El condensador es un componente cuya función básica es almacenar carga eléctrica en cantidades limitadas, de manera que esta se pueda utilizar en ocasiones muy puntuales a modo de “fuente de alimentación alternativa”.
Los condensadores están conformado básicamente por placas metálicas conductoras separadas por un material aislante llamado dieléctrico, el cual puede ser de papel, cerámica, aire, mica, cuarzo o fibras sintéticas, entre otros. Ambas placas están conectadas a sus correspondiente patilla o terminal, que permite conectar el condensador a un circuito.
El valor de un condensador, expresa la habilidad que tiene para almacenar cargas eléctricas, dicha habilidad depende del tamaño de las placas y de la separación entre ellas, y se denomina capacidad.
La capacidad (C) de un condensador es su característica más importante y se puede definir como la relación normalmente de un valor constante que existe entre la cantidad de carga eléctrica (Q) que almacena en un momento determinado y el voltaje (V) que se le está aplicando en ese mismo momento. Concretamente, se define así:
Un condensador con mayor capacidad que otro almacenará más carga bajo el mismo potencial.
Un condensador con una determinada capacidad almacenará más carga cuanto mayor sea el voltaje aplicado (aunque en este sentido hay que tener en cuenta que todo condensador tiene un voltaje de trabajo máximo que suele venir impreso en el cuerpo del propio condensador más allá del cual se puede dañar, por lo que siempre se tendrá un máximo de carga almacenable).
La capacidad se mide en faradios (F), aunque la mayoría de condensadores con los que trabajaremos tienen una capacidad mucho menor (del orden de los milifaradios, microfaradios, nanofaradios o incluso picofaradios).
Dependiendo del tamaño del condensador, puede ser que el valor de su capacidad no pueda ser seriegrafiado tal cual sobre su cuerpo; en esos casos, se suele utilizar una secuencia de tres dígitos para indicar las dos primeras cifras del valor de la capacidad y luego su multiplicador.
Los condensadores fijos
Son aquellos que presenta un solo valor de capacidad entre sus terminales, y se clasifican en diferentes categorías según el material dieléctrico utilizado en su fabricación, es muy importante conocer las características de cada uno de ellos para usarlos de manera adecuada
Los condensadores fijos
Son aquellos que presenta un solo valor de capacidad entre sus terminales, y se clasifican en diferentes categorías según el material dieléctrico utilizado en su fabricación, es muy importante conocer las características de cada uno de ellos para usarlos de manera adecuada
No Polarizados
Los condensadores unipolares (no polarizados) pueden conectarse al circuito en ambos sentidos indiferentemente (al igual que las resistencias, por ejemplo). Pueden estar fabricados de muchos materiales, pero los más comunes son los de tipo cerámico (como el mostrado en la imagen). Por lo general, suelen tener una capacidad bastante menor que los condensadores polarizados.
Cerámicos
Son los más apropiados para el manejo de alta frecuencias. Se fabrican con capacidades entre 0,5pF y los 100nF
Condensadores de película plástica
Estos pueden ser de poliestireno, propileno, policabonato, estiroflex, milar, poliéster, etc. Son apropiados para el manejo de bajas o medias frecuencias y como condensadores de paso. Presentan pérdidas con frecuencias superiores a 1MHz. Se fabrican con capacidades altas y voltaje de hasta 1000V
Los condensadores unipolares (no polarizados) pueden conectarse al circuito en ambos sentidos indiferentemente (al igual que las resistencias, por ejemplo). Pueden estar fabricados de muchos materiales, pero los más comunes son los de tipo cerámico (como el mostrado en la imagen). Por lo general, suelen tener una capacidad bastante menor que los condensadores polarizados.
Cerámicos
Son los más apropiados para el manejo de alta frecuencias. Se fabrican con capacidades entre 0,5pF y los 100nF
Condensadores de película plástica
Estos pueden ser de poliestireno, propileno, policabonato, estiroflex, milar, poliéster, etc. Son apropiados para el manejo de bajas o medias frecuencias y como condensadores de paso. Presentan pérdidas con frecuencias superiores a 1MHz. Se fabrican con capacidades altas y voltaje de hasta 1000V
Condensadores de Papel
Su dieléctrico es papel parafinado y su capacidad está comprendida entre los 100pF y 1mF
Condensadores de mica
Son usados principalmente en aquellos circuitos que necesitan una gran estabilidad y altos voltajes. Se fabrica con capacidades comprendida entre 1pF y 100nF
Polarizados
Los condensadores polarizados son los que se han de conectar al circuito respetando el sentido de la corriente. Es decir, tienen un terminal “negativo” que siempre deberá conectarse al polo negativo del circuito, y otro terminal “positivo” que siempre deberá conectarse al polo positivo. Dicho de otra forma: su conexión se ha de realizar siempre en polarización directa. Es por ello que este tipo de condensadores no son válidos para ser usados en corriente alterna; de hecho, al conectarlos en polarización inversa son destruidos.
Su dieléctrico es papel parafinado y su capacidad está comprendida entre los 100pF y 1mF
Condensadores de mica
Son usados principalmente en aquellos circuitos que necesitan una gran estabilidad y altos voltajes. Se fabrica con capacidades comprendida entre 1pF y 100nF
Polarizados
Para distinguir un terminal del otro, podemos fijarnos en una franja pintada sobre el cuerpo del condensador, la cual indicará siempre el terminal negativo (de forma similar a lo que ocurría con los diodos).
Otra pista que podemos usar para lo mismo es fijarnos en que el terminal negativo es más corto que el positivo (al igual que ocurría con los LEDs).
Como características más reseñables, podemos decir que los condensadores polarizados tienen por norma una capacidad bastante elevada (de un valor mayor de 1 microfaradio), y, teniendo en cuenta el modo de fabricación, suelen ser de tipo electrolítico (como el mostrado en la imagen) o de tantalio.
Condensadores Electrolíticos
Son utilizados para filtros, desacople de baja frecuencia y como condensadores de paso. Su comportamiento no es bueno para altas frecuencias. Se fabrican con capacidades superiores a 1μF. Sobre su cuerpo se encuentran especificados su capacidad, tolerancia, temperatura y tensión máxima de trabajo, además de la indicación del terminal negativo.
En ocasiones se necesita usa un condensador electrolítico no polarizado, para ello conectaremos dos condensadores electrolíticos normales tal y como se indica en la siguiente figura, los diodos tienen la función de evitar el flujo de corrientes inversas.
Condensadores de Tantálio
Son utilizados como condensadores de paso en circuitos de baja frecuencia y se fabrica en forma de gota o tubulares, su ventaja es su reducido tamaño y llevan indicación del terminal negativo, ya que son polarizados
Los condensadores variables
Nos permiten obtener valores de capacidad entre un valor máximo y un valor mínimo preestablecidos por el fabricante. son accionados por medios mecánicos, pueden ser:
Ajustables
es decir una vez obtenido el valor que se buscaba, no se vuelve a tocar. Sus dieléctricos pueden ser de mica, vidrio, aire, cerámica o una combinación de ellos. Se basan en la variación de la superficie enfrentada entre las placas o las distancia que exista entre ellas. Son más frágiles y una vez ajustados, se fija para que no se muevan de nuevo. Son usados para compensar o ajustar pequeñas diferencias en la calibración de los equipos. Son conocidos como trimmer capacitivos y su capacidad es de muy poco picofaradios
Variables
es decir el usuario puede modificar su valor cada vez que quiera a través de un mando asequible al usuario.
La mitad de las láminas están fijas y la otra mitad son móviles a través de un eje, estás ultimas entran entre las ranuras de las que están fijas, variando así la superficie enfrentadas entre las láminas y por tanto varía la capacidad del condensados. Su dieléctrico suele ser aire y son bastante robustos. Sus valores están entre los 5pf y los 500pf y se usan en circuitos de sintonía de los receptores de radio
Vactores o Varicaps
Son condensadores variable en estado sólido, cuya capacidad no varía por medios mecánicos, sino que varía en función de un voltaje externo aplicado a sus terminales. Pueden proporcionar desde capacidades inferiores a 4pF (usados en Microondas) hasta capacidades superiores a 2000pF (para tareas de alta frecuencia), se usa principalmente en circuitos de sintonía de radio y televisión, circuitos multiplicadores de frecuencias, etc
Que debemos tener en cuenta a la hora de elegir un condensador
La Capacidad
Es la cantidad de electricidad que puede almacenar, su unidad es el Faradio, que es una unidad muy grande por lo que se elige en sus submúltiplos mF, uF, nF y pF.
La tolerancia
Nos indica los valores máximo y mínimo de capacidad que tendrá el condensador en la práctica.
La tensión
Nos indica el voltaje máximo que puede soportar sin destruirse.
El coeficiente de temperatura
Nos indica la variación de capacidad con el aumento de temperatura, se expresa ppm/ºC (partes por millón por grado centígrado) de pendiendo se de si la capacidad aumenta o disminuye, o permanece constante, puede ser positivo (P), negativo (N) o cero. Siempre que se reemplace un condensador el sustituto tiene que tener el mismo coeficiente de temperatura.
Uso que se le va a dar
Recuerda que todos los condensadores no responden de la misma forma a diferente señales de entrada, esto depende del dieléctrico. Ten siempre presente este aspecto antes de decidir un tipo en particular.
Como saber si un condensador está en buen estado
Este método solo es válido para condensadores relativamente grandes en capacidad
1.- Descargue el condensado poniendo sus pata en cortocircuito (saldrá una chispa)
2.- Seleccione en el polímetro el óhmetro en el rango más pequeño
3.- Conecte las puntas del polímetro a cada una de las patillas del condensador, si el condensador tiene polaridad, la punta negra al negativo y la roja al positivo.
Con estos pasos, tenemos cuatro posibles resultados
1.- Si el condensador está bueno, marcará infinito o 1. y enseguida descenderá hasta llegar a 0
2.- Si el condensador tiene fuga, marcará infinito o 1. y enseguida descenderá a 0, pero se quedará en un punto
ante de llegar a 0
ante de llegar a 0
3.- Si el condensador esta abierto, marcará infinito, 1. y no habrá variación
4.- Si el condensador está en corto, marcará 0 y no habrá variación
Funcionamiento de un condensador en corriente continua (DC)
Mientras el condensador no está conectado a una fuente, es neutro, no tiene ninguna carga.
Al conectar un condensador a corriente continua, no existirá circulación de corriente a través del mismo, debido al dieléctrico, pero si se produce una acumulación de cargas en las placas, es decir en la placa conectada al negativo habrá un aumento de electrones, mientras que en la placa conectada al positivo habrá una disminución de electrones, cargando así el condensador, que quedará cargado cuando la diferencia de potencial en el condensador sea igual a la diferencia de potencial en la fuente de alimentación. Durante este proceso la corriente está circulando por todo el circuito, pero no por mucho tiempo, debido a que el proceso de carga es muy rápido.
Mientras el condensador no está conectado a una fuente, es neutro, no tiene ninguna carga.
Al conectar un condensador a corriente continua, no existirá circulación de corriente a través del mismo, debido al dieléctrico, pero si se produce una acumulación de cargas en las placas, es decir en la placa conectada al negativo habrá un aumento de electrones, mientras que en la placa conectada al positivo habrá una disminución de electrones, cargando así el condensador, que quedará cargado cuando la diferencia de potencial en el condensador sea igual a la diferencia de potencial en la fuente de alimentación. Durante este proceso la corriente está circulando por todo el circuito, pero no por mucho tiempo, debido a que el proceso de carga es muy rápido.
Si se suspende el suministro de corriente continua la carga acumulada hasta ese momento se mantiene debido a la fuerza de atracción eléctrica entre las placas cargadas. Para descargar un condensado solo hace falta que se conecten las placas entre sí. Si se conecta en cortocircuito, es decir con un conductor las dos placas, se produce una corriente muy alta y muy corta, que genera una chispa y descarga el condensador. Pero si conectamos una carga entre las placas, por ejemplo una lámpara esta se encenderá por unos instantes con la corriente de las cargas acumuladas. El proceso de descarga es tan rápido como el proceso de carga.
Funcionamiento de un condensador en corriente alterna (AC)
Al conectar un condensador a la corriente alterna, durante medio ciclo la corriente pasará a través del circuito para cargar el condensador, y durante el medio ciclo descargará el condensador y lo cargar con polaridad opuesta. Cuando vuelva a cambiar el sentido de la corriente, se volverá a descargar y se cargará con la polaridad contraria, y así constantemente. Es decir que cuando conectamos un condensador a corriente alterna, este se cargará y descargará periódicamente, con la misma frecuencia y tensión que la corriente alterna que alimenta el circuito.
En general podemos decir que el condensador en corriente continua, bloquea el paso de la corriente y el corriente alterna permite el paso de la corriente.
La capacidad del condensador disminuye en función del aumento de la frecuencia, por eso en determinadas frecuencias solo puede usarse condensadores con determinados dieléctrico.
Conexión de los condensadores
Condensadores en Serie
Los condensadores pueden ser conectados en serie o en paralelo para conseguir un circuito con una capacidad equivalente. En concreto, si dos condensadores (C1 y C2) se conectan en serie, la capacidad equivalente es
es decir, menor que cualquiera de la de los condensadores individuales.
Condensadores en Paralelo
Si los dos condensadores se conectan en paralelo, la capacidad equivalente es
es decir, obtenemos una capacidad total mayor.
Un condensador completamente cargado, en circuitos de corriente DC, actúa como un interruptor abierto.
Un condensador completamente cargado, en circuitos de corriente DC, actúa como un interruptor abierto.
Usos de los condensadores
Los condensadores muchas veces se utilizan en los circuitos para proporcionar la llamada “alimentación de desvío” o “desacople” (en inglés, “by-pass” o “decoupling”). Esta alimentación es necesaria cuando un componente que normalmente no requiere de mucha intensidad de corriente para funcionar, ha de realizar de forma puntual un consumo tan elevado de electricidad que la fuente de alimentación ordinaria no es capaz de ofrecerla con la celeridad suficiente. Esto normalmente ocurre cuando dicho componente (un microcontrolador, por ejemplo) pasa de estar en estado desactivado a activado; en ese momento es cuando el condensador proporciona rápidamente la corriente transitoria necesaria al “soltar” la carga eléctrica que mantenía almacenada. Con este sistema de alimentación “alternativa”, se logra dar una rápida respuesta al pico de consumo del componente mientras que la fuente de alimentación puede ir volviendo a cargar otra vez el condensador (a un ritmo menor) de cara al próximo pico. Para utilizar un condensador que realice esta función, uno de sus terminales ha de conectarse lo más cerca posible de la entrada de alimentación del componente a “gestionar” (cuanto más lejos, menor es el efecto) y el otro terminal a la tierra del circuito. Valores típicos de un condensador “by-pass” son 0,1 μF o 0,01μF.
Otro uso muy frecuente de los condensadores es la eliminación del “ruido” de la señal de alimentación DC. Es decir, aunque una fuente sea etiquetada nominalmente como de 9 V, por ejemplo, en la realidad nunca ofrecerá esos 9 V exactos, sino que ese valor irá sufriendo variaciones más o menos amplias y aleatorias alrededor de su valor nominal. Por tanto, además de una alimentación DC tenemos siempre una pequeña alimentación AC alrededor de aquella. Dependiendo de la magnitud de esta alimentación AC (es decir, de las variaciones alrededor de los 9 V del ejemplo), podríamos llegar a tener un problema en nuestro circuito, porque aparecerían efectos de corrientes de tipo AC que no deseamos. Un condensador es capaz de estabilizar esas variaciones, permitiendo obtener de la fuente un valor de tensión más constante, gracias a que es capaz de regular convenientemente la carga que “suelta” o “acumula” en función del voltaje fluctuante al que es sometido. Para utilizar un condensador que realice esta función de estabilización de la señal (los cuales se suelen llamar “condensadores de filtro”), uno de sus terminales se ha de conectar al borne positivo de la fuente de alimentación y el otro terminal se ha de conectar al borne negativo. Un valor típico de un condensador de filtro es 0,1 μF. A mayores frecuencias de corriente AC, se necesitan condensadores de menor capacidad. Incluso se pueden conectar varios condensadores en paralelo de diferente capacidad, para filtrar diferentes frecuencias.
Realmente, los condensadores son usados en multitud de aplicaciones:
como baterías y memorias por su cualidad de almacenar carga
para realizar descargas rápidas (como la luz “flash” de una cámara fotográfica)
para mantener corrientes estables (como por ejemplo las generadas por un rectificador),
para evitar caídas de corriente puntuales en los circuitos (es decir, la función de “by-pass”),
para aislar partes de un circuito (cuando están completamente cargados).
