Un capacitor o condensador eléctrico es un dispositivo que se utiliza para almacenar energía (carga eléctrica) en un campo eléctrico interno. Es un componente electrónico pasivo y su uso es frecuente tanto en circuitos electrónicos, como en los analógicos y digitales.
Todo capacitor tiene la misma estructura básica: dos placas conductoras separadas por un dieléctrico aislante ubicado entre ambas. En ellas se almacena la carga de energía cuando fluye una corriente eléctrica y su dieléctrico debe ser de un material no conductor, como el plástico o la cerámica.
¿Cómo funciona un capacitor?
Al colocar un capacitor o condensador eléctrico en un circuito que tiene una corriente activa, los electrones del lado negativo se acumulan en la placa que se encuentra más cercana a ellos. Cuando la placa ya no puede sostenerlos, pasan al dieléctrico y a la otra placa, por lo que los electrones son desplazados devuelta al circuito, a través de una descarga.
Las placas conductoras del capacitor están conectadas a las terminales del elemento pasivo y el material dieléctrico o aislante se coloca entre ambas placas, las cuales almacenan la carga eléctrica hasta que se conecta una carga en el capacitor. La carga que almacena un condensador o capacitor es directamente proporcional al voltaje o la tensión aplicados. Asimismo, su capacidad es proporcional al área de la placa e inversamente proporcional a la distancia existente entre ambas placas.
Otro factor importante de estos dispositivos es la capacitancia, es decir, la capacidad del componente para almacenar energía en forma de carga eléctrica. El valor de la capacitancia de un condensador eléctrico se mide en faradios y es la relación entre la carga eléctrica almacenada y la tensión (diferencia de potencial) entre ellos.
¿Para qué sirve un capacitor?
La función de un capacitor es almacenar una carga de energía que pueda ser liberada de forma rápida. La carga y descarga de un capacitor es muy útil para, por ejemplo, alimentar un motor eléctrico y son muy eficientes en mecanismos que necesitan un incremento rápido de energía, tales como el flash de una cámara fotográfica, arrancadores para motores y amplificadores de audio para automóviles.
En circuitos en los que el voltaje de la corriente eléctrica fluctúa mucho, la función del capacitor intermedio es nivelarlo, ya que su carga almacena la energía sobrante cuando el voltaje aumenta. Posteriormente, la energía almacenada en un capacitor se libera al disminuir el voltaje.
Otra función de un capacitor es generar retrasos en circuitos eléctricos en aquellas actividades que lo requieren, al establecer demoras en el flujo de la corriente eléctrica. Esto resulta de gran utilidad cuando se llevan a cabo tareas en periodos constantes y con frecuencias determinadas, o con intervalos temporales determinados.
Además, un condensador o capacitor puede nivelar los voltajes de la corriente eléctrica. Si en un circuito con corriente continua de voltaje hay ondas o rizos, la carga de un capacitor de gran tamaño es capaz de absorber los picos y llenar los valles. Gracias a esta capacidad de regular la frecuencia de la corriente eléctrica y crear demoras para dar un ritmo determinado a las tareas, se han convertido en elemento fundamental en el desarrollo de dispositivos electrónicos.
Tipos de capacitores
Debido a sus múltiples usos y a la variedad de sus características eléctricas, físicas y económicas, actualmente hay una gran cantidad de tipos de capacitores. Existen capacitores hechos con placas de diversos materiales, con formas diversas y una amplia gama de dieléctricos. Entre los más comunes se encuentran el capacitor electrolítico, el capacitor cerámico, los capacitores en serie y paralelo y el capacitor de poliéster, entre otros.
Capacitor electrolítico. Este condensador usa un electrolito que actúa como primera armadura o cátodo (electrodo negativo), el cual, al recibir una tensión adecuada, deposita una capa aislante sobre ánodo (es decir, la cuba o segunda armadura). Suele usarse como oscilador, como generador de frecuencias o para modularla señal en fuentes de alimentación.
Los condensadores electrolíticos liberan en poco tiempo grandes cantidades de energía, por lo que es utilizado como capacitor de arranque de motores eléctricos que requieren una gran potencia inicial. Aunque su capacidad puede llegar a ser muy elevada, un capacitor electrolítico no funciona bien con una corriente alterna, pues la polarización inversa produce un corto circuito entre el electrolito y la cuba, por lo que la temperatura incrementa a tal grado que puede estallar.
Hay varios tipos de capacitores electrolíticos, de acuerdo con sus componentes (electrolitos y segunda armadura), entre ellos se encuentran el de aluminio y el de tantalio:
- Condensador o capacitor de aluminio: es un condensador polarizado en el cual el electrolito es una disolución de ácido bórico y su cuba es de aluminio. Su funcionamiento óptimo es en frecuencias bajas y suele utilizarse en equipos de audio y fuentes de alimentación conmutadas.
- Condensador o capacitor de tantalio o tántalo. Usa tántalo como ánodo y tiene mejor capacidad por volumen que un capacitor electrolítico de aluminio, ya que utilizar este elemento químico hace que la capa dieléctrica sea muy delgada.
Capacitor de poliéster. Estos capacitores tienen una gran potencia y son de respuesta muy rápida. Como elemento dieléctrico tienen delgadas láminas de poliéster y usan aluminio para formar sus armaduras. Sus usos más comunes son en aplicaciones de conexión y desconexión de corriente continua, para filtrar señales de baja tolerancia y sistemas de audio. Tienen ventajas sobre los condensadores de papel por su capacidad para reducir su tamaño, además de tener un alto rendimiento y una escasa pérdida de potencia.
Capacitor cerámico. Usan diversos tipos de cerámica como elemento dieléctrico y pueden estar formados por una sola lámina de dieléctrico o por láminas apiladas. Según sus características, pueden funcionar a distintas frecuencias, incluso las microondas. Gracias a las propiedades específicas de la cerámica, tienen muy pocas pérdidas.
Capacitores en serie y en paralelo. Aquellos que se denominan como “en serie” son dos o más condensadores conectados en una línea. El positivo de cada capacitor está conectado a la placa negativa del siguiente condensador y tienen la misma carga e igual corriente de carga. Por su parte, los condensadores en paralelo son también dos o más condensadores, pero conectados paralelamente, ya que sus terminales están conectadas a la terminal de otro condensador o condensadores. Tienen la misma tensión, así como un suministro de tensión común.
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Imagen: Eric Schrader from San Francisco, CA, United States, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons
