUÉ PA

SA CUANDO EL

CONDENSADOR ES

TÁ

CARGADO COMPLETAMEN

TE?

A L NO N

E C E S I TA R C

A R C A , SE C

O M P O R T A CO M O

I NT E R R U P T O R A

B I ER T O

Entre los dos extremos del condensador tendríamos una d.d.p, la del condensador, pero no habría circulación de corriente a través de él, es decir la I por el condensador será 0 amperios, pero si tendrá voltaje.

En el circuito anterior al cabo de un tiempo el condensador se habrá cargado y la batería no suministra más corriente al condensador, el condensador estará cargado y actuará como un interruptor abierto

Al cambiar la posición del conmutador, el condensador se descargará sobre R2 y si que circulará corriente a través de el.

DESCARGA DEL CONDENSADOR

Como ves en el esquema, hemos cambiado la posición del conmutador y ahora la carga del condensador se descargará sobre la resistencia de salida R2. Igual que antes, esta descarga no será instantánea, dependerá de la R2 de salida y de la capacidad del condensador. La formula para la carga y descarga del condensador es la misma. A mayor R2 mayor tiempo de descarga.Si además de la R2 pusiéramos otro receptor, por ejemplo un led o una lámpara, podríamos controlar el tiempo que estará encendido, que será el tiempo que dure la descarga a través de R2 y del Led o lámpara. Además si la R2 fuera un potenciómetro (resistencia variable), podríamos variar el tiempo de descarga cambiando el valor de la resistencia del potenciómetro.

CAPACITORES

C I RC U I T

O CO M O T

E M P O R I ZA D O R

Así como no es recomendable cargar un condensador sin R1, tampoco lo es descargarlo directamente sin R2, estaríamos provocando un cortocircuito, con un I muy grande de descarga y por lo tanto también podríamos quemar el condensador.

FUNCIONANDO COMO FILTROCONDENSADORES

ACTUANDO COMO FIL

TRO

U S O S PU E D E N S

E R EN F

U E N T E S DE

A L I ME N T A C I Ó

N   En el instante inicial el condensador está descargado y la tensión de alimentación lo carga. Al cabo de un tiempo en condensador estará completamente cargado. ¿Qué pasa ahora? Ahora el condensador comienza a descargarse por RL, pero casi nada más empezar a descargarse, el generador de alterna lo detecta y empieza a cargar otra vez el condensador. El condensador nunca se descarga por completo.

Tenemos un condensador en paralelo con una resistencia, alimentados por una corriente alterna (fíjate en la forma de las ondas en el dibujo). Expliquemos que pasa en este circuito.

La Tensión en Rl o de salida, al estar en paralelo con el condensador, será la misma que tenga el condensador, por eso la onda de la tensión de salida será la de la gráfica de la derecha, una onda rectificada, de tal forma que solo tendrá la cresta de la onda.

CONDENSADORES

EN SER

IE

…. hasta el número total de condensadores que tengamos conectado en serie.

La tensión total es la suma de las tensiones de los 2 condensadores:

, en el caso del circuito de la figura Vab será la total.

Recuerda que , con esta formula podríamos sustituir las V en la anterior.

La capacidad total de todo los condensadores en el circuito en serie sería:

CONDENSADORES

EN PA

RALELO

𝑪𝒕=𝑪𝟏+𝑪𝟐+𝑪𝟑…

En este caso la tensión de carga de cada condensador es igual a la de la batería por estar en paralelo:𝑽𝒂𝒃=𝑽 𝟏=𝑽 𝟐=𝑽 𝟑…

La carga total almacenada en el circuito con todos los condensadores sería la suma de las cargas de todos los condensadores

APLICACIÓN EN LA INGENIERÍACONDENSADORES

USOS EN INGENIERÍA

A U T O M O V I LE S H

Í BR I D

O S

Por la eficiencia en el uso de la energía estos dispositivos son un elemento prometedor para el desarrollo de medios de transporte que combinen la energía solar con la proveniente de combustibles fósiles. Su aprovechamiento se debe fundamentalmente a que permiten una mejor descarga de energía durante la aceleración del vehículo. Un desarrollo importante es el uso de súper-condensadores para el desarrollo de la unidad de apoyo auxiliar (APU por sus siglas en inglés).

Motor a gasolina

Motor eléctrico

Tanque de gasolina

BateríasTransmisión

USOS EN INGEN

IERÍA

A P L I CA C I O

N E S EN E

N E R G Í A S

O L A REn aplicaciones de energía solar es necesario estabilizar la tensión suministrado por las fotoceldas, por lo que se utilizan súper-condensadores de 2400 F dispuestos en paralelo para estabilizar el suministro de energía eléctrica. Desde las fotoceldas generalmente se traslada la diferencia de potencial a una válvula de regulación de descarga ácida.

Actualmente se estudia la manera de controlar la tensión a través de un banco de súper-condensadores que permite disminuir los picos de tensión y proveer una corriente constante de 1.37 A por 45 segundos cada hora, gracias al almacenamiento de energía en el condensador y su liberación estable en un circuito equivalente RLC.

USOS EN INGENIERÍA

A P O Y O EN E R G É T I C

O

Muchos proyectos en ingeniería, como el diseño de elevadores, requieren de ciclos donde en una etapa se requiera una baja descarga de energía y otros de una alta descarga (como cuando el elevador desciende y asciende). Esta demanda requiere de sistemas que permitan una regulación precisa de la energía suministrada y una alta capacidad de almacenamiento de energía. De esta manera los súper-condensadores suministran la energía necesaria para subir el elevador sin necesidad de sobrecargar la red eléctrica.

USOS EN IGENIERÍA

A L M A C E N A M I EN T O D

E EN E R G Í A

Uno de los usos más extendidos de súper-condensadores es su uso en sistemas micro-electrónicos, memorias de computadoras y relojes y cámaras de alta precisión. Su uso permite mantener el funcionamiento de los dispositivos durante horas e incluso días. En laboratorios científicos donde se necesita una enorme cantidad de energía en unos instantes para hacer usada en aceleradores de partículas o equipos semejantes, la energía de la compañía eléctrica no es suficiente para ello.

En estos casos se utilizan bancos de capacitores, donde se almacena la energía en una gran cantidad de capacitores para ser utilizada en el instante requerido.

USOS EN INGENIERÍA

S I ST E M A S D

E TR A N S F E R E N C I A

DE E

N E R G Í A

Una aplicación estudiada ampliamente en la actualidad es el uso de súper-condensadores en sistemas UPS unido a sistemas de transferencia de energía acoplados por inducción (ICPT). Se utilizan para facilitar la transferencia de energía, hacer más eficiente la carga de energía eléctrica, permitiendo el aislamiento de los sistemas UPS para el funcionamiento de sistemas eléctricos.

USOS EN INGEN

IERÍA

S I ST E M A D

E TR A N S F E R E N C I A

DE P

O T E N C I ALos sistemas STATCOM (Compensadores Estáticos) son dispositivos de la familia de los sistemas de transmisión de corriente flexible alternante (FACTS), y se utiliza para el control de los picos de tensión en sistemas eléctricos.

Su uso permite mantener una corriente constante y menores picos de tensión para facilitar la transmisión de la energía eléctrica

Se produce una gran inductancia que produce un incremento en la corriente y picos de tensión, por lo que es necesario tener condensadores de gran capacitancia para compensar este fenómeno.

USOS EN INGENIERÍA

M O T O R E S EL É C T R I C

O S MO N O FÁ S I C

O S

Los “capacitores de arranque” se utilizan para mejorar el arranque de los motores monofásicos. Sólo cuentan con una fase y un

devanado principal, de modo que no es posible hacer girar al rotor por medio de la inducción electromagnética. Para esto es necesario un devanado

auxiliar, provocando un desfasamiento eléctrico y físico que permite impulsar al rotor. El capacitor de arranque hace este desfasamiento aun mayor mejorando notablemente el par. El capacitor de arranque hace este desfasamiento aun mayor

mejorando notablemente el par. El capacitor de marcha es usado en los motores para mejorar su eficiencia, disminuir la corriente de operación, disminuir el ruido y mejorar el factor de potencia.

No se debe alterar el valor de la capacitancia especificada de los capacitores

USOS EN INGEN

IERÍA

S E N S O R E S Y T

R A N S D U C T O R E S

Como sensores se utilizan en varios tipos de medidores, como por ejemplo de presión, tensión y aceleración. También se usan en sistemas microelectromecánicos (MEMs, MicroElectroMechanical Systems) con dispositivos cuyo tamaño es del orden de 0.01 mm.

Como transductores entre ondas acústicas y eléctricas, elementos capacitivos se usan como emisores y como receptores de ecógrafos en medicina y de sonares en biología marina.

En audio se usan en los antiguos fonocaptores, en micrófonos cerámicos y en altavoces de agudos .

También se usan con piezoeléctricos en micro-manipuladores de microscopios y en cubas de limpieza por ultrasonido.

USOS EN INGENIERÍA

S I NT O N I Z

A D O R E S DE F

R E C U E N C I AS

En receptores de radio, TV, etcétera, se utilizan los condensadores variables para igualar la impedancia en los sintonizadores de las antenas y fijar la frecuencia de resonancia para sintonizar la radio

USOS EN INGEN

IERÍA

C O M P U T A D O R E SLos circuitos digitales en las computadoras transportan pulsos electrónicos a altas velocidades. Estos pulsos en un circuito pueden interferir con las señales de un circuito lindante, por lo cual los diseñadores de computadoras incluyen capacitores para minimizar la interferencia. A pesar de que son más pequeños que los usados en los suministros de energía, realizas la misma función básica: absorber el ruido eléctrico que se pierde

USOS EN INGENIERIA

O S C I LA D O R E S

Un oscilador es un dispositivo capaz de convertir la energía de corriente continua en corriente alterna a una determinada frecuencia. El funcionamiento es en base al principio de oscilación natural que constituyen una bobina y un condensador.