¿Que son los capacitores?

El capacitor es un dispositivo que almacena electrones. El capacitor mas simple está compuesto por dos conductores separados de un material aislante llamado “dieléctrico”.
El dieléctrico puede ser de papel, una película de plástico, mica, vidrio, cerámica, aire o vacío. Las placas pueden ser discos de aluminio, película de aluminio o una película delgada de metal aplicada a los lados contrarios de un dieléctrico sólido. El sandwich conductor-dieléctrico-conductor puede estar enrollado dentro de un cilindro o en una oblea plana.

Cargando y descargando un capacitor

Un capacitor se puede cargar casi instantaneamente, para retardar el tiempo de carga se puede colocar una resistencia entre la fuente y el capacitor.

Los electrones de un capacitor cargado se disiparan gradualmente a través del dieléctrico hasta que ambas placas obtengan la misma carga, es decir se igualen; en este momento el capacitor esta descargado. Al igual que la carga, la descarga puede darse casi en forma instantánea si se conectan los dos bornes del capacitor entre si y se puede lograr un tiempo mayor de descarga si se conecta una resistencia entre sus bornes.

¿Como se mide un capacitor?

La habilidad de almacenar electrones se conoce como “Capacitancia” y se mide en faradios.
Un capacitor de 1 faradio conectado a 1 Volt almacenará 6 280 000 000 000 000 000 de electrones. La mayoría de los capacitores tienen valores muchos mas pequeños que 1 faradio y para ello se utilizan submúltiplos del faradio. La unidad de faradio se representa con f:

1 faradio = 1f
1 microfaradio = 1µf = 0,000 0001f
1 picofaradio = 1pf = 0,000 000 000 001f

Tipos de capacitores

Los capacitores se clasifican según su dieléctrico. Por eso se verán nombres de capacitores como cerámico, poliester, etc.
La mayoría de capacitores son de capacidad fija, aunque existen de capacidad variable. Un capacitor variable tiene una o mas placas fijas y otras moviles, la capacitancia se varía al girar una barra unida a un lado de las placas. Un ejemplo de este tipo de capacitor se utiliza para sintonizar los receptores y emisores de radio, en este caso el dieléctrico es aire.

Capacitores electrolíticos

Este tipo de capacitores se fabrican con una capa delgada de óxido sobre una placa metálica, todo este conjunto se encuentra sumergido en una sustancia electrolítica conductora.

Están construidos de la siguiente forma: Una placa metálica, frecuentemente de aluminio, se sumerge en una solución química y se conecta a uno de los polos de una fuente de corriente contínua. El otro polo de alimentación de la fuente de aplica directamente a la solución (eletrolíto). Al producirse un flujo de corriente, se deposita una capa mu fina de óxido sobre el metal. Como consecuencia, de que el óxido es un excelente aislante, virtualmente queda interrumpido el flujo de corriente y la consiguiente acción de depósito, cuando la capa del mismo se hace lo suficientemente gruesa como para aislar la tensión aplicada. Cuanto mayor sea la fuente de corriente contínua aplicada, mayor será el espesor de la capa de óxido.

En base a esta explicación resulta fácil comprender porque la tensión de trabajo de los capacitores electrolíticos depende fundamentalmente del proceso de formación. Como consecuencia de que la capa de óxido es aisladora solamente en un sentido, es imprescindible respetar la polaridad en este tipo de capacitores. En la fabricación la polaridad aplicada determinará la polaridad de utilización.

Capacitores cerámicos

Son aquellos que utilizan como dieléctrico materiales cerámicos. La composición química de estos materiales es muy importante, ya que de ella depende la rigidez dieléctrica, los coeficientes de temperatura y dieléctrico. Se usan principalmente óxidos de titanio, bario, calcio, magnesio y otros elementos, sobre todo el grupo de las llamadas tierras raras.

Una de las características sobresalientes de este tipo de capacitores es el valor elevado de la constante dieléctrica.
El dieléctrico de un capacitor cerámico se presenta de dos formas: Discos o pequeños tubos. Estos son recubiertos son recubiertos por medio de unos procesos fisicoquímicos y generalmente al vacío de una delgada capa de plata en ambos lados.

Estas superficies de plata constituyen los electrodos a los cuales se le sueldan alambres que sirven para conectar al capacitor. En muchos casos el conjunto de superficies de plata y soldadura de los alambre es recubierta con algún material aislante como lacas, ceras o resinas sintéticas, que protegen la estructura mecanicamente y brindan una mayor solidez al capacitor; ademas lo protegen contra la humedad, el polvo, las variaciones de temperatura, etc.

Capacitores de poliester

Estos capacitores tienen como dieléctrico una lámina de material sintético, realizada en estereftalato de polietileno, mas comúnmente conocido como poliester. Las principales características de este material son:

• Alta resistencia al humedad
• Alta rigidez dieléctrica
• Estabilidad de sus propiedades hasta 200°C

Esto permite el uso de láminas muy finas, lo que reduce considerablemente el tamaño. El espesor de estas hojas depende de la tensión de aislación requerida. Por ejemplo para aislación de 160V se requiere una lámina de 6 micrones, siendo de 12 para 400V.

Aprovechando la impermeabilidad del poliester se puede evitar el uso de soldaduras especiales para los conectores externos.

Capacitores de tantalio

Este capacitor consiste básicamente de una hoja de tantalio, puede ser plana o grabada para aumentar su superficie, la cual recibe un tratamiento químico que hace que se forme una capa de óxido de tantalio sobre su superficie. Este óxido es el dieléctrico del capacitor y su espesor puede variarse de acuerdo a la tensión utilizada en el proceso electroquímico de formación, en general se logran valores mas altos de capacidad con el tantalio que con el alumino para el mismo tamaño.

Adherido al folio del ánodo con su capa de óxido se encuentra un separador de papel que cumple una doble función: separar las capas adyacentes al folio enrollado y también impregnarse con el electrolito que constituye el cátodo del capacitor. El conjunto de folio de ánodo, papel y folio de cátodo es enrollado e introducido en un recipiente adecuado. Este recipiente es sellado herméticamente y se adosan conductores a cada lado del folio para la conexión del capacitor.

El espesor de los folios de tantalio puede variar entre 12 a 25 milésimas de milímetro y los conductores son soldados en un proceso de soldadura de punto a esta hoja delgada.

Asociación de capacitores

Los capacitores, al igual que las resistencias, se pueden agrupar en serie o en paralelo para aumentar o disminuir el valor total. Esto se puede calcular con las siguientes fórmulas:

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