Descubre todo sobre la Función de un Condensador

La función de un condensador, permite que se puedan utilizar en prácticamente todas las áreas de la electrónica y efectúan una variedad de tareas diferentes. Aunque los condensadores funcionan de la misma forma, independientemente de la aplicación o el uso de los condensadores, existen varias funciones diferentes para los condensadores en los circuitos. Si deseas saber más acerca de este tema continua leyendo este interesante artículo…

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Función de un condensador

La función principal de un condensador es el almacenamiento de energía. Los condensadores son muy frecuentes en muchos componentes electrónicos y vienen en diferentes tamaños con distintas capacidades. Los condensadores acumulan energía eléctrica cuando están conectados a una batería o algún otro circuito de carga. Generalmente, se colocan en componentes electrónicos y se utilizan para conservar una fuente de alimentación mientras el dispositivo está desenchufado y sin batería por un corto tiempo.

La energía dentro del capacitor impide la pérdida de datos, un ejemplo de esto es la RAM de una computadora. El condensador posee dos placas metálicas que están apartadas por algún tipo de aislamiento. Las placas acumulan la energía hasta que se necesita. Hay diferentes tipos de condensadores, entre los que podemos mencionar:

  • Electrolito axial: es pequeño, de baja tensión, y un condensador de uso general.
  • Disco cerámico de alta tensión: es de pequeño tamaño con alta tolerancia.
  • Electrólisis de alto voltaje: es utilizado en fuentes de alimentación.
  • Polipropileno metalizado: de tamaño pequeño, apropiado para hasta 2 microfaradios.
  • Multi-capa: de montaje superficial, con alta capacitancia.

La capacitancia se refiere a la cantidad de capacidad de acumulación disponible. La capacitancia se mide habitualmente en la unidad faradio, que es el equivalente a un coulomb por voltio. Un coulomb es la unidad de carga eléctrica. Tanto el faradio como el coulomb están identificados como patrones por el Sistema Internacional de Unidades. Para los capacitores en componentes eléctricos domésticos, la capacitancia se puede medir en microfaradios.

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En cierto modo, un condensador es un poco como una batería. Aunque funcionan de formas completamente diferentes, tanto los condensadores como las baterías acumulan energía eléctrica. Si ha leído cómo funcionan las baterías, entonces sabe que una batería posee dos terminales. Dentro de la batería, las reacciones químicas originan electrones en un terminal y absorben electrones en el otro terminal.

Un condensador es mucho más sencillo que una batería, ya que no puede producir nuevos electrones, solo los acumula. Dentro del condensador, los terminales se conectan a dos placas metálicas aisladas por una sustancia no conductora o dieléctrica. Puede hacer sencillamente un condensador a partir de dos piezas de papel de aluminio y una hoja de papel. No será un condensador particularmente bueno en términos de su capacidad de almacenamiento, pero cumplirá su función.

En teoría, el dieléctrico puede ser cualquier sustancia no conductora. No obstante, para aplicaciones prácticas, se emplean materiales específicos que se adecuan mejor a la función del condensador. Entre ellos podemos mencionar la mica, cerámica, celulosa, porcelana, teflón e incluso aire son algunos de los materiales no conductores manejados. El dieléctrico dicta qué tipo de condensador es y para qué se ajusta mejor.

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Dependiendo del tamaño y tipo de dieléctrico, algunos condensadores son mejores para usos de alta frecuencia, mientras que otros son mejores para tensiones de alto voltaje. Los condensadores pueden elaborarse para cualquier propósito, desde el condensador de plástico más pequeño de su calculadora, hasta un ultra condensador que puede sustentar un bus de cercanías. La NASA utiliza condensadores de vidrio para ayudar a despertar los circuitos del transbordador espacial y ayudar a desplegar sondas espaciales. A continuación se explica algunas de las diversas funciones según el tipo de condensador y cómo se utilizan:

  • Aire: Frecuentemente utilizado en circuitos de sintonización de radio.
  • Mylar: Se utiliza más frecuentemente para circuitos temporizadores como relojes, alarmas y contadores.
  • Vidrio: Adecuado para aplicaciones de alto voltaje. (ver artículo: Origen de la Filosofía)
  • Cerámica: Se utiliza para fines de alta frecuencia como antenas y máquinas de rayos X.
  • Súper condensador: Este potencia automóviles eléctricos e híbridos.

Historia

La invención del condensador difiere algo dependiendo de la fuente que utilices. Hay registros que muestran que un científico alemán llamado Ewald Georg von Kleist ideó el condensador en noviembre de 1745. Algunos meses después, Pieter van Musschenbroek, un profesor holandés de la Universidad de Leyden, ingenió un dispositivo muy similar en forma de tarro de Leyden, que habitualmente se documenta como el primer condensador.

Como Kleist no poseía registros y notas detallados, ni la notoriedad de su equivalente holandés, a menudo se le pasa por alto como colaborador a la evolución del condensador. No obstante, a lo largo de los años, a ambos se les ha dado el mismo crédito ya que se instauró que su investigación era independiente entre sí y sencillamente fue una coincidencia científica.

El tarro de Leyden era un dispositivo muy sencillo. Consistía en un frasco de vidrio, medio lleno de agua y forrado por dentro y por fuera con una lámina metálica. El vidrio ejerció como dieléctrico, aunque durante un tiempo se pensó que el agua era el componente clave. Por lo general, había un cable metálico o una cadena traspasada por un corcho en la parte superior de la jarra. Luego, la cadena se enganchó a algo que otorgaría una carga, posiblemente un generador estático con manivela manual.

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Una vez entregado, el frasco conservaría dos cargas iguales pero opuestas en equilibrio hasta que se conectaran con un cable, produciendo una ligera chispa o descarga. Benjamin Franklin trabajó con el frasco de Leyden en sus ensayos con electricidad y pronto descubrió que una pieza plana de vidrio funcionaba tan bien como el modelo del frasco, lo que lo llevó a desarrollar el condensador plano o también conocido como el cuadrado de Franklin.

Años más tarde, el químico inglés Michael Faraday sería pionero en las iniciales aplicaciones prácticas para el condensador al tratar de acumular electrones no utilizados de sus experimentos. Esto condujo al primer condensador utilizable, hecho de grandes barriles de petróleo. El progreso de Faraday con los condensadores es lo que definitivamente nos permitió entregar energía eléctrica a grandes distancias. Como resultado de los logros de Faraday en el campo de la electricidad, la unidad de medida para capacitores, o capacitancia, se conoció como faradio.

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Tipos de condensadores y sus funciones

Los condensadores son dispositivos eléctricos que acumulan energía y se hallan en la mayoría de los circuitos eléctricos. Los dos tipos principales de condensadores son polarizados y no polarizados. La forma en que se acoplan varios condensadores determina su valor en un circuito. Su valor combinado es mayor cuando están acoplados en una serie, positivo a negativo.

Su valor combinado es el más bajo cuando se conectan en paralelo, de extremo a extremo. Los condensadores combinados con resistencias e inductores en un circuito se emplean para la sincronización eléctrica de eventos, así como en motores, ventiladores, televisores, automóviles y varios otros productos de consumo y entornos de alta energía.

Condensadores Polarizados

Algunos condensadores poseen distintos polos positivos y negativos. Se les llama condensadores polarizados. El valor de un capacitor se evalúa en capacitancia, y la capacitancia se mide en unidades de Faradios. La mayoría de los condensadores habitualmente poseen valores de Faradios pequeños llamados micro-Faradios (uF) y pico-Faradios. Un condensador está diseñado en uno de dos formatos, radial o axial.

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En el diseño radial, ambos cables del condensador están en el mismo extremo; en el diseño axial, los cables están en cada extremo del condensador. Los condensadores polarizados son habitualmente grandes con electrolíticos y están diseñados para circuitos de corriente continua. Suelen tener alta capacitancia, las desventajas de los condensadores polarizados son que poseen un bajo voltaje de ruptura, tiempos de vida más cortos y una mayor fuga de corriente.

Condensadores no polarizados

La gran parte de los condensadores no polarizados no son electrolíticos y no poseen un polo positivo o negativo concreto. También se les llama condensadores bipolares. Utilizados ​​más a menudo en circuitos de corriente alterna, comúnmente poseen valores de capacitancia pequeños en el rango de micro-Farad y nano-Farad. Algunos condensadores no polarizados toleran oscilaciones de voltaje de hasta 200 voltios sin descomponerse. Se utilizan en computadoras, placas base y placas de circuitos simples. Los condensadores no polarizados son economicos y están hechos de cerámica y mica, aunque algunos son electrolíticos.

Condensadores de circuitos electrónicos

Los condensadores se emplean en circuitos electrónicos como filtros de paso bajo, paso alto y banda. Un filtro es un circuito que permite que la corriente y el voltaje de una frecuencia y forma de onda definidos pasen a través. La reactancia de un condensador es inversamente proporcional a la frecuencia. Al controlar o cambiar la reactancia, puede controlar la frecuencia permitida a través del circuito.

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Los condensadores asimismo desempeñan un papel importante en los circuitos lógicos de conmutación de alta velocidad. El nivel de voltaje de tales circuitos, que debería ser invariable, puede cambiar con la fluctuación de la corriente, introduciendo señales de ruido o error. Los condensadores de desacoplamiento están constituidos en los circuitos para estabilizar la corriente, minimizando las señales de ruido.

Condensadores de alto voltaje

Los condensadores de alto voltaje poseen muchas aplicaciones en fuentes de alimentación, inversores y lámparas de flash. Se emplean en máquinas de rayos X y sistemas láser. La soldadura por puntos maneja sistemas de suministro de energía capacitivos, y los sistemas de microondas de alta potencia, poseen condensadores de alta potencia. Los sistemas HPM se utilizan en defensa para deshabilitar equipos electrónicos.

Producen pequeñas ráfagas de energía de microondas de alta potencia, letales para la electrónica pero inofensivas para los humanos. Los bancos de capacitores de alta potencia logran acumular una potencia tremenda y pueden programarse para descargar o ceder energía a los sistemas eléctricos que experimentan un apagón.

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En un circuito electrónico, un condensador se muestra de la siguiente forma, cuando conectas un condensador a una batería, la placa en el condensador que se conecta al terminal negativo de la batería admite los electrones que produce la batería. La placa en el condensador que se conecta al terminal positivo de la batería pierde electrones a la batería.

Una vez que está cargado, el capacitor posee el mismo voltaje que la batería, es decir 1.5 voltios en la batería significa 1.5 voltios en el condensador. Para un condensador pequeño, la capacidad es pequeña. Pero los condensadores grandes pueden aguantar bastante carga. Puede hallar condensadores tan grandes como latas de refrescos que poseen suficiente carga para encender una bombilla de linterna por un minuto o más.

Inclusive la naturaleza muestra el condensador en actividad en forma de rayo. Una placa es la nube, la otra placa es el suelo y el rayo es la carga que se libera entre estas dos placas. Notoriamente, en un condensador tan grande, se puede mantener una gran cantidad de carga. (ver artículo: Estructura Química de los Lípidos)

Que es

Un condensador, básicamente es un dispositivo para almacenar energía eléctrica, que radica en dos conductores muy próximos y aislados entre sí. Un ejemplo sencillo de tal dispositivo de almacenamiento es el capacitor de placa paralela. Si las cargas positivas con total de carga + Q se sitúan en uno de los conductores y una cantidad igual de carga negativa – Q se deposita sobre el segundo conductor, se dice que el condensador de poseer una carga Q.

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Los condensadores poseen muchas aplicaciones importantes. Se utilizan, por ejemplo, en circuitos digitales para que la información recopilada en las memorias de computadoras grandes no se pierda durante una falla transitoria de la energía eléctrica; La energía eléctrica almacenada en tales condensadores conserva la información durante la pérdida temporal de energía. Los condensadores desempeñan un papel aún más significativo como filtros para desviar señales eléctricas espurias y, por lo tanto, impedir daños a componentes y circuitos sensibles originados ​​por sobretensiones eléctricas.

Un condensador es muy parecido a una batería, pero posee un trabajo diferente que hacer. Una batería utiliza productos químicos para almacenar energía eléctrica y liberarla muy lentamente a través de un circuito; a veces, este proceso puede llevar varios años. Un condensador habitualmente libera su energía mucho más rápidamente, algunas veces en cuestión de segundos o menos. Si está tomando una fotografía con flash, por ejemplo, requiere que su cámara produzca una gran ráfaga de luz en una fracción de segundo.

Un condensador conectado a la pistola de flash se carga durante unos segundos con la energía de las baterías de su cámara. Se requiere tiempo para cargar un capacitor y es por eso que habitualmente tiene que esperar un poco. Una vez que el capacitor está totalmente cargado, puede liberar toda esa energía en un instante a través de la bombilla de destello de xenón.

Ejemplo de un condensador

Digamos que conectas un condensador como el siguiente, donde tienes una batería, una bombilla y un condensador. Si el condensador es bastante grande, lo que observará es que, cuando conecte la batería, la bombilla se prenderá cuando la corriente fluya desde la batería hasta el condensador para cargarla. La bombilla se atenuará gradualmente y finalmente se apagará una vez que el condensador logre su capacidad. Si luego retira la batería y la reemplaza con un cable, la corriente fluirá de una placa del capacitor a la otra. La bombilla se prenderá inicialmente y luego se atenuará a medida que el capacitor se descarga, hasta que esté totalmente apagado.

El potencial de almacenamiento de un condensador, o capacitancia, se mide en unidades llamadas faradios. Un condensador de 1 faradio puede acumular un coulomb de carga a 1 voltio. Un coulomb es lo equivalente a unos 6.25 billones de electrones. Un amplificador representa una velocidad de flujo de electrones de 1 coulomb de electrones por segundo, por lo que un condensador de 1 faradio puede contener 1 amperio de electrones a 1 voltio.

Un condensador de 1 faradio habitualmente sería bastante grande. Puede ser tan grande como una lata de atún o una botella de refresco de 1 litro, dependiendo del voltaje que pueda manipular. Por esta razón, los condensadores suelen medirse en microfaradios. Para lograr una perspectiva de qué tan grande es un faradio, puede verlo de la siguiente manera:

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Una batería alcalina AA estándar posee una capacidad de aproximadamente 2,8 amperios por hora. Eso significa que una batería AA puede producir 2.8 amperios por una hora a 1.5 voltios, que corresponde aproximadamente a 4.2 vatios por hora; por ende, una batería AA puede encender una bombilla de 4 vatios por un poco más de una hora.

Tomando 1 voltio para facilitar las matemáticas, almacenar la energía de una batería AA en un condensador, requeriría unos 10.080 faradios para sostenerla, porque una hora/amperio es igual a 3,600 amperios por segundo. Si se requiere algo del tamaño de una lata de atún para mantener un faradio, entonces 10.080 faradios ocuparán mucho más espacio que una sola batería AA. Por ende, no es práctico utilizar condensadores para almacenar cualquier cantidad significativa de energía a menos que lo hagas a un alto voltaje.

Aplicaciones

La diferencia entre un condensador y una batería es que un condensador logra descargar toda su carga en una pequeña fracción de segundo, donde una batería tardaría unos minutos en descargarse por completo. Es por eso que el flash electrónico de una cámara utiliza un condensador, la batería carga el condensador del flash durante varios segundos y luego este descarga la carga completa en el tubo del flash casi al instante.

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Esto puede hacer que un condensador grande y cargado sea considerablemente peligroso, las unidades de flash y los televisores poseen advertencias sobre su apertura por esta razón. Estos contienen grandes condensadores que pueden, potencialmente, matarte con la carga que poseen. Los condensadores se utilizan de diferentes formas en circuitos electrónicos:

  • A veces, los condensadores se usan para almacenar la carga para uso de alta velocidad, como por ejemplo en un flash. Los grandes láseres utilizan esta técnica igualmente para obtener destellos instantáneos muy brillantes.
  • Los condensadores asimismo pueden eliminar las ondulaciones. Si una línea que lleva voltaje de corriente continua posee ondulaciones o picos, un condensador grande puede igualar el voltaje al absorber los picos y rellenar los valles.
  • Un condensador logra bloquear la tensión de corriente continua. Si conecta un pequeño condensador a una batería, entonces no fluirá corriente entre los polos de la batería una vez que se cargue el condensador. No obstante, cualquier señal de corriente alterna fluye a través de un condensador sin impedimentos. Esto se debe a que el condensador se cargará y descargará a medida que oscile la corriente alterna, lo que hace que parezca que la corriente alterna está fluyendo. (ver artículo: Función de un Motor de Arranque)

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