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Autor Tema: GUIA: Condensadores o capacitores  (Leído 18230 veces)
aitopes
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Ariel Palazzesi www.ucontrol.com.ar


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« : 12 de Diciembre de 2006, 17:35:44 »

Hola amigos!
Un humilde aporte sobre este componente presente en casi todos los circuitos. Incluye codigo de colores, nomenclaturas, etc. Espero le sirva a alguien. Es una adaptacion de un articulo de mi web.
Saludos!

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Condensadores o capacitores.
Un condensador consiste en dos placas metálicas separadas por un aislante, llamado dieléctrico. El dieléctrico, que puede ser aire, papel, 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 valor del condensador, en términos de capacidad, se mide en Faradios, y tanto mayor será esta cuando mayores sean las superficies enfrentadas de las placas y menor el espesor del dieléctrico.

Un condensador dispone de dos terminales, que sirven para conectarlo a otros componentes del circuito. Cada uno de ellos esta unido eléctricamente a una de las armaduras. Si conectamos un condensador a una fuente de corriente continua, no habrá circulación de electrones a través de el, debido a la presencia del dieléctrico, que como ya vimos es un material aislante. Sin embargo, se producirá una acumulación de cargas en las armaduras, concretamente de electrones en la armadura que este conectada al negativo de la fuente, y de huecos en la que se conecte al positivo. Este efecto se conoce como polarizaciòn del dieléctrico.
Si desconectamos la fuente de energía del condensador, veremos que la acumulación de cargas se mantiene, debido a que las cargas de distinto signo que se ubican en cada una de las armaduras se atraen entre si. Si uniéramos ambos terminales, las cargas circularían de una armadura a la otra a través de este puente, y el condensador quedaría en las condiciones iniciales.

Si en lugar de conectar el condensador a una fuente de corriente continua lo conectamos a una de corriente alterna, veremos que la polarización de las placas debe variar al ritmo del sentido de la corriente entregada por la fuente. En el semiciclo positivo las armaduras se polarizaran de una manera, y durante el semiciclo negativo deberán polarizarse en forma inversa. El dieléctrico se ve obligado a cambiar su polarización al mismo ritmo, lo que genera tensiones en el. Si la frecuencia es muy elevada, el dieléctrico será incapaz de seguir los cambios a la misma velocidad, y su polarización disminuirá. De esto se deduce que la capacidad de un condensador disminuye cuando la frecuencia aumenta.

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.

Otro punto a tener en cuenta es que debido a la polarización en uno y otro sentido del dieléctrico, se produce una circulación de corriente en el circuito, aunque esta nunca llegue a atravesarlo, lo que lo hace ideal para separar corrientes continuas de alternas cuando ambas existen simultáneamente.  Debemos recordar que debido a la existencia del dieléctrico, se producirá un desfasaje entre la tensión aplicada y la corriente, de manera que cuando la corriente este en su valor máximo, la tensión será cero, y viceversa, situación que se repetirá a lo largo del ciclo de la corriente alterna.

Unidades

Como mencionamos antes, la unidad en la que se mide la capacidad de un condensador es el Faradio. En la practica, la unidad es demasiado grande para usarla directamente, por lo que se emplean habitualmente fracciones, como el microfaradio o μF, que es la millonésima parte de un faradio (0,000.001 F); el nanofaradio o nF, la milésima parte del anterior (0,000.000.001F) y el picofaradio o pF, que representa la billonesima parte de un faradio (0,000.000.000.001 F)

Tipos de condensadores

Tal como ocurre con las resistencias, los condensadores se construyen con diferentes materiales y características, de acuerdo al uso al que estén destinados. Es conveniente conocer al menos los mas comunes, para poderlos emplear de manera adecuada.


Típico condensador cerámico.    
     

Los condensadores cerámicos se fabrican con capacidades relativamente pequeñas, comprendidas entre 1 pF  y los  470 nF (0.47uF).
La tolerancia respecto del valor nominal es de aproximadamente un 2% para los de mas pequeño valor, y de un 10% para los de mayor denominación.
Físicamente, se parecen a una lenteja con los dos terminales saliendo desde uno de los bordes.
Son capaces de soportar tensiones de entre 50V y 100V, dependiendo del modelo, aunque los hay de fabricación especial que soportan hasta 10.000V. Su identificación se realiza mediante un código alfanumérico.
 Se utilizan principalmente en circuitos que necesitan una alta estabilidad y bajas pérdidas en altas frecuencias.
El proceso de fabricación consiste básicamente en la metalización de las dos caras del material cerámico, lo que hace que su costo sea muy pequeño.

Otro tipo de condensador muy utilizado es el denominado electrolítico, siendo el que mayor capacidad presenta para un tamaño físico determinado. Están formados por una banda de aluminio recubierta por un oxido del mismo metal, que hace las veces de dieléctrico. Sobre esta lámina hay una de papel, impregnada en un líquido conductor, que recibe el nombre de electrolito, de donde toma el nombre este modelo de condensador. Completa esta especie de sándwich una segunda lámina de aluminio, que junto a la primera conforman las armaduras y a las que se unen eléctricamente los terminales de conexión. Todo el conjunto se encuentra arrollado sobre si mismo e introducido en un tubo cerrado herméticamente, del que asoman los terminales. Este tipo de condensador es de polaridad fija, es decir, solo funciona correctamente si se le aplica una tensión exterior con el signo positivo al terminal que esta unido a la lamina de aluminio cubierta de oxido y el negativo a la otra. Las tolerancias oscilan entre el 10% (condensadores de hasta  330uF) y el 20% para capacidades superiores. Su principal aplicación esta relacionada con el filtrado de componentes de corriente alterna en fuentes de alimentación, y filtros de baja frecuencia.
Una variación sobre el modelo anterior es el condensador de tántalo, donde las láminas de aluminio son reemplazadas por hojas de aquel metal. Se utiliza un electrolito seco, y tiene como característica un bajísimo ruido eléctrico.

Los condensadores de poliéster son ampliamente utilizados, dado que entre sus características más importantes se encuentran una gran resistencia de aislamiento que le permite conservar la carga por largos periodos de tiempo, un volumen reducido y un excelente comportamiento frente a la humedad y a las variaciones de temperatura. Adicionalmente, la propiedad de autorregeneración permite que en caso de que un exceso de tensión los perfore, el metal se vaporiza en una pequeña zona rodeando la perforación evitando el cortocircuito, lo que le permite seguir funcionando. Los materiales más utilizados son: poliestireno (styroflex), poliester (mylar), policarbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (conocido como teflón). Se fabrican en forma de bobinas o multicapas. En algunos países o publicaciones se los conoce como MK. Se fabrican con capacidades desde 1nF a 100uF y tensiones desde 25V a 4000V. Se los distingue por sus característicos colores vivos, generalmente rojo, amarillo o azul.
        

Condensador de poliéster.

Por ultimo, existen condensadores con capacidad variable, construidos generalmente en aluminio, con un  dieléctrico que suele ser el aire, aunque también se utilizan la mica o el plástico. Estructuralmente consisten en dos armaduras formadas por láminas paralelas de metal que se introducen una en la otra cuando se actúa sobre un eje. Esto produce una modificación en la superficie de las armaduras que quedan enfrentadas, y con ello la variación de la capacidad. Se utilizan por ejemplo para variar la frecuencia en la que trabaja un receptor de radio de amplitud modulada.

Nomenclatura

Se emplean diferentes sistemas para escribir el valor de la capacidad de los condensadores, dependiendo del tipo de que se trate. En el caso de los electrolíticos, directamente se expresa la capacidad con números, generalmente en uF, por lo que su lectura no presenta problemas. Acompaña a este valor la tensión máxima para la que ha sido diseñado, y que no debe superarse si no queremos terminar con la vida útil del componente.

En el caso de los condensadores cerámicos, se utiliza un sistema similar al de los resistores, pero en lugar de utilizar bandas de colores, se expresa el valor con números. Es habitual encontrar escrito sobre el cuerpo de estos condensadores un número de 3 cifras, donde las dos primeras corresponden a las unidades y decenas, y la tercera la cantidad de ceros. La capacidad se encuentra en picofaradios, por lo que pude ser necesario hacer la conversión si deseamos conocer el valor en otra unidad. De esta manera, si en el numero escrito es, por ejemplo, 474, significa que la capacidad es de 470.000 pF, o lo que es lo mismo, 0.47 uF. Este sistema se conoce como Código 101.

EJEMPLOS DEL CÓDIGO 101
104H -> significa 10 + 4 ceros = 10,000 pF; H = +/- 3% de tolerancia.
474J -> significa  47 + 4 ceros =  470,000 pF, J = +/- 5% de tolerancia.
Recordemos que 470.000pF = 470nF = 0.47µF


Algunos condensadores tiene impreso directamente sobre ellos el valor de 0.1 o 0.01, lo que sindica 0.1 uF o 0.01 uF. En el Código 101 se utiliza una letra para significar la tolerancia del condensador. La letra al final del valor del condensador especifica su tolerancia, tal como se ve en la tabla siguiente:


En el caso de algunos condensadores de poliéster se utiliza el mismo código de colores que en las resistencias, de cinco bandas, donde los colores de las dos primeras son el valor de las unidades y decenas, el tercero la cantidad de ceros, el cuarto color es la tolerancia, y el quinto la tensión máxima.


En los condensadores de poliéster se codifican la capacidad y tensión de trabajo mediante colores.

Agrupación de Condensadores

Tal como ocurre con los resistores, a partir de unos pocos  valores discretos disponibles comercialmente  es posible obtener prácticamente cualquier valor de capacidad que deseemos, simplemente combinándolos de a dos o mas. También hay dos formas básicas de hacerlo, en serie y en paralelo. La agrupación en serie consiste en unir los condensadores uno a continuación del otro, como se ve en el esquema de la figura. De esta manera, la corriente I que los atraviesa es la misma. En rigor, ninguna corriente (al menos en el sentido de flujo de cargas eléctricas) fluye a través de un condensador. Sin embargo, dado que las cargas sobre las armaduras son siempre iguales y opuestas, la corriente que ingresa a un terminal siempre es igual a la que emerge por el otro, por lo que a fines practicas se supone una circulación de corriente a través del condensador.
Debido a la forma en que se comportan las armaduras y las cargas al dispones los condensadores de esta manera, la capacidad total del arreglo se calcula con la siguiente formula:

1 / C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ….. + 1/Cn


Esta formula es semejante a la utilizada para calcular el valor de resistores en paralelo.  Al igual que en el caso de resistencias en paralelo, hay dos situaciones especiales a tener en cuenta, que pueden facilitar los cálculos:

 - La capacidad equivalente de solo dos condensadores en serie es C = (C1xC2) / (C1 + C2).
- Si todos los condensadores son iguales, C = C/n

Si conectamos entre si condensadores en paralelo, la capacidad total será igual a la suma de las capacidades individuales. Esto es bastante intuitivo de entender, dado que en esta configuración el tamaño total de las armaduras enfrentadas será la suma de los tamaños de las armaduras enfrentadas.

C = C1 + C2 + C3 +……+ Cn


 Nuevamente, la formula se asemeja a la vista para las resistencias, pero esta vez conectadas en serie.

También podemos asociar condensadores de maneras que sean una combinación de las dos agrupaciones vistas, y calcular la capacidad total dividiendo en partes el problema, resolviendo cada subproblema con las formulas vistas.

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« Última modificación: 15 de Diciembre de 2006, 20:08:55 por aitopes » En línea

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« Respuesta #1 : 12 de Diciembre de 2006, 18:00:31 »

Muy buena guía Ariel ! Felicitaciones !  Smile
Muy útil para los que se inician, y los que no tanto, que se enriedan con los valores 104, 223 y notaciones de color extrañas.
Muy bueno.

Saludos
Mario
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Volveré y seré electrones. ¿En qué estoy jugando? Estoy construyendo un Transceptor para la banda de 33 cm (902Mhz-928Mhz) en FM/FSK (me falta muy poquito) y estoy construyendo otro Transceptor en 27Mhz en Neoteo. ESTO hice durante 2012 en NeoTeo, tal vez algo te sea útil. También te invito a visitar mi BLOG
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Ariel Palazzesi www.ucontrol.com.ar


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« Respuesta #2 : 12 de Diciembre de 2006, 18:06:40 »

Gracias Mario! No es la gran cosa, dado que no es un tema complicado, pero justamente: cuando empece con esto, no sabia que corno eran los numeritos o los colores de los condensadores, y me hubiese sido util tener algo asi a mano. Espero antes de la noche subir el de las resistencias y otro sobre diodos.
Saludos!
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« Respuesta #3 : 14 de Diciembre de 2006, 17:19:33 »

Me parece una aportación impecable y muy útil, gracias.
Sería buena cosa mientras no existe la opción de marcar como favoritos los post, chinchetear este tema y el de las resistencias. Podría ser una opción para no tener desperdigados estos pequeños tutoriales que son de tanta utilidad.

Saludos.
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« Respuesta #4 : 14 de Diciembre de 2006, 19:12:48 »

Hola Pelusac!
Cuando postee el resto que tengo preparados, armo un indice y desde ahi vas a poder accedera a todos. Mientras.... www.ucontrol.com.ar  Wink
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« Respuesta #5 : 15 de Diciembre de 2006, 20:09:38 »

Corregido....gracias por el dato. Borremos estos dos post. Wink
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Si cualquier habilidad que aprende un niño será obsoleta antes de que la use, entonces, ¿qué es lo que tiene que aprender? La respuesta es obvia:
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« Respuesta #6 : 23 de Agosto de 2008, 20:47:48 »

con respecto al calculo de la capacidad equivalente... creo q esta invertida la cosa:
en serie: 1/C=1/C1+1/C2+1/C3+...
en paralelo: C=C1+C2+C3+...

Saludos!
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« Respuesta #7 : 23 de Agosto de 2008, 20:55:36 »

hola muhachos, tiene razón nuestro amigo gera, los calculos para calcular la capacitancia total, se encuentran cruzados, fijate echale un ojo aitopes,... de todas formas está muy bueno . saludos  Cool
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« Respuesta #8 : 23 de Agosto de 2008, 21:00:57 »

Hola Ariel, coincido con los dos foristas anteriores en que esta cambiada la fórmula del calculo de la capacidad equivalente en serie y paralelo.

Otro pequeño gazapo es:

Si en lugar de conectar el condensador a una fuente de corriente continua lo conectamos a una de corriente alterna, veremos que la polarización de las placas debe variar al ritmo del sentido de la corriente entregada por la fuente. En el semiciclo positivo las armaduras se polarizaran de una manera, y durante el semiciclo negativo deberán polarizarse en forma inversa. El dieléctrico se ve obligado a cambiar su polarización al mismo ritmo, lo que genera tensiones en el. Si la frecuencia es muy elevada, el dieléctrico será incapaz de seguir los cambios a la misma velocidad, y su polarización disminuirá. De esto se deduce que la capacidad de un condensador disminuye cuando la frecuencia aumenta.

Lo que varia no es la capacidad, si no la reactancia del condensador (resistencia que presenta a la corriente alterna). Esta reactancia se representa por Xc

Un saludo
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