Condensadores Eléctricos: Tipos, Usos y Funcionamiento

¿Qué es un Condensador?

Un condensador, también conocido como capacitor, es un componente eléctrico pasivo que almacena energía eléctrica. Esta energía se libera cuando el circuito o nosotros lo requerimos.

Tipos de Condensadores

• Condensadores Fijos: Su capacidad no varía.
• Condensadores Variables: Su capacidad se puede ajustar.
• Condensadores Polarizados: Generalmente de alta capacidad, tienen polaridad que debe respetarse para evitar daños. No se pueden conectar a corriente alterna (CA).

Cantidad de Electricidad Almacenada

La cantidad de electricidad que un condensador puede almacenar depende de dos factores:

1. Capacidad de Almacenaje: A mayor capacidad, mayor cantidad de electricidad.
2. Tensión Aplicada: La tensión suministrada entre sus terminales influye en la cantidad de carga almacenada.

Partes de un Condensador

1. Armaduras: Dos láminas metálicas delgadas, usualmente de aluminio.
2. Dieléctrico: Lámina aislante delgada que separa las armaduras. La constante dieléctrica indica cuántas veces es más aislante un material que el vacío.
3. Carcasa de Protección: Protege las armaduras de agentes externos. Incluye un tornillo de sujeción y muestra las características técnicas del condensador: tensión nominal, capacidad, tolerancia, frecuencia de funcionamiento y rango de temperatura.

Terminales de Conexión

Dos cables, cada uno conectado a una armadura, permiten la entrada de tensión.

Resistencia de Descarga

Una resistencia de valor alto, conectada en paralelo a los terminales, descarga el condensador cuando no está en uso, previniendo accidentes.

Capacidad de un Condensador

La capacidad de un condensador depende de tres factores:

• Separación entre Armaduras: A mayor separación, menor capacidad.
• Superficie de las Armaduras: A mayor superficie, mayor capacidad.
• Material Dieléctrico: Mayor constante dieléctrica implica mayor capacidad.

Datos Técnicos

1. Capacidad: Se mide en faradios (F), microfaradios (µF), nanofaradios (nF) y picofaradios (pF).
2. Tensión de Trabajo: Máxima tensión soportada en régimen permanente. Depende del tipo y espesor del dieléctrico. Superarla puede causar una perforación del dieléctrico y un cortocircuito.
3. Tolerancia: Margen de error entre la capacidad real y la nominal.
4. Polaridad: Indicada en la carcasa de los condensadores electrolíticos.
5. Frecuencia: Frecuencia nominal de funcionamiento.
6. Temperatura: Rango de temperatura de operación.

Válvula de Seguridad

Dispositivo que previene proyecciones metálicas en caso de perforación del dieléctrico o error de polaridad.

Principio de Funcionamiento

Inicialmente, las armaduras tienen cargas neutras. Al cerrar el circuito, la batería bombea electrones a una armadura, repeliendo los de la otra. Este flujo de electrones se registra en un miliamperímetro. El proceso continúa hasta que la diferencia de potencial entre las armaduras iguala la de la batería. En ese momento, el condensador está cargado. Al desconectar la batería y unir los cables, los electrones fluyen entre las armaduras hasta neutralizar la carga, lo que se observa en el miliamperímetro. En corriente continua (CC), un condensador en régimen permanente actúa como circuito abierto. En corriente alterna (CA), el condensador se carga y descarga continuamente.

Carga y Descarga de Condensadores

La velocidad de carga y descarga depende de la constante de tiempo (τ = R·C), donde R es la resistencia y C la capacidad. Se considera completamente cargado o descargado tras tres constantes de tiempo.

Carga:

Descarga:

Usos de los Condensadores

• Mejorar el factor de potencia.
• Eliminar el efecto estroboscópico.
• Arranque de motores monofásicos de jaula de ardilla.
• Arranque de motores trifásicos en redes monofásicas.
• Filtros.
• Temporizadores.

Tipos de Condensadores (Detalles)

• Condensadores de Mica: Construcción en capas alternas de mica y metal. Excelentes características eléctricas, pero baja capacidad.
• Condensadores Cerámicos: Similares a los de mica, pero con dieléctrico cerámico. Bajo costo y tamaño reducido.
• Condensadores Electrolíticos: Polarizados, de aluminio o tantalio. Alta capacidad y tamaño pequeño. Usados como filtros en fuentes de alimentación.
• Condensadores de Aceite: Dieléctrico de aceite. Alta capacidad, pero gran tamaño. Usados en alta tensión para corregir el factor de potencia.

Efecto Estroboscópico

Efecto visual producido al iluminar con lámparas de descarga. La intermitencia de la luz causa fatiga visual. Se puede mitigar con luz natural, lámparas incandescentes, lámparas desfasadas o con alimentación trifásica.

Arranque de Motores Trifásicos en Redes Monofásicas

Requiere un condensador de valor específico. El rendimiento del motor se reduce. Un condensador de doble capacidad puede ayudar en el arranque.

Condensadores como Filtros

• Absorben chispas en motores de escobillas.
• Absorben arcos en la apertura de contactos.
• Suavizan la corriente.

Condensadores como Temporizadores

Un condensador en serie con una resistencia variable controla el tiempo de carga, funcionando como temporizador.

Nota: No confundir la simbología de condensadores con la de contactos de relés.