Condensador

Condensador:

Los condensadores son componentes capaces de almacenar una determinada cantidad de  carga eléctrica.

La constitución de un condensador consiste en dos superficies conductoras(llamadas armaduras) puestas enfrente una de otra y aisladas entre sí por un material dieléctrico.

La capacidad de almacenar carga de un condensador es directamente proporcional a la superficie de las placas conductoras e inversamente proporcional a la distancia que las separa, que depende también del material que se utiliza como dieléctrico.

Al aplicar entre las dos placas de un condensador una diferencia de potencial se desprenden electrones de una de las placas y se depositan en la otra, siendo la carga en cada instante la misma en cada una de las placas pero de signo contrario.

condensado

La relación entre la carga eléctrica que adquieren las armaduras del condensador y el voltaje aplicado se denomina capacidad.

Formula Capacidad

La capacidad de un condensador se mide en FARADIOS (F) donde:

faradios

 El culombio o coulomb es la unidad derivada del SI para la medida de la magnitud física “cantidad de electricidad” (carga eléctrica).

 Energía almacenada en un condensador:

Al desprenderse electrones de una de las placas y depositarse en la otra, la primera queda cargada positivamente a la vez que la otra adquiere carga negativa lo que hace que se establezca una d.d.p entre ambas.

La energía almacenada, se puede expresar en términos del trabajo realizado por la batería. El voltaje representa la energía por unidad de carga, de modo que el trabajo para mover un elemento de carga dq desde la placa negativa a la placa positiva es igual a Vab*dq, donde Vab es el voltaje sobre el condensador. El voltaje es proporcional a la cantidad de carga que ya está en el condensador. La energía almacenada en función de la tensión alcanzada entre sus placas es:

julios

Carga y descarga de un condensador:

Cuando un condensador descargado se conecta a una d.d.p se produce una pequeña corriente a través de este que dura hasta que la carga acumulada entre las placas crea una d.d.p igual a la del generador. En el momento que desaparezca la d.d.p externa del condensador comienza una circulación de corriente hasta que la tensión del condensador se hace cero.

La corriente a través del condensador es máxima en el momento de iniciarse el proceso de carga y disminuye a medida que este va cargándose,  de tal modo que en pocos segundos podemos considerar que la corriente es nula, es por esto que decimos que el condensador se comporta(después del pequeño tiempo de carga) como un circuito abierto.

La constante de tiempo Τ(tau) nos indica la rapidez que se producen los procesos de carga y descarga del condensador.

Τ = R*C. Se considera que el condensador está cargado completamente para 5Τ(carga exacta: 99.33%)

Clasificación de los condensadores:

Tenemos dos tipos de condensadores. Los fijos y los variables.

Los condensadores fijos los podemos clasificar por el tipo de dieléctrico utilizado:

  • Mica.
  • Papel.
  • Styroflex.
  • Poliéster.
  • Cerámicos.
  • Polipropileno.
  • Policarbonato.
  • Electrolíticos de aluminio.
  • Electrolíticos de tántalo.

Como todos los componentes electrónico los condensadores poseen una serie de características técnicas, mediante las cuales es posible seleccionar el que resulte mas adecuado para un circuito determinado.

  • Valor capacitivo.
  • Tolerancia.
  • Tensión máxima de trabajo.

Los símbolos representativos de los condensadores son:

simbolos condensadores

condensadores

 Valor capacitivo:

La capacidad de almacenamiento de electricidad se expresa en FARADIOS(F), sin embargo, debido a que esta unidad resulta muy grande en la práctica que se emplean los siguientes submúltiplos:

  • Microfaradio(μF) = 1×10-6F.
  • Nanofaradio (nF) = 1×10-9F.
  • Picofaradios (pF) = 1×10-12F.

Para ver todas las unidades del sistema internacional aquí tenéis un enlace donde se muestran todas, UNIDADES SISTEMA INTERNACIONAL.

Al igual que las resistencias los condensadores tienen un código de colores para poder identificarlos y conocer su valor, si bien hay diversos tipos de condensadores que tienen una nomenclatura especial utilizando una determinada numeración.

Cada color corresponde a un número, indicando una cifra y/o el factor multiplicador, siendo idéntica al de las resistencias, difiere en este caso la tolerancia que debemos acudir a la tabla de identificación del condensador que tenemos, dado que hay muchos tipos de condensadores y cada uno utiliza un orden distinto para leer bandas de color.

Aquí os mostramos una buena tabla muy interesante para comparar y conocer uno mismo el valor en diferentes unidades y nomenclaturas:

tabla

Tolerancia:

El valor real de un condensador al igual que decíamos del de una resistencia no es exactamente el que viene marcado por el fabricante sino que varía entre ciertos límites marcados por la tolerancia.

La gama de tolerancias para los condensadores de tipo utilizado es la siguiente:

  • Mica                                 0.5% – 20%.
  • Papel                                5%, 10%, 20%.
  • Styroflex                          2.5%, 5%, 10%.
  • Película de poliéster       5%, 10%, 20%.
  • Poliéster metalizado       5%, 10%, 20%.
  • Cerámicos                        2%, 5%, 10%.
  • Electrolíticos                    10% a 50%.

Tensión máxima de trabajo:

Es la última de las características más importantes que vamos a tratar sobre los condensadores aunque no por ello es la menos importante, es una magnitud que tenemos que tener muy en cuenta a la hora de elegir el condensador adecuado, ya que va a evitar que el componente se dañe si se sobrepasa la tensión máxima marcada.

Al aplicar en los terminales del condensador una tensión en alterna debemos asegurarnos que su tensión de pico no sobrepase el valor nominal indicado.

La tensión de pico es el máximo valor que tiene la señal de alterna.

voltios pico

Hay que destacar que en muchos casos la tensión nominal desciende al aumentar la frecuencia, por lo que nos debemos asegurar que nuestro condensador trabaje en condiciones óptimas de tensión y frecuencia.

Agrupación de condensadores:

Al igual que las resistencias los condensadores podemos agruparlos de dos formas distintas en serie o en paralelo.

serie-paralelo cond

Asociación serie:

serie cond

 Como ya sabemos por el circuito pasa una única corriente y es por ello que:

QT=Q1=Q2=Q3

Luego:

VT= V1+V2+V3

Y como sabemos de antes que V=Q/C obtenemos:

for-serie

De aquí obtenemos que la Capacidad equivalente a un asociación de N condensadores en serie es:

fin serie cond

Asociación en paralelo:

paraleleo capa

Sabemos que Q=C*V y del circuito obtenemos que Q=Q1 + Q2 + Q3

Sustituyendo obtenemos que: CT = C1 + C +C3

Es decir la capacidad equivalente de la asociación en paralelo de N condensadores es:

CT = C1 + C2 + C3 + Cn

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