De forma parecida, cuando el condensador se descarga, el voltaje disminuye bruscamente al principio y luego gradualmente.
Así, si un condensador almacena energía eléctrica podríamos preguntarnos qué diferencia hay entre este y una batería recargable. Por un lado, ciertas aplicaciones que requieren un almacenamiento y descarga de energía muy rápidos utilizan un tipo especial de condensador de muy alta capacitancia, llamado súpercondensador, en lugar de una batería recargable. Las diferencias entre un condensador y una batería incluyen:
• Una batería recargable utiliza una reacción química para generar electricidad, mientras que un condensador almacena directamente la carga eléctrica.
• Una batería recargable se carga y se descarga en unas horas. Un condensador se puede cargar y descargar en una fracción de segundo.
• El voltaje a través de un condensador desciende bruscamente al principio de su descarga, mientras que el voltaje en una batería permanece relativamente constante hasta que se ha utilizado la mayor parte de la energía.
• Por unidad de tamaño, una batería puede almacenar hasta diez veces más energía que el mejor de los súpercondensadores.
Véase también
Para más información sobre el uso de la placa de pruebas, vea el Ejercicio 20.1.
Las curvas de voltaje de la Figura 3-5 se crearon usando un simulador de circuitos (Ejercicio 21.11). Podemos experimentar con esta simulación en línea con PartSim en la web http://bit.ly/2mrtrhs.
3.2 Cómo identificar los diferentes tipos de condensadores
Problema
No perder el norte a la hora de elegir el condensador más adecuado para nuestra aplicación entre una enorme cantidad de modelos disponibles.
Solución
A menos que nuestra aplicación necesite condensadores con características especiales, podemos aplicar la siguiente regla.
En la mayoría de los casos, para condensadores entre 1 pF y 1 nF usaremos un condensador de disco (Figura 3-6a). Para condensadores entre 1 nF y 1 μF usaremos un condensador cerámico multicapa (MLC, Figura 3-6b) y para condensadores por encima de 1 μF usaremos un condensador electrolítico de aluminio (Figura 3-6c). El condensador que se muestra más a la derecha es un condensador electrolítico de tantalio.
Figura 3-6. Tipos de condensadores: (a) Disco cerámico, (b) MLC, (c) Electrolítico de aluminio y (d) Tantalio.
Aunque los condensadores electrolíticos, de disco cerámico y MLC son los que se usan más habitualmente, existen otros tipos.
• Los condensadores de cristal y de mica ofrecen un rango de temperaturas muy amplio, pero son caros si los comparamos con otros tipos de condensadores.
• El condensador electrolítico de tantalio es un tipo de condensador polarizado cuyos valores se encuentran entre los rangos del tipo MLC y los de los condensadores electrolíticos. Son pequeños, pero relativamente caros y están disponibles con valores de hasta unas cuantas decenas de μF. Tienen una desventaja, y es que, cuando fallan, lo hacen de forma que sus terminales se conectan entre sí, lo que suele tener consecuencias explosivas. Las mejoras introducidas en los condensadores MLC han permitido que alcancen valores superiores de capacitancia, hasta cientos de μF, lo que ha empujado a los de tantalio progresivamente al desuso.
Los condensadores son menos fiables que las resistencias. Si superamos el voltaje máximo de servicio, lo más probable es que dañemos el aislante. Los condensadores electrolíticos usan un electrolito contenido en un recipiente de aluminio que genera una capa muy fina de óxido como aislante. Este tipo de condensador es muy propenso a fallar debido al exceso de tensión, de temperatura o, simplemente, al paso del tiempo. Si un equipo de alta fidelidad antiguo falla, suele ser debido a los grandes condensadores electrolíticos de su fuente de alimentación. Además, si un condensador electrolítico falla, puede esparcir el electrolito de una forma bastante desagradable.
Voltaje o tensión nominal
Además de la capacitancia real del condensador, hay otros factores que debemos considerar a la hora de seleccionar un dispositivo. Uno de esos factores, y que presenta una importancia crítica, es la tensión nominal. A menos que estemos creando algo que vaya a utilizar altos voltajes, no suele ser un problema a considerar en condensadores de valores bajos, puesto que estos suelen tolerar voltajes nominales de hasta 50 V. Sin embargo, tan pronto entramos en el rango de los electrolitos, necesitaremos lograr un equilibrio entre el tamaño del condensador y el voltaje. Los condensadores electrolíticos se presentan normalmente con valores de tensión nominal de 6,3 V, 10 V, 25 V, 30 V, 40 V, 50 V, 63 V, 100 V, 160 V, 200 V, 250 V, 400 V, y 450 V. No es usual encontrar condensadores electrolíticos con voltajes superiores a los 500 V.
Temperatura nominal
Los condensadores cerámicos y MLC suelen estar homologados para un rango amplio de temperaturas, mientras que los de electrolito y aluminio son mucho menos tolerantes a las altas temperaturas y suelen estar homologados para un rango de 80-105 °C.
ESR (Equivalent Series Resistence, resistencia serie equivalente)
La temperatura nominal cobra importancia cuando los condensadores se cargan y descargan rápidamente, puesto que un condensador posee siempre una resistencia interna, que se conoce como resistencia serie equivalente o ESR, que ocasiona calentamiento durante la carga y descarga.
Los condensadores MLC de pequeño tamaño suelen tener una ESR muy baja, poco más que la que presentan sus propias patillas. Esto les permite cargarse y descargarse extremadamente rápido. Un condensador electrolítico con un valor muy alto podría tener una ESR de varios cientos de mΩ. Esto limita la velocidad a la que el condensador se puede cargar y descargar, y produce calentamiento.
Véase también
El uso de condensadores electrolíticos para el aplanamiento del rizado de voltaje de una fuente de alimentación se ilustra en el Ejercicio 7.4.
3.3 Cómo leer el encapsulado de una resistencia
Problema
Tenemos un condensador y deseamos identificar su valor.
Solución
Los condensadores SMD pequeños suelen presentarse sin marcar, así que lo mejor será que los etiquetemos con su valor en cuanto los compremos.
Los condensadores electrolíticos suelen tener sus valores nominales de capacitancia y voltaje impresos en el encapsulado. Los condensadores electrolíticos polarizados para montaje en agujero pasante suelen presentarse con el conector positivo más largo que el negativo, así como con este último