Entre los componentes pasivos básicos encontramos a las Resistencias y a los Condensadores.
Para un uso correcto de los mismos y para cada aplicación es interesante conocer las características técnicas que definen su comportamiento. Existen diversos tipos de estos elementos, tanto desde el punto de vista de su comportamiento, materiales base para su fabricación o características constructivas y geométricas.
Por último, es importante conocer el grupo concreto a que pertenece cada componente, y determinar su valor nominal, que vendrá expresado mediante un código de colores o de marcas.
Desde el punto de vista de vista de la resistividad , podemos encontrar materiales conductores (no presentan ninguna oposición al paso de la corriente eléctrica), aislantes (no permiten el flujo de corriente), y resistivos (que presentan cierta resistencia). Dentro de este último grupo se situan las resistencias.
Las resistencias son componentes eléctricos pasivos en los que la tensión instantánea aplicada es proporcional a la intensidad de corriente que circula por ellos. Su unidad de medida es el ohmio (Ω).
Se pueden dividir en tres grupos:
Estos componentes de dos terminales presentan un valor nominal de resistencia constante (determinado por el fabricante), y un comportamiento lineal.
Estas son las especificaciones técnicas más importantes que podemos encontrar en las hojas de características que nos suministra el fabricante:
| Clase | Tipo | Principio de fabricación | Gama de potencias (W) | Gama de valores | Gama de tolerancias +/-% | Ruido | Tensión máxima aplicable | Coeficiente de Temp. %ºC | Temp. máxima superfic. | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Carbón | carbón aglomerado o de composición | masas de carbón en polvo y aislante prensada | 1/4W 1/2W 1W 2W |
10-10M 3,3-22M 10-22M 220-22M |
5%,10% 20% |
- <20 - - |
150V 250V 500V 500V |
-0,4% -2% |
- - 150ºC - |
|
| Carbón | capa de carbón | capa de carbón cristalizado | sin ajuste | 1/2W 1W |
3,3-22M 10-10M |
5%-10% - |
<2 - |
300V 450V |
-0,2% -0,5% |
150ºC - |
| con ajuste espilado | 1/8W 1/4W 1/2W 1W 2W |
10-330K 1-1M 1-22M 3,3-22M 10-22M |
normal 2%-5%-10% envejecidas 0,5%-1%-2% - |
- <2 - - - |
150V 250V 500V 750V 750V |
- -0,2% -0,5% - - |
- 150ºC - - - |
|||
| Metálicas | capa | capa de niquel y cromo aleados | 1/4W 1/2W 1W |
1-1M 0,47-1,5M 1-4,7M |
0,1%, 0,5% 1%, 2% - |
<0,3 | 200V 300V 500V |
-0,1% +0,1% - |
175ºC | |
| Metálicas | metal precioso | capa de oro y platino aleados | 1/4W 1/2W 1W |
0,33-220K | 0,5%, 1% | <0,1 | - | +0,25% +0,35% - |
300ºC | |
| Metálicas | oxido metálico | capa de oxido de estaño | - | 10-1M - |
1%, 2%, 5% - |
0,5-2 - |
- - |
-0,4% +0,4% |
250ºC - |
|
| Bobinadas | bobinadas | bobina de hilo resistivo sobre tubo cerámico o fibra de vidrio | de rabillos 1W-30W de bridas 5W-3KW |
- 0,1-22K 0,1-1M - |
- - 2%, 5%, 10% - |
- - <0,1 - |
- - E+1<W - |
- -0,1% +0,1% - |
- - 400ºC - |
|
La clasificación de estas resistencias se puede hacer en base a los materiales utilizados para su construcción, basicamente mezclas de carbón o grafitos y materiales o aleaciones metálicas. También se pueden distinguir distintos tipos atendiendo a caracteristicas constructivas y geométricas. Una clasificación sería la siguiente:
Es el tipo más utilizado y el material base en su construcción es el carbón o grafito. Son de pequeño tamaño y baja disipación de potencia. Según el proceso de fabricación y su constitucion interna, podemos distinguir:
Características
Características
Estas resistencias están constituidas por metales, oxidos y aleaciones metálicas como material base. Según el proceso de fabricación y aplicación a la que se destinan podemos distinguir:
Estos componentes tienen una gran estabilidad y precisión y un bajo nivel de ruido por lo que suelen ser utilizadas en aplicaciones exigentes.
Caracteristicas
Las principales ventajas de estas resistencias radica en su reducido tamaño, y sobretodo en la disponibilidad de redes de resistencias como componente integrado. A pesar de su reducido margen de potencia, inferior a 1/2 W, las ventajas respecto a las resistencias discreta se pueden resumir en:
Esta última posibilidad está ligada al tipo de encapsulado en que se presenta la red. En la práctica los más comunes que se nos presentan son:
Generalmente se suele hacer una subdivisión de este tipo en bobinadas de potencia y bobinadas de precisión, según la aplicación a la que se destinan.
Características
Las resistencias bobinadas se pueden incluir en algunos de los modelos comerciales siguientes: hilo descubierto, esmaltadas, vitrificadas,y aisladas.
Estas resistencias se caracterizan porque su valor óhmico, que varía de forma no lineal, es función de distintas magnitudes físicas como puede ser la temperatura, tensión, luz, campos magnéticos,etc.. Así estas resistencias están consideradas como sensores.
Entre las más comunes podemos destacar las siguientes:
TERMISTORES
En estas resistencias, cuyo valor ohmico cambia con la temperatura, además de las características típicas en resistencias lineales fijas como valor nominal, potencia nominal, tolerancia, etc., que son similares para los termistores, hemos de destacar otras:
Las Resistencias NTC se caracterizan por su disminución del valor resistivo a medida que aumenta la temperatura, por tanto presenta un coeficiente de temperatura negativo. Entre sus caracteristicas se pueden destacar: resistencia nominal de 10 ohmios a 2M, potencias entre 1 microvatio y 35W, coeficiente de temperatura de -1 a -10% por ºC; y entre sus aplicaciones: regulación, compensación y medidas de temperaturas, estabilización de tensión, alarmas, etc.
Las Resistencias PTC se diferencian de las anteriores en que tiene un coeficiente de temperatura positivo, de forma que su resistencia aumentará como consecuencia del aumento de la temperatura (aunque esto sólo se da en un margen de temperaturas).
VARISTORES
Estos dispositivos (tambien llamados VDR experimentan una disminución en su valor de resistencia a medida que aumenta la tensión aplicada en sus extremos. A diferencia de lo que ocure con las NTC y PTC la variación se produce de una forma instantánea.
Las aplicaciones más importantes de este componente se encuentran en: protección contra sobretensiones, regulación de tensión y supresión de transitorios.
FOTORESISTENCIAS
Estas resistencias, también conocidas como LDR, se caracteriza por su disminución de resistencia a medida que aumenta la luz que incide sobre ellas.
Las principales apicaciones de estos componentes: controles de ilumnación, control de circuitos con relés, en alarmas, etc..
Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contacto movil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante).
Segun su función en el circuito estas resistencias se denominan:
Estas son las especificaciones técnicas más importantes que podemos encontrar en las hojas de características que nos suministra el fabricante:
Los materiales usados para la fabricación de estas resistencias suelen ser los mismos que los utilizados para las resistencias fijas, es decir, mezclas de carbón y grafito, metales y aleaciones metálicas. La diferencia fundamental, a parte de las aplicaciones, está en los aspectos constructivos. Tomando este criterio podemos hacer la siguiente clasificación:
CAPA DE CARBÓN Están constituidas por carbón coloidal (negro de humo), mezclado en proporciones adecuadas con baquelita y plastificantes.
Bajo estas características podemos encontrarnos con:
CAPA METÁLICA
Las capas de estos tipos de resistencias están formadas en base a mezclas de óxidos de estaño y antimonio depositadas sobre un soporte de vídrio generalmente. El cursor, como en las de capa de carbón, suele ser de aleaciones de cobre y oro o plata, tomando los terminales de salida en contactos metalizados practicados sobre la capa. Basicamente nos encontraremos con potenciómetros.
Como características importantes:
CAPA TIPO CERMET
La capa está constituida por por mezcla aglomerada de materiales vítreos y metales nobles, depositada sobre un substrato de cerámica. Las principales aplicaciones son para ajustes con lo que nos vamos a encontrar fundamentalmente con trimmers.
Sus características principales:
PEQUEÑA DISIPACIÓN
La constitución de este tipo de resistencias es muy parecida a la de las resistencias bobinadas fijas. Suelen usar los mismos materiales, aleaciones Ni-Cu para pequeños valores de resistencia, y Ni-Cr para valores altos. Su principal aplicación es la limitación de corriente en circuitos serie, por lo que se pueden denominar reostatos, aunque la potencia que pueden aguantar no es muy elevada, por lo que también los encontraremos en aplicaciones como potenciometros.
Características:
BOBINADAS DE POTENCIA
Se pueden comparar a los modelos vitrificados de alta precisión de las resistencias fijas. Este tipo de resistencias son las que realmente se denominan reostatos, capaces de disipar elevadas potencias aplicadas como limitadores de corriente.
Entre sus características podemos destacar:
BOBINADAS DE PRECISIÓN
En este tipo se usan aleaciones metálicas de pequeña resistividad (Au-Ag) en lugar de aumentar el diametro del hilo y así conseguir pequeños valores con reducidas dimensiones. Por sus aplicaciones, a este tipo se les suele denominar trimmers bobinados.
Sus características principales:
En primer lugar habria que determinar el grupo al que pertenecen, es decir, si son lineales fijas, variables, o no lineales, y el tipo concreto al que pertenecen dentro de cada grupo.
Posteriormente determinariamos el valor nominal de la resistencia y su tolerancia. Estos valores son indicados en el cuerpo de la resistencia mediante el código de colores, o, el código de marcas.
El valor de potencia nominal solamente suele ir indicado en algunos tipos de resistencias bobinadas y variables. Para su determinación tendriamos que fijarnos en el tamaño del componente.
Para determinar otros parámetros como pueden ser el coeficiente de temperatura, ruido, tensión máxima aplicable, etc., tenemos que recurrir a las hojas de características que nos suministra el fabricante.
Es el código con el que se regula el mercado de el valor nominal y tolerancia para resistencias fijas de carbón y metálicas de capa fundamentalmente.
Tenemos que resaltar que con estos códigos lo que obtenemos es el valor nominal de la resistencia pero no el valor real que se situará dentro de un margen según la tolerancia que se aplique.
| COLOR | 1ª CIFRA | 2ª CIFRA | Nº DE CEROS | TOLERANCIA (+/-%) |
|---|---|---|---|---|
| PLATA | - | - | 0,01 | 10% |
| ORO | - | - | 0,1 | 5% |
| NEGRO | - | 0 | - | - |
| MARRÓN | 1 | 1 | 0 | 1% |
| ROJO | 2 | 2 | 00 | 2% |
| NARANJA | 3 | 3 | 000 | - |
| AMARILLO | 4 | 4 | 0000 | - |
| VERDE | 5 | 5 | 00000 | - |
| AZUL | 6 | 6 | 000000 | - |
| VIOLETA | 7 | 7 | - | - |
| GRIS | 8 | 8 | - | - |
| BLANCO | 9 | 9 | - | - |
Para determinar el valor de la resistencia comenzaremos por determinar la banda de la tolerancia: oro, plata, rojo, marrón, o ningún color. Si las bandas son de color oro o plata, está claro que son las correspondientes a la tolerancia y debemos comenzar la lectura por el extremo contrario. Si son de color rojo o marrón, suelen estar separadas de las otras tres o cuatro bandas, y así comenzaremos la lectura por el extremo opuesto, 1ª cifra, 2ª cifra, número de ceros o factor multiplicador y tolerancia, aunque en algunos casos existe una tercera cifra significativa. En caso de existir sólo tres bandas con color, la tolerancia será de +/- 20%. La falta de esta banda dejará un hueco grande en uno de los extremos y se empezará la lectura por el contrario. Suele ser caracteristico que la separación entre la banda de tolerancia y el factor multiplicativo sea mayor que la que existe entre las demás bandas.
| COLOR | 1ª CIFRA | 2ª CIFRA | 3ª CIFRA | Nº CEROS | TOLERANCIA (+/-%) |
|---|---|---|---|---|---|
| PLATA | - | - | - | 0,01 | - |
| ORO | - | - | - | 0,1 | - |
| NEGRO | - | 0 | 0 | - | - |
| MARRÓN | 1 | 1 | 1 | 0 | 1% |
| ROJO | 2 | 2 | 2 | 00 | 2% |
| NARANJA | 3 | 3 | 3 | 000 | - |
| AMARILLO | 4 | 4 | 4 | 0000 | - |
| VERDE | 5 | 5 | 5 | 00000 | 0,5% |
| AZUL | 6 | 6 | 6 | 000000 | - |
| VIOLETA | 7 | 7 | 7 | - | - |
| GRIS | 8 | 8 | 8 | - | - |
| BLANCO | 9 | 9 | 9 | - | - |
Como en el caso del código de colores, el objetivo del código de marcas es el marcado de el valor nominal y tolerancia del componente y, aunque se puede aplicar a cualquier tipo de resistencias, es típico encontrarlo en resistencias bobinadas y variables.
Como valor nominal podemos encontrarnos con tres, cuatro, o cinco caracteres formados por la combinación de dos, tres, o cuatro números y una letra, de acuerdo con las cifras significativas del valor nominal. La letra del código sustituye a la coma decimal, y representa el coeficiente multiplicador segun la siguiente correspondencia:
| LETRA CÓDIGO | R | K | M | G | T |
|---|---|---|---|---|---|
| COEFICIENTE MULTIPLICADOR | x1 | x103 | x106 | x109 | x1012 |
La tolerancia va indicada mediante una letra, según la siguiente tabla. Como se puede apreciar aparecen tolerancias asimétricas, aunque estas se usan normalmente en el marcado de condensadores.
| TOLERANCIAS SIMÉTRICAS | TOLERANCIAS ASIMÉTRICAS | ||
|---|---|---|---|
| Tolerancia % | Letra código | Tolerancia | Letra código |
| +/- 0,1 | B | +30/-10 | Q |
| +/- 0,25 | C | +50/-10 | T |
| +/- 0,5 | D | +50/-20 | S |
| +/- 1 | F | +80/-20 | Z |
| +/- 2 | G | - | - |
| +/- 5 | J | - | - |
| +/- 10 | K | - | - |
| +/- 20 | M | - | - |
| +/- 30 | N | - | - |
Como ejemplo estas son algunas de los posibles marcados en resistencias a partir del código de marcas:
| Valor de la resistencia en ohmios | Código de marcas | Valor de la resistencia en ohmios | Código de marcas |
|---|---|---|---|
| 0,1 | R10 | 10K | 10K |
| 3,32 | 3R32 | 2,2M | 2M2 |
| 59,04 | 59R04 | 1G | 1G |
| 590,4 | 590R4 | 2,2T | 2T2 |
| 5,90K | 5K9 | 10T | 10T |
Los condensadores 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 de medida en el S.I. es el Faradio aunque por las limitaciones características de los mismos se usan distintos submúltiplos (micro, μ / nano, n / pico, p).
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.
Igual que en las resistencias nos vamos a encontrar con condensadores:
Estos condensadores 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:
El dieléctrico utilizado por estos condensadores es la cerámica, siendo el material más utilizado el dióxido de titanio. Este material confiere al condensador grandes inestabilidades por lo que en base al material se pueden diferenciar dos grupos:Grupo I: caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y casi constante.Grupo II: su coeficiente de temperatura no está prácticamente definido y además de presentar características no lineales, su capacidad varía considerablemente con la temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento. Se caracterizan por su elevada permitividad.Las altas constantes dieléctricas características de las cerámicas permiten amplias posibilidades de diseño mecánico y eléctrico.
Estos condensadores 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:
A nivel orientativo estas pueden ser las características típicas de los condensadores de plástico:
| TIPO | CAPACIDAD | TOLERANCIA | TENSION | TEMPERATURA |
|---|---|---|---|---|
| KS | 2pF-330nF | +/-0,5% +/-5% | 25V-630V | -55ºC-70ºC |
| KP | 2pF-100nF | +/-1% +/-5% | 63V-630V | -55ºC-85ºC |
| MKP | 1,5nF-4700nF | +/-5% +/-20% | 0,25KV-40KV | -40ºC-85ºC |
| MKY | 100nF-1000nF | +/-1% +/-5% | 0,25KV-40KV | -55ºC-85ºC |
| MKT | 680pF-0,01mF | +/-5% +/-20% | 25V-630V | -55ºC-100ºC |
| MKC | 1nF-1000nF | +/-5% +/-20% | 25V-630V | -55ºC-100ºC |
El dieléctrico utilizado en este tipo de condensadores 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.
En estos condensadores 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:
Estos condensadores también se conocen como supercondensadores o CAEV debido a la gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los condensadores 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.
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); 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.
Estos condensadores siempre indican la capacidad en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios. Dependiendo del fabricante también pueden venir indicados otros parámetros como la temperatura y la máxima frecuencia a la que pueden trabajar.
Tenemos que poner especial atención en la identificación de la polaridad. Las formas más usuales de indicación por parte de los fabricantes son las siguientes:
Actualmente estos condensadores no usan el código de colores (los más antiguos, si). Con el código de marcas la capacidad se indica en microfaradios y la máxima tensión de trabajp en voltios. El terminal positivo se indica con el signo +:
