En electricidad y electrónica, el condensador o capacitor eléctrico es un dispositivo formado normalmente por un par de conductores, generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separados por un material dieléctrico o aislante o por el mismo vacío.

Sometidos a una diferencia de potencial adquieren una determinada carga eléctrica, donde esta queda almacenada entre sus conductores.

Identificación del capacitor

Unidad de medida

La propiedad de almacenamiento de carga en el capacitor se le denomina capacidad o capacitancia y se mide en Faradios (F).

La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los condensadores, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en micro μF = 10 a la -6, nano nF = 10 a la -9 o pico pF = 10 a la -12 faradios.

Simbología

Ya que el capacitor es en su forma original dos conductores separados por un material dieléctrico, el capacitor posee una simbología que hace referencia a esta forma.

Figura 1: Símbolos del capacitor

En la figura 1 se puede ver los diferentes símbolos del capacitor, nótese que también existen los correspondientes sus tipos en variable y ajustables de la misma manera que la resistencia.

Codificación de sus medidas.

Sólo para los capacitores electrolíticos o polarizados de aluminio, del cual se hablará enseguida, estos muestran su capacitancia en su cubierta.

El resto de estos se codifica de acuerdo a los siguientes reglamentos:

El primer número es la primera cifra del valor.
El segundo número es la segunda cifra del valor.
El tercer número es número de ceros que deben agregarse.
Los valores se establecen en su base en picofaradios pF.

Ejemplo, un capacitor de 103 es de 10000pF, o 10nF o 0.01uF, otro capacitor con 152 en su encapsulado es de 1500pF, o 1.5nF o 0.0015uF.

Conformación física

Tipos de condensador

Además de dividirse en condensadores o capacitores fijos, variables, ajustables, polarizados o no polarizados, también existen los que van de acuerdo a su material de fabricación, que les otorgan propiedades específicas, como es el caso del límite del voltaje, capacidad de frecuencia y corriente.

En la electrónica los condensadores se pueden clasificar los polarizados electrolíticos de aluminio, cerámicos y los de película plástica, estos últimos, son de mayor resistencia al alto voltaje y trabajan en corrientes alternas.

Otro tipo son por su forma de montaje, como son los de inserción en placas de circuito impreso y también los de montaje superficial SMD.

Apariencia y estructura interna

De acuerdo a lo mencionado anteriormente, acá se mostrarán unas figuras muy parecidas a cada tipo.

Figura 2: Condensador o capacitor electrolítico

Figura 3: Condensadores de película plástica

Figura 4: Capacitor cerámico

Estructura interna

Para el condensador o capacitor, existe una sola forma de construcción para que estos cumplan su función de almacenaje de voltaje o cargas electrónicas.

Su forma es en placas metálicas separadas por un material dieléctrico o aislante.

Figura 5: Estructura simple del condensador o capacitor

Vemos acá las diferencias en estructuras internas que cumplen cada tipo de capacitor.

Figura 6: Estructura interna del capacitor electrolítico

Funcionamiento

Cómo se ha mostrado el condensador o capacitor funciona como un tanque donde se almacenan las cargas eléctricas entre sus placas.

Su comportamiento está dado bajo arias representaciones matemáticas.

Fórmulas matemáticas básicas

En primer lugar, desde lo más sencillo posible, partiendo de la construcción interna del condensador se debe mirar cuanta capacitancia se tiene de acuerdo a sus cargas y voltajes.

(1)

De acuerdo a la fórmula anterior:

C: Capacitancia.
Q1: Carga de la primera placa.
Q2: Carga de la segunda placa.
V1-V2: Diferencia de tensión de ambas placas.

Comportamiento ideal

El condensador o capacitor electrónico idealmente se comporta como un tanque donde se almacenan cargas eléctricas, como si se tratase de un estanque de agua.

La matemática que describe su comportamiento es el siguiente.

(2)

Donde i(t) es la corriente que circula por el capacitor C, dV(t) es la derivada del voltaje a través del tiempo.

Sin embargo, para saber la cantidad de voltaje de acuerdo a su corriente que circula en el momento es la siguiente:

(3)

Donde V(t) es el voltaje en ese instante de tiempo, V0 es el voltaje que tiene el capacitor desde el comienzo e Idt es el valor de la corriente en ese mismo instante.

Comportamiento real

Todos los capacitores presentan un funcionamiento real, que los hace funcionar bajo ciertas limitaciones, por ejemplo, capacidad de almacenamiento de voltaje, corriente de circulación, frecuencia de funcionamiento y vulnerabilidad al ruido.

El valor ESR del condensador o capacitor

Simplemente es el valor resistivo parásito de los capacitores, que los hace no ideales y que a frecuencias, corrientes y voltajes se vuelvan inestables.

Esto se puede apreciar como un resistor en serie con el capacitor. A veces usan inductancias para en serie estas también para ser más precisos.

Figura 7: Componentes parásitos ESR del capacitor

Aplicaciones

Después de las resistencias, los condensadores y capacitores son los componentes pasivos más utilizados en la electrónica, su utilización desde el filtrado de voltajes pulsantes, como acoples para el bloqueo de corrientes directos, circuitos generadores de frecuencia entre otros miles de aplicaciones.

Conclusiones

El condensador o capacitor es un componente que almacena cargas eléctricas como voltaje.
La forma como almacenan los capacitores el voltaje se mide en faradios, sin embargo, esta unidad es muy grande, por lo tanto, se usan divisiones para esto.

Referencias.

Revistas de electrónica moderna de Cekit.

Curso de electrónica básica #2.3 – Componentes pasivos – El condensador o capacitor