Un condensador es un componente electrónico o dispositivo que se utiliza para almacenar energía (carga eléctrica) en un campo eléctrico interno. Los condensadores se utilizan para crear osciladores, temporizadores, aumentar la potencia y mucho más.
Como la mayoría de los componentes, la forma más fácil de entender cómo funciona un condensador es ver con tus propios ojos lo que hace en un circuito.
Cuando empecé a aprender electrónica de adolescente, éste fue el primer componente que conocí. La forma en que mi padre me lo explicaba me facilitaba la comprensión, a pesar de que yo no tenía ni idea de los fundamentos de la electrónica.
En esta guía, te mostraré cómo funciona un condensador para que seas capaz de entender lo que hace en los circuitos, y cómo puedes utilizarlo en tus propios proyectos.
¿Qué es un Condensador?
Un condensador o capacitor está formado por dos placas metálicas con un material dieléctrico (un material que no conduce la electricidad) entre las placas. Y en realidad no tiene más magia. Es así de sencillo e incluso puedes fabricar tu propio condensador utilizando dos láminas de papel de aluminio con un trozo de papel entre ellas.
Cuando aplicas un voltaje a través de las dos placas, fluye una corriente a medida que el voltaje intenta empujar electrones a través del condensador. Pero los electrones no pueden fluir a través del dieléctrico entre las placas, por lo que se acumulan en una de ellas y abandonan la otra.
Al final, el lado donde se acumulan los electrones no tendrá espacio para más electrones, por lo que la corriente deja de fluir. Cuando esto ocurre, el condensador está completamente cargado. La cantidad de carga eléctrica que puede contener un condensador se denomina capacitancia.
A los electrones no les gusta estar amontonados en una placa. Quieren ir hacia el lado con menos electrones. Por eso, si les proporcionas una vía de paso (por ejemplo, conectando un resistor entre sus patas), los electrones volverán al otro lado hasta que vuelva a haber un equilibrio de electrones a ambos lados del condensador.
Cómo Funcionan los Condensadores
Me gusta responder la pregunta «¿Cómo funciona un condensador?» diciendo que un condensador funciona como una pequeña batería recargable de muy baja capacidad.
Pero un condensador normalmente se carga y descarga en una fracción de segundo. Por lo tanto, no se utiliza para el mismo propósito que una batería. En cambio, se usa para cosas como agregar un temporizador, crear osciladores y como pequeños generadores de respaldo para microcontroladores.
Mire el video a continuación para ver cómo funciona el capacitor:
Un Simple Circuito con Condensador
Si quieres entender cómo funciona un condensador sin leer teoría ni fórmulas, construye este circuito:
Puedes utilizar una batería de 9 V, un diodo emisor de luz (LED) estándar y un condensador de 1000 µF. El valor del resistor puede rondar los 500-1000 ohmios.
Conecta la batería, y deberías ver que el LED se enciende. Todavía no hay nada especial.
Pero cuando desconectas la batería, ocurre algo interesante… ¡El LED permanece encendido unos segundos más sin estar conectado a la batería!
Esto ocurre porque el condensador se carga primero con la batería. Cuando desconectas la batería, la carga almacenada en el condensador fluye a través del resistor y el LED, manteniendo así el LED encendido durante unos segundos más, hasta que el condensador se descarga.
Así pues, el condensador funciona de forma similar a una batería: puede cargarse y descargarse.
Carga de un Condensador
Si quieres entender realmente bien los condensadores y cómo utilizarlos en tus circuitos, hay dos cosas importantes que debes saber:
- ¿Qué ocurre con el voltaje a través del condensador cuando lo cargas?
- ¿Qué ocurre con la corriente que atraviesa el condensador cuando lo cargas?
El voltaje a través de un condensador
Si carga un condensador desde una fuente de voltaje de 9 V, el voltaje a través del condensador eventualmente será de 9 V, pero no inmediatamente. En el momento en que empieces a cargarlo, el voltaje comenzará en 0V.
Pero el voltaje aumenta rápidamente, por lo que si intentas medirlo con un multímetro, no podrás leer 0 V.
Después de un tiempo, cuando está completamente cargado, el voltaje a través de él se convierte en 9 V (o cualquier voltaje que haya usado para cargarlo):
El voltaje aumenta rápidamente al principio y luego lentamente al final. El tiempo que lleva cargar el condensador depende de la cantidad de corriente que fluye. En el ejemplo anterior, estaría determinado por el resistor R1.
La corriente a través de un condensador
Cuando comienzas a cargar un condensador, la corriente fluye libremente sin ninguna resistencia desde el principio.
A medida que el condensador se carga, la resistencia aumenta de modo que cada vez puede fluir menos corriente. Cuando el condensador está completamente cargado, ya no fluye más corriente a través de él:
Aquí tienes un gráfico simplificado que muestra cómo la corriente disminuye con el tiempo de carga:
Condensadores en Circuitos de CA y CC
Los condensadores se comportan de forma diferente en los circuitos de CA y CC:
- Circuitos de CA: En los circuitos de corriente alterna, la tensión alterna su dirección, haciendo que las cargas de las placas del condensador oscilen. El resultado es una oposición a los cambios de tensión, que depende de la frecuencia y la capacitancia del condensador.
- Circuitos de CC: En los circuitos de CC, la tensión es constante. Cuando se aplica por primera vez una tensión continua a un condensador, éste se carga hasta la tensión aplicada, y la corriente fluye hasta que el condensador está completamente cargado. Una vez cargado, el condensador se comporta como un circuito abierto, bloqueando el flujo de corriente continua.
¿Para qué se Usa un Condensador?
Los condensadores se utilizan para muchas cosas, tales como:
- Añadir un temporizador a un circuito
- Creación de osciladores (por ejemplo, para hacer parpadear una luz)
- Crear filtros de audio (como filtros de paso-bajo y paso-alto)
- Eliminar el ripple en una fuente de alimentación
- Añadir ráfagas cortas de energía (por ejemplo para alimentar el flash de una cámara)
- Estabilización del suministro de voltaje de un microcontrolador
…y mucho más. A continuación repasaré algunos ejemplos de circuitos específicos que puedes utilizar para mejorar tu comprensión del condensador.
Ejemplo 1: Añadir un Temporizador
En este ejemplo, cuando la señal de entrada se pone baja, la salida del timer 555 se pone ALTA durante un cierto periodo de tiempo antes de volver a ponerse BAJA. Podrías por ejemplo usarlo para encender las luces de tu porche durante 2 minutos cada vez que un sensor IR detecte que hay alguien presente.
En este circuito, es el condensador C1 el que añade la temporización. Todo lo que hace el trimer 555 es proporcionar la lógica para verificar el nivel de voltaje a través del condensador con respecto a un nivel de umbral, y luego, encender o apagar la salida en consecuencia.
Ejemplo 2: Crear un Oscilador (Parpadeo de un LED)
En este circuito de ejemplo de LED parpadeante, el voltaje a través del condensador es interpretado como un 1 (ALTA) o un 0 (BAJA) por la compuerta NOT.
La salida se convierte en lo contrario de la entrada. Así, si la entrada es BAJA, la salida es ALTA. Cuando la salida está en ALTO, el voltaje de salida comenzará a cargar el condensador de modo que eventualmente también terminará en ALTO. Pero cuando lo haga, la salida cambiará a LOW. Cuando la salida esté BAJA, hará que el condensador empiece a descargarse de forma que finalmente también acabe estando BAJO.
Y el proceso se repite.
Ejemplo 3: Diseño de Filtros de Audio
Puede combinar condensadores y resistores para formar filtros. Un filtro elimina frecuencias específicas de una señal de audio y deja pasar otras. Por ejemplo, si quieres eliminar las frecuencias altas y dejar pasar las bajas (por ejemplo, en un sub-woofer), puedes construir un filtro de pase-bajo:
Ejemplo 4: Condensadores de desacoplamiento para microcontroladores
Imagine un reloj despertador típico, alimentado por la toma eléctrica de la pared de una casa. Si se va la luz, la mayoría de los despertadores tienen una batería de reserva que se encargará de alimentar el despertador hasta que vuelva la corriente, para que no se reajuste la hora.
Pues bien, en los circuitos electrónicos los condensadores se utilizan de forma similar:
Si tienes un circuito con un microcontrolador que ejecuta algún código y el voltaje de suministro al microcontrolador cae sólo durante una fracción de segundo, el microcontrolador deja de hacer lo que está haciendo y se reinicia. Eso puede causar todo tipo de problemas, así que no querrás esto.
Al utilizar un condensador, éste puede suministrar energía al microcontrolador durante un breve periodo de tiempo para que el microcontrolador no se reinicie. De esta forma filtrará el ruido en la línea eléctrica.
Un condensador utilizado para este propósito se denomina condensador de desacoplamiento.
Valores Típicos de los Condensadores
Los condensadores tienen dos valores importantes: la capacitancia y la tensión nominal.
El valor de capacitancia de un condensador es su «capacidad» para almacenar energía. Un valor de capacidad más alto significa que puede almacenar más energía que un valor más bajo. Se expresa en faradios (F).
La tensión nominal es la tensión máxima que puede soportar un condensador. Por lo tanto, si tienes un circuito en el que la tensión a través del condensador puede alcanzar los 12 V, necesitas un condensador con una tensión nominal de 12 V o superior. Se recomienda utilizar un condensador con una tensión nominal superior a 12 V para disponer de cierto margen de seguridad.
| Prefijos | Valor Compacto | Valor Escrito |
| 1 F | 100 F | 1 Farad |
| 1 µF | 10-6 F | 0.000001 Farad |
| 1 nF | 10-9 F | 0.000000001 Farad |
| 1 pF | 10-12 F | 0.000000000001 Farad |
Si te fijas bien, verás que, por ejemplo, 100 nF es lo mismo que 0,1 µF. Es bueno recordarlo. Porque es muy común utilizar tanto 0,1 µF como 100 nF para describir el mismo valor.
Cómo identificar el valor de un condensador
En los condensadores de aluminio grandes, los valores suelen estar escritos en texto claro. Por ejemplo, si dice 2200 µF 16V, ése es el valor de la capacitancia y la tensión nominal.
Pero a menudo, en los condensadores más pequeños, aparecen números crípticos. Como 102, 223 o 474. En estos casos, los dos primeros números constituyen el valor pF base, y el último es el número de ceros que se añaden después:
102: 10 pF con 2 ceros después es 1000 pF. Que es lo mismo que 1 nF.
104: 10 pF con 4 ceros después es 100000 pF. Que es lo mismo que 100 nF. O 0,1 µF.
223: 22 pF con 3 ceros después es 22000 pF. Que es lo mismo que 22 nF.
474: 47 pF con 4 ceros después es 470000 pF. Que es lo mismo que 470 nF. O 0,47 µF.
Conclusión
Los condensadores son componentes esenciales en los circuitos electrónicos, ya que almacenan energía en sus campos eléctricos y se oponen a los cambios de tensión. Su comportamiento varía entre circuitos de CA y CC, y tienen numerosas aplicaciones en filtrado, almacenamiento de energía, desacoplamiento y circuitos de temporización. Comprender los condensadores es vital para diseñar y analizar sistemas electrónicos.