CAPACITORES

 

   

CAPACIDAD DE UN CONDUCTOR.

Cuando un conductor se carga, es decir, se le comunica una carga eléctrica, adquiere un cierto potencial, que depende de consideraciones geométricas (de su forma). Pues bien;  a la relación entre carga y potencial se le llama CAPACIDAD  de ese conductor.

 Podemos entonces definir una magnitud llamada CAPACITANCIA o CAPACIDAD, como la relación entre la carga almacenada (Q) y la tensión a la que se encuentra (V).

Escribimos entonces:

C = Q / V

Un conductor que, con la misma carga que otro, adquiera menor potencial, tendrá más capacidad que el segundo, y viceversa. 

La unidad de capacidad es el FARADIO. El faradio es una unidad tan sumamente grande que no resulta en absoluto práctica.. 

Los submúltiplos del Faradio son: 

·        El microfaradio (m F) = 0,000001 F. (10-6 F )

·        El nanofaradio (nF) = 0,000000001 F. (10-9 F)

·        El picofaradio (pF) = 0,000000000001 F. (10-12 F)

Cuando se da la capacidad en "K", no quiere decir Kilofaradio, sino Kilopicofaradio (1000 picofaradios); y como 1000 picofaradios es igual a 1 nanofaradio, cuando alguien nos dice que un capacitor tiene 4K7, nos está diciendo que tiene 4,7 kilopicofaradio, que es lo mismo que decir 4,7 nanofaradio.

Recuerde: Los dispositivos que almacenan cargas eléctricas se denominan CAPACITORES.

En un Capacitor la relación carga / tensión es constante y se llama CAPACITANCIA, y su unidad es el Faradio.

Símbolos

TIPOS DE CAPACITORES:

CAPACITORES FIJOS

Estos capacitores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su valor no se puede modificar. Sus características dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado.

De esta forma podemos distinguir los siguientes tipos:

Cerámicos. Plástico. Mica. Electrolíticos. De doble capa eléctrica.

Capacitores cerámicos

El dieléctrico utilizado por estos capacitores es la cerámica, siendo el material más utilizado el dióxido de titanio. Este material confiere al capacitor grandes inestabilidades por lo que en base al material se pueden diferenciar dos grupos:

Grupo I: caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y casi constante.

Grupo II: su coeficiente de temperatura no está prácticamente definido y además de presentar características no lineales, su capacidad varía considerablemente con la temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento. Las altas constantes dieléctricas características de las cerámicas permiten amplias posibilidades de diseño mecánico y eléctrico.

Las especificaciones de estos Capacitores son aproximadamente las siguientes:

·         Capacitancias en la gama de 0,5 pF hasta 470 nF

·         Tensión de trabajo desde 3 V. a 15.000 Volts o más.

·         Tolerancia entre 1% y 5%

·         Relativamente chicos en relación a la Capacitancia.

·         Amplia banda de tensiones de trabajo.

·         Son adecuados para trabajar en circuitos de alta frecuencia.

·         Banda de tolerancia buena para aplicaciones que exigen precisión.

Capacitores cerámicos

Capacitores de plástico

Estos capacitores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas temperaturas de funcionamiento.Según el proceso de fabricación podemos diferenciar entre los de tipo k y tipo MK, que se distinguen por el material de sus armaduras (metal en el primer caso y metal vaporizado en el segundo).

Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales:

KS: styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como dieléctrico.

KP: formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno.

MKP: dieléctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado.

MKY: dieléctrico de polipropileno de gran calidad y láminas de metal vaporizado.

MKT: láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de polietileno (poliéster).

MKC: makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el dieléctrico.

A nivel orientativo estas pueden ser las características típicas de los capacitores de plástico:

TIPO CAPACIDAD TOLERANCIA TENSION TEMPERATURAKS 2pF-330nF +/-0,5% +/-5% 25V-630V -55ºC-70ºCKP 2pF-100nF +/-1% +/-5% 63V-630V -55ºC-85ºC

MKP 1,5nF-4700nF +/-5% +/-20% 0,25KV-40KV -40ºC-85ºCMKY 100nF-1000nF +/-1% +/-5% 0,25KV-40KV -55ºC-85ºCMKT 680pF-0,01mF +/-5% +/-20% 25V-630V -55ºC-100ºCMKC 1nF-1000nF +/-5% +/-20% 25V-630V -55ºC-100ºC

Capacitores de mica

El dieléctrico utilizado en este tipo de capacitores es la mica o silicato de aluminio y potasio y se caracterizan por bajas pérdidas, ancho rango de frecuencias y alta estabilidad con la temperatura y el tiempo.

Capacitores electrolíticos

En estos capacitores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está constituida por un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos valores capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los casos son polarizados.

Podemos distinguir dos tipos:

Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de aluminio y el electrolito de tetraborato armónico. Electrolíticos de tántalo: el dieléctrico está constituido por óxido de tántalo y nos encontramos con

mayores valores capacitivos que los anteriores para un mismo tamaño. Por otra parte las tensiones nominales que soportan son menores que los de aluminio y su costo es algo más elevado.

Las principales características de los capacitores electrolíticos son:

Capacitancia en la gama de 1uF a 220.000 uF. Tensiones de trabajo entre 2 y 1.000 V. Tolerancia entre –20% y +50%, generalmente. La corriente de fuga es relativamente alta o sea que la aislamiento no es excelente. Son polarizados, se debe respetar la polaridad. La capacidad aumenta a medida que el capacitor envejece. Tienen una duración limitada. La Capacitancia varía ligeramente con la tensión. Los capacitores electrolíticos no se usan en circuitos de alta frecuencia, se usan en circuitos de

baja frecuencia, uso general y corriente continua.

Capacitor electrolítico: Tiene polaridad, normalmente se marca el negativo con el signo - .  El terminal negativo es el de menor longitud.

Hay que asegurarse de no conectar el  capacitor entre dos puntos del circuito cuya tensión supere la máxima que soporta el capacitor.

Capacitores de doble capa eléctrica

Estos capacitores también se conocen como supercapacitores o CAEV debido a la gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los capacitores convencionales en que no usan dieléctrico por lo que son muy delgados. Las características eléctricas más significativas desde el punto de su aplicación como fuente acumulada de energía son: altos valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja, alta resistencia serie, y pequeños valores de tensión.

CAPACITORES VARIABLES Y AJUSTABLES

Estos capacitores presentan una capacidad que podemos variar entre ciertos límites. Igual que pasa con las resistencias podemos distinguir entre capacitores variables, su aplicación conlleva la variación con cierta frecuencia (por ejemplo sintonizadores); y capacitores ajustables o trimmers, que normalmente son ajustados una sola vez (aplicaciones de reparación y puesta a punto).La variación de la capacidad se lleva a cabo mediante el desplazamiento mecánico entre las placas enfrentadas. La relación con que varían su capacidad respecto al ángulo de rotación viene determinada por la forma constructiva de las placas enfrentadas, obedeciendo a distintas leyes de variación, entre las que destacan la lineal, logarítmica y cuadrática corregida.

                                   

Capacitor Ajustable: Trimmer                                Capacitor Variable: Tandem

          Ambos Capacitores poseen dieléctrico de aire.                                                      

IDENTIFICACIÓN DE CAPACITORES

Vamos a disponer de un código de colores, cuya lectura varía según el tipo de condensador, y un código de marcas, particularizado en los mismos. Primero determinaremos el tipo de condensador (fijo o variable) y el tipo concreto dentro de estos.Las principales características que nos vamos a encontrar en los capacitores van a ser la capacidad nominal, tolerancia, tensión y coeficiente de temperatura, aunque dependiendo de cada tipo traerán unas características u otras.En cuanto a las letras para la tolerancia y la correspondencia número-color del código de colores, son lo mismo que para resistencias. Debemos destacar que la fuente más fiable a la hora de la identificación son las características que nos proporciona el fabricante.

Capacitores cerámicos tipo placa, grupo 1 y 2.

Capacitores cerámicos tipo disco, grupo 1.

Capacitores cerámicos tipo disco, grupo 2.

 

Capacitores cerámicos tubulares.

CÓDIGO DE COLORES

CÓDIGO DE MARCAS

 

 

                                     Capacitor de 100 nF con diferentes códigos                           Capacitor de 22 nF con diferentes códigos.

Capacitores de plástico.

CÓDIGO DE COLORES

CÓDIGO DE MARCAS

Capacitores electrolíticos

Estos capacitores siempre indican la capacidad en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios. Dependiendo del fabricante también pueden venir indicados otros parámetros como la temperatura y la máxima frecuencia a la que pueden trabajar.Tenemos que poner especial atención en la identificación de la polaridad. Las formas más usuales de indicación por parte de los fabricantes son las siguientes:

Capacitores de tantalio

Actualmente estos capacitores no usan el código de colores (los más antiguos, si). Con el código de marcas la capacidad se indica en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios. El terminal positivo se indica con el signo +:

 

Estos capacitores electrolíticos de tantalio, tienen un costo más elevado, debido a que poseen mejores características y tienen mayor precisión y estabilidad.

LECTURA DE CONDENSADORES

Uno de los mayores problemas entre los principiantes en el área de la electrónica, sin duda es la lectura del "enigmático" mundo de los capacitores. Ya hemos vistos como muchos montajes han sido afectados por este inconveniente que ocaciona aveces un mal funcionamiento debido justamente a la utilización de valores errados en capacitores cerámicos, y todo gracias a la mala lectura de sus códigos.

En la lectura de valores de capacitores se usan diferentes submúltiplos de la unidad básica denominada Farad (F) la cual es la unidad de capacidad.

Los submúltiplos más comúnes son:

- El microfarad (uF) equivalente a la millonésima parte de un Farad, es decir, 10^-6F (0.000001 F).

- El nanofarad (nF) equivalente a la billonésima parte de un Farad, es decir, 10^-9F (0.000000001 F).

- El picofarad (pF) equivalente a la trillonésima parte de un Farad, es decir, 10^-12F (0.000000000001 F).

Para convertir una unidad en otra podemos consultar la siguente tabla:

Para convertir en multiplique por:microfarad nanofarad 1000nanofarad picofarad 1000microfarad picofarad 1 000 000nanofarad microfarad 0.001picofarad nanofarad 0.001picofarad microfarad 0.000 001

 

Los capacitores cerámicos, de poliéster y de polipropileno pueden venir en capacidades que van desde 1 pF hasta 1 uF. Existen varios tipos de marcación sobre la superficie del capacitor.

En capacitores con valores pequeños, el valor dado sería en picofarads y va desde 1 pF hasta 4700pF. Ej.:

Fig. (a) Fig. (b) Fig. (c)

47pF - 5% 4.7 pF - 20% 4700 pF - 100%

La "letra" representa la tolerancia, pero debemos tener cuidado con la letra k, pues en este caso la "K" mayúscula significa "kilo" o x 1000.

Letra ToleranciaF 1%H 3%k 10%S +50%/-20%P +100%/-0%G 2%J 5%M 20%Z +80%/-20%

En algunos capacitores aveces se consiguen letras adicionales referidas a características de temperatura y variación máxima de capacidad.

Estas características normalmente se representan con tres letras y estan debajo de la capacidad.

Hay otras formas posibles de marcado de capacidad en un capacitor cerámico, por ejemplo usted puede conseguir la expresión directa del valor seguido de la letra "n" la cual indíca el submúltiplo nanofarad. La letra seguida a la "n" es la tolerancia. Por ejemplo, 22nZ sería 22 nanofarad y 80% de tolerancia, aveces podemos conseguir seguido de este valor otro que indíca la tensión de trabajo del capacitor, por ejemplo 50V (fig. d).

Fig. (d) Fig. (e) Fig. (f)

22 nF - 1% 0.01 uF 32 Voltios 0.05 uF 50 Voltios

El código más confuso para los lectores es el de tres cifras (figuras g, h, i). Para esta configuración la tercera cifra indica la cantidad de ceros que debemos agregar o lo que es lo mismo, el factor de multiplicación. Por ejemplo, para la fig. (g) el valor corresponde a 220000 pF. Para la fig. (h) el valor es 100000 pF. Para la fig. (i) el valor es 3300 pF.

Fig. (g) Fig. (h) Fig. (i)

220000 pF - 80% 100000 pF - 80% 3300 pF