Los capacitores son componentes pasivos diseñados con el fin de almacenar energía electrostática o presentar una capacidad eléctrica determinada. Otra forma de definirlo sería la siguiente: componentes pasivos de dos terminales en los que la intensidad que los atraviesa (aparentemente) es proporcional a la variación de tensión existente entre sus terminales respecto al tiempo. Su unidad es el Faradio aunque por las limitaciones características de los mismos se usan distintos submúltiplos (micro, nano y pico). Desde el punto de vista constructivo, un condensador está constituido por dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico. En su interior se establece un campo eléctrico, sin pérdida de energía, como consecuencia de la polarización dieléctrica (no confundir material aislante y dieléctrico, todos los dieléctricos son aislantes, pero no todos los aislantes son dieléctricos; los dieléctricos son materiales no conductores en los que resulta posible su polarización). La capacidad de un condensador va a depender del tamaño de sus placas, de la distancia que las separa y del material del que está formado el dieléctrico.

Podemos dividirlos en dos grandes grupos: 

• capacitores fijos: su valor capacitivo no se puede alterar.  

• capacitores variables: se puede modificar su capacidad dentro de unos márgenes determinados.  

Principales parámetros:  

• Capacidad nominal (C_n): es la capacidad que se espera que tenga el condensador. Están normalizados.

• Tolerancia: es la variación que puede presentar respecto al valor nominal del condensador dado por el fabricante. Se expresa en % y puede ser asimétrica (-a +b %).

• Coeficiente de temperatura: expresa la variación del valor del condensador con la temperatura. Se suele expresar en %/ºC (tanto por ciento por grado centígrado), o en ppm/ºC (partes por millón por grado centígrado).

• Tensión máxima de funcionamiento (V_n): también llamada tensión nominal, es la máxima tensión continua o alterna eficaz que se le puede aplicar al condensador de forma continua y a una temperatura menor a la máxima de funcionamiento, sin que este sufra algún deteriodo. 

• Tensión de pico (V_p): máxima tensión que se puede aplicar durante un breve intervalo de tiempo. Su valor es superior a la tensión máxima de funcionamiento. 

• Corriente nominal (I_n): es el valor continuo o eficaz de la corriente máxima admisible para una frecuencia dada en la que el condensador puede trabajar de forma continua y a una temperatura inferior a la máxima de funcionamiento. 

• Corriente de fugas (I_f): pequeña corriente que hace que el condensador se descargue a lo largo del tiempo.

• Factor de perdidas (tgΦ): teoricamente cuando se aplica una tensión alterna a un condensador se produce un desfase de la corriente respecto a la tensión de 90º de adelanto, pero en la práctica esto no es así. La diferencia entre estos 90º y el desfase real se denomina angulo de pérdidas.  

Capacitores fijos

Estos capacitores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su valor no se puede modificar. Sus características dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado. De esta forma podemos distinguir los siguientes tipos:

• Cerámicos

• Mica

• Plástico

• Electrolíticos

• De doble capa eléctrica

Capacitores cerámicos

El dieléctrico utilizado por estos capacitores es la cerámica, siendo el material más utilizado el dióxido de titanio. Estos capacitores son muy económicos aunque presentan cierta inestabilidad, la capacidad varía considerablemente con la temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento. Se utilizan en aplicaciones de baja tensión. Rango de capacidad: 1 pF - 1 µF.

Capacitores de mica 

El dieléctrico utilizado en este tipo de capacitores es la mica o silicato de aluminio y potasio y se caracterizan por bajas pérdidas, ancho rango de frecuencias y alta estabilidad con la temperatura y el tiempo. Son más costosos que los capacitores cerámicos y se utilizan en lugar de estos en aquellos casos donde se requiere mayor estabilidad y en aplicaciones de alta frecuencia. 

Capacitores de plástico 

Estos capacitores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas tempeeraturas de funcionamiento. Según el proceso de fabricación podemos diferenciar entre los de tipo k y tipo MK, que se distinguen por el material de sus armaduras (metal en el primer caso y metal vaporizado en el segundo).

Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales:  

KS: styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como dieléctrico.  

KP: formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno.  

MKP: dieléctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado.  

MKY: dieléctrco de polipropileno de gran calidad y láminas de metal vaporizado.  

MKT: láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de polietileno (poliéster).  

MKC: makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el dieléctrico.  

A nivel orientativo estas pueden ser las características típicas de los capacitores de plástico:  

 En nuestros proyectos utilizaremos principalmente los capacitores de Poliester (MKT) en aplicaciones donde el capacitor deba soportar altas tensiones (220 Vca o más).

Capacitores electrolíticos

En estos capacitores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está constituida por un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos valores capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los casos aparecen polarizados.

Podemos distinguir dos tipos:  

• Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de aluminio y el electrolito de tetraborato armónico.  

• Electrolíticos de tantalio: el dieléctrico está constituido por óxido de tántalo y nos encontramos con mayores valores capacitivos que los anteriores para un mismo tamaño. Por otra parte las tensiones nominales que soportan son menores que los de aluminio y su coste es algo más elevado.  

En nuestros proyectos usaremos capacitores electrolíticos de aluminio.

Capacitores de doble capa eléctrica

Estos capacitores también se conocen como supercapacitores o CAEV debido a la gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los capacitores convencionales en que no usan dieléctrico por lo que son muy delgados. Las características eléctricas más significativas desde el punto de su aplicación como fuente acumulada de energía son: altos valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja, alta resistencia serie, y pequeños valores de tensión.  

CONDENSADORES VARIABLES

Estos condensadores presentan una capacidad que podemos variar entre ciertos límites.  Igual que pasa con las resistencias, podemos distinguir entre condensadores variables, su aplicación conlleva la variación con cierta frecuencia (por ejemplo sintonizadores de radio) y condensadores ajustables o trimmers, que normalmente son ajustados una sola vez (aplicaciones de reparación y puesta a punto). La variación de la capacidad se lleva a cabo mediante el desplazamiento mecánico entre las placas enfrentadas. La relación con que varían su capacidad respecto al ángulo de rotación viene determinada por la forma constructiva de las placas enfrentedas, obedeciendo a distintas leyes de variación, entre las que destacan la lineal, logarítmica y cuadrática corregida.  

Código numérico  

 Ejemplos:

• 102 = 1-0-00 pF = 1000 pF

• 154 = 1-0-0000 pF = 150000 pF

Código por marcas

Otra forma en que se expresa el valor nominal de la capcidad es mediante un código de marcas. Se utilizan dos numeros y las letras N (nF) y P (pF). Con esto se puede expresar cualquier cifra ente 0,1 pF y 990 nF  

Ejemplos:

• N10 = 0,1 nF = 100 pF

• 2P2 = 2,2 pF

• 15N = 15 nF

Como el valor obtenido siempre está expresado en pF, si se desea conocer su valor en alguna otra unidad se debe realizar la conversión. Para ello existe una sencilla regla nemotécnica. Se tapa con el dedo el valor a convertir y de ahí sale la fórmula

Ejemplos:  

a) Expresar 22 nF en pF: de 1.1 deducimos que nF x 1000 = pF -> 22nF x 1000 = 22000 pF  

b) Expresar 15000 pF en nF: de 1.1 deducimos que pF / 1000 =nF -> 15000 pF / 1000 = 15 nF