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A diferencia de los primeros condensadores la evolución de la tecnología ha ido reduciendo su tamaño, dimensiones y propiedades, los condensadores modernos son compactos y eficientes, incluso con volúmenes centenares de veces menores que los primeros y capacidades cientos de veces mayores o tan solo una pequeña fracción.
Estos son pues los condensadores (capacitores) que encontramos en los dispositivos eléctricos o electrónicos actuales y que pueden variar muchísimo en forma y valor.
En este artículo conoceremos que sucede cuando conectamos varios condensadores entre sí y los distintos tipos que encontramos en la práctica. Asociación de condensadores Podemos obtener un efecto mayor o menor de almacenamiento de cargas, según asociemos distintos condensadores, del mismo modo que obtenemos efectos diferentes de resistencias al asociar varias de ellas, según en qué modo. Así pues, como estas, los condensadores pueden conectarse en serie o en paralelo. Asociación de condensadores en paralelo Decimos que dos o más condensadores están asociados en paralelo cuando sus armaduras están conectadas de la manera siguiente: las armaduras positivas están conectadas entre sí para formar la armadura positiva equivalente al condensador; las armaduras negativas están conectadas entre sí y forman la armadura negativa equivalente al condensador, según muestra la imagen 2.
Veamos que en esas condiciones los condensadores quedan sometidos todos a la misma tensión (V) cuando se cargan. Las cargas dependen de las capacidades. La capacidad equivalente en esta asociación está dada por la suma de las capacidades asociadas.
C = C1 + C2 + C3 + ... + Cn (7) Se pueden deducir las siguientes propiedades de la asociación de condensadores en paralelo:
Asociación de condensadores en serie En la asociación en serie de condensadores la armadura positiva del primero pasa a ser la armadura positiva del equivalente; la negativa del primero se une a la positiva del segundo; la negativa del segundo da la positiva del tercero y así sucesivamente hasta que la negativa del último queda como la armadura negativa del condensador equivalente. Podemos ver como se conectan en la imagen 3.
Si conectamos de esta manera un conjunto cualquiera de condensadores (aún de valores totalmente diferentes) ocurre un proceso de inducción de cargas, de modo que todas las armaduras quedan con las mismas cantidades como vemos en la imagen 4.
Según el valor del condensador (capacidad) la tensión hallada tendrá valores diferentes. Puede darse la fórmula:
C1 = Q/V1; C2 = Q/V2; C3 = Q/V3... Cn = Q/Vn Como la suma de las tensiones de estos condensadores asociados debe ser la tensión en las armaduras del condensador equivalente; podemos escribir: V = V1 + V2 + V3 + ... + Vn Reemplazando el valor de V en cada una de las expresiones de capacidad: V = Q/C1 + Q/C2 + Q/C3 + ... + Q/Cn Sacando Q como factor común: V = Q (1/C1 + 1/C2 + ... + 1/Cn) Dividiendo por Q ambos miembros de la igualdad, tenemos: V/Q = 1/C1 + 1/C2 = + 1/C3 V/Q = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... + 1/Cn Pero: V/Q es 1/C Luego: 1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... + 1/Cn De esta fórmula podemos deducir las siguientes propiedades de la asociación en serie de condensadores:
Casos particulares de especial interés: Dos casos son interesantes en las asociaciones en serie y en paralelo de condensadores. Cuando los condensadores son iguales, la asociación puede tener la capacidad equivalente calculada con más facilidad por las fórmulas siguientes: Serie: C = C1/n Donde: C es la capacidad equivalente. C1 es el valor de cada uno de los condensadores asociados. n es el número de condensadores. Paralelo: C = n x C1 Donde: C es la capacidad equivalente. C1 es el valor de cada uno de los condensadores asociados. n es el número de condensadores. El problema del aislamiento Ningún dieléctrico es perfecto. No existe un aislante perfecto, lo que significa que ningún condensador puede mantener indefinidamente la carga de sus armaduras. Una resistencia, por grande que sea, deja pasar una cierta corriente y una corriente es un flujo de cargas que acaba por descargar el condensador. Un condensador que tenga una resistencia por debajo de los límites tolerados en las aplicaciones prácticas se dice que tiene una "fuga". Condensadores de papel y aceite Suelen encontrarse muchos aparatos antiguos, principalmente en radios y televisores de válvulas. Son condensadores tubulares de papel o aceite (el tipo viene marcado normalmente en el componente) y se usan principalmente en los circuitos de bajas frecuencias y corrientes continuas. Para fabricar estos condensadores se enrollan alternadamente dos hojas de aluminio que forman el dieléctrico y se coloca entre ellas un aislante que puede ser una tira de papel seco (en el tipo de papel) o de papel embebido en aceite (en el caso de los condensadores de aceite). Estos condensadores presentan dos especificaciones:
Los condensadores de papel y aceite pueden tener hasta una tolerancia de 10% a 20% y presentan las siguientes características principales:
Condensadores de poliéster y policarbonato
El poliéster y el policarbonato son termoplásticos que presentan excelentes propiedades aislantes y buena constante dieléctrica, por lo que sirven para la fabricación de condensadores. En el tipo plano, las armaduras se depositan en las caras de una película de dieléctrico, entonces se obtiene una estructura que recuerda la asociación de muchas capas de condensadores planos. En la disposición tubular, un filme de poliéster o de policarbonato tiene en sus caras, depositada, una fina capa de conductor (aluminio) que hace las veces de dieléctrico. Las especificaciones fundamentales de estos condensadores son:
Otras características de interés son:
Condensadores de poliestireno El poliestireno también es un termoplástico que tiene excelentes propiedades aislantes y puede aparecer con nombres diversos según el fabricante, como: Styron, Lustrex, Rexolite, Polypenco. En la clasificación de la imagen 6 vemos el aspecto de estos condensadores que pueden tener estructura plana o tubular.
Las especificaciones básicas son:
Otras características importantes de estos condensadores son:
Estos condensadores son especialmente indicados para los circuitos de RF (radiofrecuencia) y aplicaciones que exijan alta estabilidad. Condensadores cerámicos La cerámica presenta excelentes propiedades dieléctricas, pero no puede enrollarse ni doblarse como los aislantes plásticos. Pero aun así tenemos una buena variedad de condensadores cerámicos, como se ve en la Imagen 7.
Las especificaciones de estos condensadores son:
Otras características de importancia son:
Estos condensadores junto a los nuevos modelos con tecnología de miniaturización smd son de los más utilizados en las aplicaciones prácticas de electrónica y se los encuentra en los circuitos de altas frecuencias, audio y también de corriente continua. Condensadores electrolíticos Los condensadores electrolíticos o electrolíticos de aluminio son, de todos, los que tienen una técnica de construcción muy diferente y es por eso que se los encuentra en una gama de valores muy determinada. En la imagen 8 tenemos la construcción interna típica de un condensador electrolítico de aluminio. En contacto con una sustancia electrolítica, el aluminio es atacado y se forma en su superficie una película aislante. Este material presenta una constante dieléctrica muy alta, pero su espesor es de sólo milésimas de milímetro, lo que garantiza la obtención de capacidades muy elevadas.
Los condensadores electrolíticos tienen una característica más en relación a los otros condensadores: la armadura positiva debe cargarse siempre con cargas de ese signo. Si hubiera inversión de las armaduras, podría destruirse la película dieléctrica y quedar inutilizado el condensador.
Las principales características son:
En la imagen 9 vemos algunos tipos comunes de condensadores electrolíticos, donde obsérvese su polaridad.
Otras características importantes de estos condensadores son:
Los condensadores electrolíticos no se usan en circuitos de altas frecuencias; se usan en circuitos de frecuencias bajas, uso general y corriente continua. Condensadores variables y ajustables En determinadas aplicaciones, necesitamos disponer de condensadores cuya capacidad pueda ser alterada en una cierta franja de valores, por motivos diversos. Podemos dar el ejemplo de un proyecto en el que el funcionamiento, por ser crítico, no nos permite establecer con exactitud cuál es la capacidad que necesitamos para llevar el circuito al comportamiento deseado. Podemos calcular con cierta aproximación el valor de esta capacidad y después ajustar su valor para tener el comportamiento deseado. En este caso precisamos un condensador ajustable o regulable. Otra aplicación es el caso en que durante el funcionamiento del aparato debemos cambiar la capacidad de un condensador para que cambie el comportamiento según nuestras necesidades. Es el caso en el que debemos usar un condensador variable, como en la sintonía de un aparato de radio para cambiar de estación en el momento querido. Separamos entonces los condensadores que pueden cambiar de valor según nuestra voluntad en 2 grupos. 1) Los condensadores regulables, en los que prácticamente sólo alteramos la capacidad una vez, para llegar al punto deseado de funcionamiento y dejarlo después de esta manera, indefinidamente. 2) Los condensadores variables en los que alteramos continuamente la capacidad, siempre que deseamos alterar el funcionamiento del circuito. Condensadores regulables Tal como estudiamos, la capacidad presentada por un condensador depende de algunos factores:
Como vemos en la imagen 10 podemos variar la capacidad de un condensador si alteramos cualquiera de esos factores, existiendo algunos en los que esa tarea resulta más fácil.
En el caso de los condensadores ajustables o regulables, podemos variar la capacidad para modificar dos de esos factores, según el tipo de componente. El tipo más común de condensador ajustable es el "trimmer" de base de porcelana, que tiene la construcción que se muestra en la imagen 11.
En este trimmer tenemos una base de porcelana en la que están montadas dos placas (armaduras), una de las cuales es fija y la otra móvil. El dieléctrico es una fina hoja de plástico o mica, colocada entre las armaduras. Un tornillo permite el movimiento de la armadura móvil, para que se aproxime o aleje de la armadura fija. Con la aproximación (menor distancia) tenemos una capacidad mayor y con el alejamiento (distancia mayor) tenemos una capacidad menor, estos condensadores permiten variaciones de capacidad en una proporción de 10:1.
Es común tener un condensador de este tipo en que la capacidad mínima obtenida es de 2pF y la máxima de 20pF, al pasar de la posición del tornillo totalmente flojo (desatornillado - alejamiento máximo) a la de fuertemente apretado (alejamiento mínimo). Los trimmers resultan especificados por la banda de capacidades en que se encuentran. Un trimmer 2- 20pF es un trimmer en el que podemos variar la capacidad entre esos dos valores. Un problema que hay que analizar en este tipo de condensador es que el ajuste excesivo del tornillo o también problemas mecánicos, no permiten una precisión de ajuste muy grande, lo que lleva a que se usen en casos menos críticos. Para los casos más críticos existen trimmers de precisión. ¿Donde usar los trimmers? Existen casos en los que necesitamos regular el punto de funcionamiento de un circuito después de haberlo montado, sin que sea posible establecer la capacidad exacta que debemos usar, con antelación, como para poder usar un condensador fijo. Normalmente los trimmers aparecen en los circuitos que operan en frecuencias elevadas, como receptores y transmisores, en los que es preciso hacer un ajuste del punto de funcionamiento de circuitos que determinan la frecuencia de operación. Encontramos los trimmers en los siguientes tipos de aparato: Radio, Transceptores, Transmisores, Generadores de señales, Osciladores de alta frecuencia Tensión de trabajo Del mismo modo que los condensadores fijos, los trimmers también tienen limitaciones en relación a la tensión máxima que puede existir entre sus armaduras. Tensiones mayores que las especificadas por los fabricantes pueden causar la ruptura del material usado como dieléctrico y así inutilizar el componente. Condensadores variables El principio de funcionamiento de los condensadores variables es el mismo que el de los trimmers. La diferencia está en el hecho de tener un acceso más fácil al conjunto de placas móviles de modo que alteramos la capacidad en cualquier momento. En la imagen 12 tenemos un condensador variable común, del tipo denominado "con dieléctrico de aire", pues ningún aislante especial existe entre las placas del conjunto móvil y fijo.
El conjunto de placas móviles se acciona mediante un eje, para penetrar en el conjunto de placas fijas en forma recta:
Las dimensiones de las placas fijas y móviles, además de su cantidad y separación, determinan la variación de capacidad que se puede obtener: teóricamente, la variación debiera estar entre 0 y un cierto valor máximo dado por la cantidad de placas y otros factores. Y con las placas todas abiertas (armadura móvil) todavía con un efecto residual se manifiesta una cierta capacidad. Esta capacidad se denomina residual y está especificada en los manuales de los fabricantes. Banda de valores Básicamente, los condensadores variables se encuentran en dos franjas de valores determinadas por las aplicaciones más comunes.
Con estos dos artículos ya tenemos una aproximación más que suficiente para entender el funcionamiento de un condensador y reconocer los principales tipos. Ya en la tercera y última parte, nos adentraremos en su uso práctico e identificar sus capacidades en el mundo real. Autor: Manuel Castelló Reconocimientos: Las fotografías de películas, series, videojuegos o música son propiedad de los artistas, productoras y/o distribuidoras correspondientes. Excepto allí donde se establezcan otros términos, el contenido de esta página se publica bajo Licencia Creative Commons, así cualquier obra de terceros con variantes de esta licencia u otras, como otras autorizaciones de contenido de terceros debe respetar las condiciones en cada caso particular donde se especifique en la información adicional sobre Reconocimientos y más información sobre la obra gráfica
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