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Teoría 9 – Condensadores

11 agosto, 2013

¿Qué es un condensador? ¿para qué sirve? ¿qué aspecto tiene?

Se trata de un componente con gran importancia dentro de las aplicaciones eléctricas y electrónicas.   Tiene la capacidad de almacenar energía entre sus contactos.  En la práctica, un condensador lo forman dos placas conductoras enfrentadas una a otra y separadas por un material dieléctrico (un material aislante pero que deja pasar el campo eléctrico, que aumenta la capacidad del condensador y le da consistencia rígida)

condensador

Imagina dos placas separadas por una placa de otro metal conductor, si se establece un campo eléctrico entre ambas los electrones fluirán de una a otra pero la carga será conducida por el metal.  En cambio, si ambas placas estás separadas por un dieléctrico y se establece un campo eléctrico lo suficientemente fuerte, las cargas entre las placas se atraerán entre sí.

La unidad de medida de la capacidad de los condensadores es el faradio (1 F), que representa una carga de 1 culombio (1 C) cuando el condensador se encuentra sometido a una tensión de 1 voltio (1 V).  Hay una relación directa entre culombios y amperios, el primero equivale a una cantidad de 6.241.509.479.607.717.888 electrones, mientras que el segundo equivale a esa misma cantidad (1 C) moviéndose por un conductor en la unidad de tiempo (1 S).  Los condensadores con los que trabajaremos en nuestros proyectos raramente tendrán una capacidad del orden del faradio, sino que serán submúltiplos del mismo, generalmente microfaradios (µF), nanofaradios (nF) y picofaradios (pF)

Al aplicar tensión a los extremos de un condensador su curva de carga dependerá principalmente de la capacidad del mismo, la tensión máxima soportada, la constante del dieléctrico y el tiempo que se le aplicó la corriente.  Generalmente la velocidad de carga es rápida al principio y más lenta al final,

curva condensador

Velocidad de carga y descarga teórica de un condensador al aplicar un campo eléctrico entre sus contactos ( Q = carga)

Se dice que un condensador se comporta como un mal conductor para la corriente continua pero bueno para la alterna.  Esto es, si se aplica una corriente continua, una vez cargado el condensador se interrumpe el flujo de electrones hasta que éste sea descargado.  Sometido a una corriente alterna, los cambios de polaridad harán que se cargue y descargue continuamente.  El uso del condensador es variado, por ejemplo se emplea para reducir el “rizado” de corriente alterna en una fuente de alimentación o en conjunto con otros componentes (redes RC, LC…)  El efecto final observable en un condensador es el de comportarse como una pequeña batería capaz de almacenar carga eléctrica.  De hecho existe actualmente un tipo de condensadores, denominado supercondensadores que pueden llegar a almacenar del orden de los miles de faradios y que no se usan ya como condensador sino como batería; una de las ventajas de este tipo de supercondensadores es la velocidad de carga, que iría del orden de los segundos a los pocos minutos.

Tipos de condensadores y símbolos eléctricos:

condensadores 2

 

condensadores 1

condensadores 3

Los condensadores cerámicos, generalmente en forma de disco, se utilizan para capacidades bajas nanofaradios y picofaradios. Los electrolíticos tienen una polaridad que hay que respetar.  Se componen de dos láminas de material conductor separadas entre sí por un dieléctrico y enrolladas en forma de tubo.  El polo negativo se marca mediante un símbolo “-” o una muesca de color como vemos en ambos condensadores electrolíticos de los ejemplos. El polo negativo, en los condensadores nuevos, también se puede identificar por tener una patilla sensiblemente más corta.  Cuando se trata de controlar tensiones elevadas podemos encontrar también los condensadores de película de metal, como el de la segunda fotografía.  En la actualidad es común encontrarse componentes de montaje superficial (SMD) como los que se muestran en la última fotografía.  Ahí vemos uno cerámico, uno de tantalio y los electrolíticos.

En cuanto a la nomenclatura, algunos de ellos llevan impreso un código que especifica la capacidad (en µF para los electrolíticos y de tantalio y en picofaradios para los cerámicos y de película de metal)  Cuando se indican dos cantidades la segunda suele ser la tensión máxima que soporta el componente.  En este caso tenemos condensadores electrolíticos de 10 µF/50 V y de  22 µF / 16 V, condensadores de tantalio de 4,7 µF y 25 V, de película de metal de 100.000 pF (= 100 nF) y 400 V y dos condensadores cerámicos de 100 pF (códigos 101 y n10).

Respecto a la tensión máxima aplicada nunca hay que sobrepasar el límite especificado por el fabricante, de hecho conviene que la tensión del condensador sea al menos entre un 25% y un 50% mayor a la máxima que se tendrá en el circuito.  Esto garantizará un margen de seguridad y evitará que una sobrecarga destruya el componente.  Los condensadores electrolíticos suelen llevar una zona debilitada (unas muescas) por la que se abrirá en caso de que resulte perforado, como se puede ver aquí.

Los símbolos más usados para condensadores son estos:

condensadores4

El primero es el de un condensador sin polaridad, como puede ser un cerámico.  Los siguientes corresponden a condensadores con polaridad y generalmente se indica la de una de las placas.

 

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From → Electrónica

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