condensadores electricos

EL CONDENSADOR

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Que es el condensador ?

Es un dispositivo que tiene la facultad de retener una carga de electrones. El número de electrones que puede almacenar con un determinado voltaje, es una medida de su capacitancia.

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Un capacitor o condensador eléctrico es un componente:

1) eléctrico (trabaja con corrientes y voltajes),2) pasivo (no proporciona ganancia ni excitación),3) que acumula carga eléctrica, y4) que puede ser simétrico (compuesto por un dieléctrico entre 2 electrodos iguales), o polarizado (con un electrolito entre dos electrodos diferentes: "+" y "-").

Que es el condensador ?

Historia

En octubre de 1745, Ewald Georg von Kleist de Pomerania en Alemania encontró que la carga podría ser almacenada mediante la conexión por medio de un cable de un generador electrostático de alto voltaje a un volumen de agua en un frasco de vidrio de mano

http://labit501.upct.es/~fburrull/docencia/ElectricidadYElectromagnetismo/libro.pdf


El condensador Historia

El año siguiente, (1746) el físico holandés Pieter van Musschenbroek después de haber trabajado en la Universidad de Leiden inventó un condensador similar, que fue nombrado la botella de Leyden.

Imagen tomada dehttp://www.youbioit.com/files/newimages/2/69/jarraleyden.jpg


El término capacitancia fue utilizado por primera vez, por Alessandro Volta en 1782, haciendo referencia a la capacidad de un dispositivo para almacenar una mayor densidad de carga eléctrica que un conductor aislado normal.

Imagen disponible en: http://mcclellans.com/images/Erla271-A/MershonRebuild-4.jpg

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Daniel Gralath fue el primero en combinar varios frascos de forma paralela formando una "batería“ para aumentar la capacidad de almacenamiento de carga

Baterías de botellas de Leyden. ( En línea) disponible en :http://www.vanleestantiques.com/object.php?id=1070

http://www.vanleestantiques.com/object.php?id=1070


Benjamin Franklin investigó la botella de Leyden y "demostró" que la carga se almacena en el vaso, no en el agua como otros lo han asumido. También adoptó el término "batería", posteriormente este termino se aplica a grupos de células electroquímicas. Baterías de botellas de Leyden. ( En línea) disponible en :




Más tarde otras botellas de Leyden fueron obtenidas mediante el recubrimiento del interior y el exterior de los frascos con una lámina metálica, dejando un espacio en la boca para evitar la formación de arcos entre las láminas. La unidad más temprana de la capacitancia era la jarra, equivalente a alrededor de 1 nanofaradio. Imagen disponible en:

http://www.librosmaravillosos.com/lifeenergia/capitulo02.html

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• El principio del condensador electrolítico fue descubierto en 1886 por Charles Pollack, como parte de su investigación en la anodización del aluminio y otros metales. Pollack descubrió que debido a la delgadez de la capa de óxido de aluminio producida, había mucha capacitancia entre el aluminio y la solución de electrolito. . Le fue concedida una patente para el condensador electrolítico de aluminio con disolución de bórax en 1897.

Imagen disponible en:http://www.profesormolina.com.ar/tutoriales/componentes/images/cap_pol.gif

Imagen disponible en :http://www.pisotones.com/Lapsteel/DeluxeReverb/PICT0868.JPG


El desarrollo de los receptores de radio domésticos de corriente alterna, a finales de los 1920 requirieron de la producción de condensadores de alta capacidad (para la época) y alto voltaje, como mínimo de 4 microfaradios y hasta 500 voltios

Imagen disponible en:http://91.229.239.12/fg/1352/78/radioaficionados/Condensadores-antiguos-reparar-RADIOS-135278058_1.jpg


El primer prototipo de un condensador electrolítico moderno fue patentado por Julius Lilienfield en 1926. Su diseño seguía las líneas del condensador de mica y plata, pero con papel empapado en electrolito en lugar de la mica

Imagen tomada de:http://bialczynski.files.wordpress.com/2013/05/lilienfeld-3.jp


El ingeniero retirado del ejército de Estados Unidos Ralph D. Mershon desarrolló el primer condensador electrolítico para radio comercialmente disponible en cualquier cantidad. . El "condensador Mershon" como se le conoció, estaba construido como un condensador de papel convencional, con dos largas tiras de película de aluminio enrolladas con tiras de papel empapado en solución electrolítica.

Imagen tomada dehttp://mcclellans.com/images/Erla271-A/MershonRebuild-4.jpg


No fue hasta la segunda guerra mundial cuando se dedicaron suficientes recursos para encontrar las causas de los problemas, que los condensadores electrolíticos se convirtieron en los componentes útiles que son hoy en día.

Imagen tomada de:http://www.radiomuseum.org/forumdata/users/6435/capacitors/pic5.jpg

Su construcción básica consta de dos conductores próximos entre sí, pero separados por un aislante que se denomina dieléctrico. Los conductores se hacen generalmente de hojas delgadas de aluminio, y el dieléctrico es una pieza muy delgada o película de un material aislante

Construcción

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Descripción

El hecho de que el dieléctrico sea aislante significa que no permite que las cargas que llegan hasta el condensador lo atraviesen; sin embargo, el hecho de ser un material polarizable indica que sus moléculas al estar en un campo eléctrico se orientan en forma de dipolos de modo que el polo negativo se ve atraído por la placa cargada positivamente y viceversa

Imagen disponible en:http://www.monografias.com/trabajos64/fisica-electrica/fisica-electrica%20_image728.jpg

Descripción

Estas placas se van llenando de cargas positivas y negativas respectivamente, hasta alcanzar el mismo potencial de la fuente. Si la tensión de la fuente baja, el condensador cede sus cargas hasta igualar la tensión, de esta forma el campo eléctrico externo e interno se igualan.

Imagen disponible en:http://www.monografias.com/trabajos34/electrostatica/Image2445.gif

Funcionamiento

Condensador de placas Paralelas Está formado por dos grandes placas conductoras paralelas. En la practica las placas pueden ser láminas metálicas muy finas, separadas y aisladas una de otra por una hoja de papel. Imagen disponible en :

http://thales.cica.es/cadiz2/ecoweb/ed0184/Tema2/2.2.1_archivos/image006.jpg

Imagen disponible en:http://ww2.educarchile.cl/UserFiles/P0001/Image/Mod_4_contenidos_estudiantes_ciencias_fisica/fig%2012.JPG

El condensador funcionamiento

La cantidad de carga sobre las placas depende de la diferencia de potencial y de la geometría del condensador. La relación Q/V se llama Capacidad C.

Imagen disponible en:http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/gispud/ac/cap_2/images/12image_4.png

Energía en un condensador

Para determinar la energía acumulada en un condensador basta con tener en cuenta su capacidad y la tensión a la que está alimentado. E = C. V 2 / 2 Para que obtener la energía en Julios debemos trabajar con la capacidad en faradios y la d. d. p. en voltios.

El condensador funcionamiento

La unidad del SI de la capacidad es el culombio, por voltio y se denomina Faradio (F) en honor al gran físico experimental ingles, Michael Faraday: 1F = 1 C/VComo el faradio es una unidad relativamente grande, se utilizan frecuentemente los submúltiplos: 1 mF = 1*10-3 F 1 mF = 1*10-6 F 1 nF = 1*10-9 F 1 pF = 1*10-12 F

Coeficiente de temperatura

Como todos los elementos electrónicos, el condensador se ve afectado por la temperatura, y al aumentar esta, disminuye su capacidad.

Imagen tomada de:Pdf tema 4 condensadoreshttp://huamanigabriels.wikispaces.com/file/view/Condensadores.pdf

Corriente de fuga

Es el paso de electrones entre el dieléctrico y las placas


El factor ESR

ESR significa Equivalent Series Resistance: Resistencia Serie

Equivalente.

Iimagen disponible en:http://mlm-s2-p.mlstatic.com/medidor-de-esr-de-capacitores-7546-MLM5231915784_102013-O.jpg

Tensión en los condensadores

Las tensiones principales son :Tensión de prueba,. Tensión de trabajo,. Tensión de pico


Carga del condensadorCon el conmutador en la posición 1, llega la corriente a través de la resistencia, en el primer instante la intensidad alcanza su valor máximo, y a medida que se va cargando el condensador, va aumentando la tensión en él y la intensidad va disminuyendo. Cuando la tensión en el condensador alcanza el valor de la tensión de la batería, quedan al mismo potencial, por lo tanto deja de circular corriente. Para poder calcular el valor de la carga almacenada por el condensador en un instante cualquiera debemos aplicar la relación:

En teoría se considera cargado cuando ha transcurrido un tiempo (t), que viene determinado por la siguiente fórmula: t = 5 · (R · C) Siendo: R = Resistencia empleada para la carga, en ohmios C = Capacidad del condensador en faradios La constante de tiempo ( R . C ) es el que tarda el condensador en almacenar un 63,2 % de la carga máxima. Imagen tomada de:

http://imagenes.unicrom.com.s3.amazonaws.com/GrafcargaCondens.gif

Descarga del condensadorPara conseguir la descarga, pasaremos el conmutador a la posición 2. En el instante inicial la tensión desciende rápidamente, existe también un gran paso de corriente que aparecerá con valores negativos, pues está circulando en sentido contrario al de carga. La tensión disminuye hasta hacerse nula, como no existe d. d. p., también se hará nula la intensidad Imagen disponible en :

http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Carga-descarga-condensador.php

TIPOS DE CONDENSADOR

De acuerdo con su capacidad, ésta puede ser:Fija. Variable Ajustable.

Condensadores fijos

Se clasifican en función del dieléctrico utilizado:

De papelSuelen fabricarse con el arrollamiento de un dieléctrico de papel impregnado entre dos hojas metálicas que suelen ser de aluminio. El conjunto queda cerrado en una resina termoplástica moldeada, con los terminales de conexión embebidos Se utilizan en el arranque de motores y en la compensación de potencias reactivas.

Imagen disponible en:http://huamanigabriels.wikispaces.com/file/view/Condensadores.pdf

Condensadores fijos

De plástico

Generalmente se fabrican de poliestireno. El proceso de fabricación es idéntico a los de papel, intercalando en este caso capas de poliestireno y papel de aluminio. Tienen elevada resistencia de aislamiento y bajas pérdidas dieléctricas.

Imagen tomada de:http://mla-s1-p.mlstatic.com/capacitor-jensen-polystyrene-poliestireno-0022uf-400v-nuevo-13563-MLA3017469778_082012-F.jpg

Condensador de poliéster metalizado

Suelen tener forma cúbica. Tienen propiedades auto-regenerativas. Dentro de este grupo están los de policarbonato metalizado, que son de mayor calidad.

Imagen tomada de:http://i00.i.aliimg.com/photo/v0/104394558/Polyester_film_capacitors.jpg

Condensador de Mica

MicaFormado por un apilado de láminas de mica y hojas de cobre, latón, estaño o aluminio. Empleados en circuitos de filtrado, sintonía y paso de radiofrecuencia Imagen tomada de :

http://image.made-in-china.com/2f0j10OsgEDkvqEzZc/-Condensadores-de-mica-de-plata-del-bronceado-SM-.jpg

Condensador de vidrio

Se fabrican a partir de cintas de vidrio sobre las que se colocan otras de aluminio, a continuación se calientan y se las somete a presión para obtener una masa compacta y estanca. Toleran altos voltajes

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Condensador cerámico

Son silicatos mezclados con óxidos metálicos y otros alcalinos y alcalino-térreos. Se fabrican en forma de disco y tubo. Son los más cercanos al condensador ideal. Los condensadores cerámicos se presentan con dos formatos comerciales, en forma de disco como los de la foto superior y en forma tubular

Condensador cerámico

A estos dispositivos se les llama o conoce con el nombre de condensadores cerámicos multicapa, y gracias a este recurso se pueden encontrar componentes con una capacidad de hasta1 μF.

Imagen tomada de :http://huamanigabriels.wikispaces.com/file/view/Condensadores.pdf

Imagen tomada de:http://www.digicom.cl/wp-content/uploads/productos/Condensadores%20ceramicos%20digicom.jpg

Condensador electrolítico

Un condensador electrolítico consiste en dos placas metálicas separadas por un electrolítico. El electrolítico no es realmente el material dieléctrico, sino el electrodo negativo, el dieléctrico es una delgada película de óxido que se forma sobre la placa positiva del condensador, la segunda placa a veces llamada erróneamente electrodo negativo proporciona el medio de hacer contacto con el electrolito (el electrodo negativo verdadero) y sirve como terminal negativo.

Imagen disponible en :http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001771/imagenes/cap1_lec4_09.gif

Condensadores electrolíticos

De aluminio

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Corte seccional de un capacitor electrolítico líquido(polarizado)

1.– Envoltura cilíndrica de aluminio, correspondiente al polo negativo (–) o cátodo.2.– Película de óxido de aluminio (Al2O).3.– Electrolito.4.– Electrodo de aluminio (Al), químicamente puro, correspondiente al polo positivo (+) o ánodo.5.– Compuesto sellador.6.– Terminales externos positivo (+) y negativo (–) para conectarlos al circuito electrónico

Condensadores electrolíticos

De tantalioEl dieléctrico es óxido de tantalio, que es un electrolito sólido que ayuda a aumentar la corriente dieléctrica. Tiene poca corriente de fuga y tensiones de trabajo pequeñas, menores de 40 V Imagen disponible en:

http://www.mgelectronica.com.mx/productos/big/CAPACITORES-ELECTROLITICOS-DE-TANTALIO-879.jpg

Condensadores variables

Se caracterizan por tener una capacidad que varía al modificar la superficie enfrentada entre sus placas.

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Condensadores ajustables

Se conocen como trimers o padder y pueden ser de mica, de aire o cerámicos. Tienen una capacidad mínima de hasta 0.5 pF. y con una capacidad máxima de hasta 500 pF.

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Condensadores de montaje superficial

Los elementos van soldados directamente sobre la cara de pistas del circuito impreso

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Imagen disponible enhttp://www.yoreparo.com/articulos/wp-content/uploads/2009/11/capacitor-electrolitico-3.jpg

Condensadores incorporados en chips

En ciertos circuitos integrados como el popular amplificador operacional 741, es necesario incluir un condensador compensador en la estructura electrónica.

Imagen disponible en :http://www.reuk.co.uk/shopImages/lm741.jpg

Fallos comunes en los condensadores electrolíticos y de papel

Si el sellado del condensador no es bueno, el ácido o impregnación del papel se seca o se exuda y deja de actuar como dieléctrico. También pueden haber spots en el óxido de aluminio aislante o pudrimientos en el enrollado de las láminas.

Imagen disponible en:http://old-timers.tuars.com/about/tn_oldelectrolitic.jpg

IDENTIFICACIÓN DE LOS CONDENSADORES

Al igual que ocurre con las resistencias, en muchos condensadores se indica su valor a través de unas bandas coloreadas o puntos de color.

Imagen disponible en :http://4.bp.blogspot.com/-j3P9lUnp6Bw/UWnlV5SegvI/AAAAAAAAAgI/RWGr1T2hyWc/s1600/codigocondensador.jpg

Simbología de los condensadores

Imagen disponible en :http://construyasuvideorockola.com/imagenes/curso/simb.jpg

Aplicaciones de los condensadores

En la Electrotecnia• Disminuir el consumo de intensidad en las instalaciones eléctricas industriales y mejorar el coste del consumo. • Permitir el arranque de motores monofásicos En la Electrónica• Ayudar a convertir la tensión alterna en continua (rectificación) • Filtrar un margen de frecuencias concreto en señales tipo multifrecuencia • Eliminar la componente continua indeseable de algunas señales.Construcción de filtros LC, RCEliminación de ruidos, y amortiguamiento de señales.

ASOCIACIÓN DE CONDENSADORES

Al igual que las resistencias, los condensadores pueden asociarse de diferentes formas: En serie, en paralelo y mixta


SerieLa intensidad que llega a cada condensador es la misma. Podemos decir, por tanto, que la carga que tendrá cada uno es la misma. Qt = QC1 = QC2 = QC3 = ... Sin embargo las tensiones serán diferentes, la tensión total se repartirá entre los condensadores en función de su capacidad. V t = VC1 + VC2 + VC3 + ... VC1 = Q t/C1 VC2 = Q t/C2 VC3 = Q t/C3La fórmula que nos ayudará en el cálculo de la capacidad total o equivalente en el acoplamiento de condensadores en serie es: 1/C t = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ...

Imagen disponible en:http://huamanigabriels.wikispaces.com/file/view/Condensadores.pdf


ParaleloLa tensión en todos los condensadores será la misma, igual a la suministrada por la fuente que los carga. V t = VC1 = VC2 = VC3 = ... La carga de cada condensador estará entonces en función de su capacidad. QC1 = C1 · V t QC2 = C2 · V t QC3 = C3 · V tLa capacidad total o equivalente será igual a la suma de las capacidades de cada condensador. C t = C1 + C2 + C3 + ... Imagen disponible en:

http://huamanigabriels.wikispaces.com/file/view/Condensadores.pdf

Elaboración de un condensador

MATERIALES

Hoja de Aluminio

Papel Kraft


Preparación de los materiales

Medida Corte



Ensamblaje Cableado



Vista de las placas Condensador terminado

ReferenciasR. L Boylestad. Introduccion al análisis de circuitos Décima edición. Ed. Pearson. Cap 10. pp 375-396. A.J Salazar Gomez . Fundamentos de circuitos. Universidad de los Andes. pp 125- 133 C.K. Alexander. M.N.O Sadiku .Fundamentos de circuitos eléctricos. Ed Mc Graw Hill. 3ª ed . Cap 6 pp. 216-222 M.F. Conesa Circuitos eléctricos Pp 16, 32 disponible en :http://labit501.upct.es/~fburrull/docencia/ElectricidadYElectromagnetismo/libro.pdf Historia de la electricidad . ( En línea) disponible en :http://industrialelectricidad.blogspot.com/2013/07/historia-de-la-electricidad-thales-de.html

http://fisicaelectricaecciing.blogspot.com/2012/09/cuarto-laboratorio.html


http://industrialelectricidad.blogspot.com/2013/07/historia-de-la-electricidad-thales-de.html

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