Conectar baterías o pilas en serie o en paralelo 

Hablaré indistintamente de pilas o baterías, ya que se puede hacer con ambas.

Hay veces en que hay que aprovechar el recurso de sumar la energía de dos o más baterías o pilas. Pero esto puede hacerse de dos formas, y se obtienen resultados bastante distintos en cada caso:

- En serie- En paralelo

En Serie: Consiste en unir eléctricamente con un cable un polo de la primera batería al polo opuesto de la segunda batería. Por ejemplo, tomamos el positivo de la primera y lo unimos al negativo de la segunda batería.

Las baterías pueden tener voltajes distintos. No hay ningún problema con esto. El voltaje total obtenido será la suma de los voltajes de cada una de las baterías.

Quedarán dos bornes al aire, uno en cada batería, uno positivo y el otro negativo. Pues bien: Esos serán los bornes de salida del grupo que acabamos de crear.

La electricidad así obtenida tiene estas características:

1) La tensión será la suma de las tensiones de cada batería.2) La intensidad máxima que puede suministrar el grupo no es la suma, sino igual que la de una sola batería.3) La duración es también igual que la de una sola batería.

Dibujo mostrando dos pilas conectadas en serie:

Dos pilas de 9v conectadas en serie

En Paralelo: Uniremos los polos negativos de todas las baterías entre sí, y también uniremos todos los polos positivos de todas las baterías. La salida del grupo así formado será:

Positivo: El polo positivo de cualquier batería, ya que están unidos eléctricamente.Negativo: El polo negativo de cualquier batería, por la misma razón anterior.

Aquí, las baterías o pilas deben tener el mismo voltaje. Si ponemos una de voltaje inferior, las de voltaje superior se descargarán a través de ella en lugar de proporcionarnos esa corriente.

La electricidad que suministra este grupo tiene estas características, bien distintas de la configuración "en serie", de hecho, las características aquí son complementarias:

- El voltaje es el mismo que el de una sola batería.- La corriente (amperios) máxima que puede suministrar este grupo es la suma de todas las corrientes de cada batería o pila individual.- La duración o autonomía es la suma de las autonomías de cada batería.

Dibujo mostrando dos pilas conectadas en paralelo:

Dos pilas de 9v conectadas en paralelo

Parte 2. Las resistencias

Para qué sirve una resistencia La finalidad de un resistencia es oponerse al paso de la corriente eléctrica. Esa oposición será mayor o menor según su valor de resistencia, que viene expresado en ohmios. Se fabrican muchos valores de resistencia que van desde décimas de ohmio, prácticamente un conductor, hasta millones de ohmios, prácticamente un aislante.

La fracción de electricidad que la resistencia retiene no desaparece sino que se transforma en calor y se disipa en el aire merced al efecto Joule.

Tipos de resistencias.

En primer lugar, se pueden clasificar en dos tipos:1) Fijas. Tienen un valor único.2) Variables. Pueden regularse desde un mínimo hasta un valor dado.

En esta parte 2 nos ocuparemos de las resistencias fijas, dejando las variables para la siguiente parte.

Las resistencias fijas se dividen en dos grandes grupos:

1) Las de carbón. También las hay de película metálica y de película de óxido metálico. Son las más usuales, y se utilizan hasta potencias de 2W en circuitos donde la corriente no es mucha. En la foto siguiente se puede apreciar una.

Resistencia de carbón

2) De metal vidriado, o vitrificadas. Se utilizan para potencias superiores, por lo que es fácil verlas en circuitos donde se manejan corrientes elevadas, tales como fuentes de alimentación, inversores y etapas finales de audio. Lo habitual es encontrarlas hasta 10W, aunque se fabrican de 50W e incluso más.

Resistencia vitrificada

Características principales

Las características que definen a una resistencia son dos:

1) Su valor óhmico. Es un número entre cero y varios millones. A veces viene impreso en la resistencia como tal número, aunque abreviado, especialmente en las resistencias vitrificadas. En las de carbón y película suele utilizarse el "código de colores" que veremos mas adelante.

2) Su potencia: Es el valor máximo de potencia que pueden disipar. Si se supera este valor, se acorta su vida y llegan a romperse. Este dato de la potencia no suele venir impreso en la resistencia, por lo que se debe deducir del tamaño de la propia resistencia.

Usos

Veamos tres usos:

1) Limitar la corriente

Vamos a alimentar una lámpara de neón a 220v. Estas lámparas comienzan a lucir a partir de unos 90 voltios. Pero tienen la debilidad de que se destruyen porque la corriente que las atraviesa es excesiva... si no se limita.

Una forma sencilla y económica de limitarla es poniendo una resistencia de 100K (cien mil ohmios) en serie con el neón. Esto impedirá que por el neón circule una corriente peligrosa, salvaguardándolo.

2) Divisor de tensiónCuando se aplica una tensión a una resistencia aparece un voltaje entre sus terminales. Es lo que se conoce como caída de tensión. Esta es una cualidad propia de las resistencias. En realidad lo es de cualquier componente que ofrezca resistencia eléctrica, o sea...prácticamente todos. Muchas veces esta caída de tensión es indeseable. Sin embargo, este fenómeno a menudo se busca deliberadamente en las resistencias, con el montaje conocido como "divisor de tensión".

Si ponemos dos resistencias en serie y aplicamos tensión en ambos extremos de este montaje, aparecerá una tensión en el punto central, donde se unen las dos resistencias. Esa tensión dependerá del valor de las resistencias.

3) Producir calor. Disipar calor.Un ejemplo de aplicación es en el sistema de carga de baterías de los aerogeneradores o centrales eólicas de pequeño porte. Cuando las baterías se encuentran a plena carga, a falta de otro método más eficaz, una solución para evitar seguir inyectando corriente a las baterías -y someterlas a esfuerzo inútilmente- es derivar la corriente producida a unas resistencias, que hacen que la electricidad excedente se convierta en calor.

Valores normalizados. Código de colores

Por razones de economía y logística no pueden fabricarse todos los valores posibles de resistencia. Hay varias tablas de valores aceptados internacionalmente, y los valores son discretos, en forma de "saltos".

Las resistencias se fabrican con un margen de error en su valor, y ese margen se conoce como tolerancia. Los valores de tolerancia más comunes son los siguientes, de menos precisión a más:

20%, 10%, 5%, 2%, 1%

Por ejemplo, si una resistencia es de una tolerancia del 10% y es de 1000 ohmios, su valor real puede estar comprendido entre 900 y 1100 ohmios.

A cada una de estas tolerancias le corresponde una tabla de valores normalizados. Lógicamente, cuanto menor (mejor) tolerancia tenga, mayor es la gama de valores de dicha tabla.

El código de colores para las resistencias:

La ley de Joule

El efecto Joule se manifiesta en infinidad de ocasiones en nuestro entorno. Este efecto es muy común. Cuando un objeto es recorrido por una corriente eléctrica, se calienta.

La fórmula que nos dice cuánto calor, cuanta energía se produce, es esta:

El calor generado -según la fórmula- es directamente proporcional a la resistencia del objeto que está conduciendo esa electricidad, directamente proporcional al (cuadrado) de la intensidad, y directamente proporcional al tiempo.

En la vida real, este efecto es aprovechado en numerosas aplicaciones en donde se hace pasar una corriente eléctrica a través de una resistencia con el fin de generar calor. Por ejemplo: Una plancha, una estufa eléctrica, un soldador para electrónica...

Pero hay otras ocasiones en que este efecto es indeseable porque supone pérdidas energéticas ya que es un calor no deseado.

Ejemplos de esto último: Lámparas de incandescencia y halógenas.

Otro ejemplo del efecto Joule actuando en contra nuestra es el transporte de energía eléctrica a grandes distancias. Las líneas eléctricas recorren distancias de muchos kilómetros, y si no se hacen las cosas bien, prácticamente toda la energía se consume en la propia línea en forma de calor. Veamos cómo combatir esto:

En la formula vemos que cuanta más resistencia e intensidad, mayor es la generación de calor. Por lo tanto, tendremos dos frentes de actuación:

1) Disminuir "R", la resistencia: Usar cables hechos con materiales muy conductores. El cobre y el aluminio son los más usados. El cobre conduce mejor que el aluminio, pero también es más caro. También hay que usar la mayor sección posible de cable. Cuanta más sección, menos resistencia. Otra opción, que no siempre es posible, es que los centros de producción y consumo estén lo más cerca posible.

2) Disminuir "I", la intensidad. Pero... ¿se puede?Afortunadamente sí. Y aquí está el "truco" para evitar pérdidas que harían imposible el transporte de electricidad apenas unos metros más allá de donde se produce.

El truco: En lugar de enviar a las líneas de distribución la electricidad tal y como la produce el

generador, se eleva su tensión a varios centenares de miles de voltios. Luego, eso sí, en los lugares de consumo de esa electricidad, habrá que volver a bajar la tensión a valores utilizables.

Lo veremos mejor con un gráfico comparativo de dos centrales eléctricas iguales, pero con una forma distinta de transportar esa electricidad:

Parte 4. Los CONDENSADORES

Qué es un condensador

Un condensador es un componente usado en circuitos eléctricos y electrónicos que consiste en dos conductores eléctricos separados por un material aislante.

El dibujo anterior nos da una idea de cómo es un condensador básico: Dos superficies conductoras y un aislante que las separa, que pueden ser de materiales diversos según el tipo de condensador.

Comportamiento de un condensador

Cuando a un condensador se le aplica una tensión continua a sus terminales, las placas se cargan eléctricamente a una tensión prácticamente igual a la aplicada. Si retiramos esa tensión del condensador, vemos que éste se queda cargado. Es decir, puede actuar a modo de almacenamiento de electricidad, aunque en mucha menor medida que cualquier batería o pila.

Un condensador cargado, se descargará si cortocircuitamos (juntamos) sus terminales ya sea directamente, o a través de una resistencia. Y se va a descargar circulando la corriente en sentido inverso respecto de cómo se cargó. La velocidad de descarga dependerá de la resistencia empleada (a mas ohmios, más lenta la descarga). En caso de no usar resistencia y

juntar sus dos terminales directamente, la descarga será instantánea e intensa.

Un condensador se comporta de forma bien distinta según se le aplique corriente continua o alterna:

1) Continua: Si lo conectamos a una fuente de corriente continua, el condensador va cargándose hasta el valor de tensión aplicado. Mientras se carga, la corriente inicialmente alta, va decreciendo. Cuando el condensador está completamente cargado, la corriente es cero. Es decir, la tensión entre sus bornes y la corriente que lo atraviesa evolucionan de forma opuesta:- La tensión crece hasta un máximo: la tensión aplicada al condensador- La corriente decrece desde un máximo hasta llegar a cero.

Esto quiere decir que los condensadores no transmiten la corriente continua, sino sólo los cambios de tensión en esa corriente continua. En corriente continua el único "cambio de tensión" corresponde al justo momento en que se aplica la tensión al condensador (de cero al valor de tensión de que se trate, por ejemplo 12 voltios). Solo durante este breve instante el condensador conducirá un pulso de corta duración.

2) Alterna: La corriente alterna, con sus ciclos cambiantes, constituye un cambio constante. Por lo tanto, el condensador experimentará una sucesión de cargas-descargas tanto en el semiciclo positivo como en el semiciclo negativo de esa corriente alterna

Es decir, un condensador sí que puede transmitir una corriente alterna, y lo va a a hacer tanto mejor cuanto mayor sea la frecuencia de esa corriente. La frecuencia es la velocidad con la que una tensión variable cambia.

Resumiendo, un condensador:- Puede almacenar cierta cantidad de electricidad- Bloquea el paso de corriente continua (excepto el pulso al conectar)- Deja pasar la corriente alterna.

Las tres características anteriores le permiten hacer muchas cosas en un circuito.

El circuito RC 

El circuito RC consta de una resistencia y un condensador.

Si se aplica tensión directamente a un condensador, éste se carga inmediatamente. Pero si se hace a través de una resistencia, la carga del condensador durará un tiempo que dependerá de la capacidad del condensador y el valor de la resistencia. Cuanto mayor sea el valor óhmico de la resistencia, más tiempo tardará el condensador en cargarse con el voltaje aplicado.

Este comportamiento se puede usar a modo de temporizador básico. El tiempo empieza a contar en el momento en que se aplica la tensión. Y el lapso de tiempo termina en el momento en que el condensador ha adquirido un voltaje determinado.

Otra utilidad del circuito RC es permitir el paso a altas frecuencias bloqueando las bajas, o viceversa. Son los filtros pasa-bajo y pasa-alto respectivamente.

El circuito RC como filtro para frecuencias altas y bajas

El concepto de capacidad en electrónica

Hemos visto que un condensador puede almacenar electricidad si le suministramos una tensión. Pero...¿cuánta? En realidad, no mucha, pero sí suficiente para hacer su trabajo.

La capacidad es la unidad que nos dice cuánta carga eléctrica puede retener un condensador. Se mide en Faradios, pero ésta es una unidad que representa una capacidad demasiado grande comparada con la que realmente manejan los condensadores de uso común. Tanto es así, que la unidad "mas grande" usualmente empleada es un millón de veces mas pequeña: el microfaradio: Una millonésima de faradio.

Las unidades mas empleadas en electrónica (de mayor a menor) son:

- Microfaradio (µF): Millonésima de faradio- Nanofaradio (nF): milmillonésima de faradio- Picofaradio (pF) : Billonésima de faradio.

Igual que ocurría con las resistencias, tenemos que ceñirnos a unos valores establecidos. Las cifras significativas mas usuales son:

1 1.21.51.82.23.3

4.7

5.66.28.2

Moviendo la coma y añadiendo ceros en los valores anteriores, podemos abarcar el amplio rango de capacidad cubierto por los condensadores. Características de un condensador

Cinco son las características que definen a un condensador:

1) Tipo: Se refiere tanto a la técnica como a los materiales utilizados en su fabricación y esto puede reconocerse por su apariencia exterior, que es bien distinta en cada caso. No todos los tipos de condensadores sirven igual para todos los propósitos. La característica "tipo" suele llevar implícita otro tipo de característica como la capacidad. Por ejemplo, un condensador de 220 µF será de tipo electrolítico y nunca cerámico...

2) Capacidad: Es la cantidad de carga que pueden almacenar. A mayor capacidad, mayor tamaño tendrá el condensador.

El valor más pequeño es del orden de medio picofaradio (0.5pF), aunque pueden haber condensadores de menor valor para usos muy especiales

El valor mayor, dejando de lado aplicaciones especiales, hablando de condensadores de uso común en un circuito, ronda los 10.000 µF, y por supuesto, es de tipo electrolítico.

3) Tensión máxima de trabajo: Para un valor determinado de capacidad suele haber distintas tensiones disponibles. La gama de tensiones es distinta para cada tipo de condensador. Incluso para un mismo tipo pueden cambiar según el fabricante.

Por ejemplo, en condensadores electrolíticos es típica esta gama de tensiones:

10, 16, 35, 50, 63, 100, 200, 250, 400, 450 voltios.

La diferencia de tamaño entre un condensador de una capacidad determinada en 10 voltios o en 450 voltios es bastante grande. A la hora de reparar un equipo, procuraremos sustituir un condensador por otro de la misma tensión, nunca de menos. Si no es posible, elegiremos la inmediata superior. Conviene evitar elegir tensiones innecesariamente grandes no solo por cuestión de economía (a mas tensión, mas caro) sino también por motivos de espacio. Los equipos modernos van tan optimizados en espacio, que a menudo es imposible montar un condensador de mas tensión por el sencillo hecho de que no cabe...

Si un condensador se somete a una tensión mayor que la que soporta, se puede perforar internamente y sufre un fallo permanente denominado coloquialmente como que "se cruza". Se vuelve conductor como si fuese un trozo de cable. No siempre, pero a veces es visible el daño desde el exterior apreciándose un punto con aspecto de quemado, otras veces se agrietan, e incluso pueden llegar a reventar.

4) Tolerancia: Al igual que las resistencias, los condensadores también tienen un margen de error (tolerancia) en su valor de capacidad.

5) Polaridad: Todos los tipos de condensadores carecen de polaridad, se pueden conectar sus dos patillas de forma indistinta...excepto los electrolíticos, que sí tienen polaridad. Tienen un terminal negativo y otro positivo que hay que respetar. De no hacerlo, no sólo pueden producirse averías graves en el circuito donde estén montados sino que provocaremos la rotura del propio condensador en cuestión de segundos. Los electrolíticos actuales tienen una zona de ruptura programada que hace que simplemente escape su contenido líquido de forma pausada, pero los antiguos explotaban y en algunos casos con bastante violencia.

Yo he visto -hace ya bastantes años, siempre lo recordaré- en un taller, salir volando el plato de un tocadiscos tras estallar el condensador electrolítico principal de la fuente, de gran capacidad y generoso tamaño que fue soldado con la polaridad invertida por error.

Hay una excepción en cuanto a los condensadores electrolíticos y la polaridad, que son los electrolíticos bipolares: No tienen polaridad.

Izquierda: Electrolítico convencional (polarizado). Se aprecia la banda señalizando el lado negativo.Derecha: Electrolítico no polarizado (bipolar), hay ausencia de banda señalizando polaridad.

Tipos de condensadores

FIJOS

1) Cerámicos

También llamados "de lenteja", con forma de disco, aunque también los hay con forma de gota. Se utilizan mucho en frecuencias altas "RF" (RadioFrecuencia) por mostrar buen desempeño en esa aplicación. Su gama de capacidades es amplia, pero están situados en la zona baja, es decir, son condensadores de poca capacidad. De hecho, el condensador de menos capacidad que puedas encontrar será cerámico.

Las placas o armaduras están formadas por un recubrimiento metálico en el mismo material utilizado para hacer el dieléctrico.

El dieléctrico está formado por óxidos metálicos que le pueden proporcionar un gran poder aislante, por lo que con tamaños muy pequeños, estos condensadores pueden tener una capacidad significativa.

La capacidad de un condensador cerámico ronda entre 1pF y decenas de nF.Se fabrican para soportar tensiones desde unos pocos voltios hasta varios miles.No tienen polaridad. Es decir, se pueden conectar de cualquiera de las dos formas posibles.

Condensador cerámico de disco o "lenteja"

2) Plástico

Comprenden varias familias según el material con que se hace el dieléctrico: Policarbonato, poliestireno, poliester, teflón, mylar...

Tienen buen comportamiento frente a variaciones de temperatura y son ampliamente utilizados en casi todos los dispositivos electrónicos.

Los valores de capacidad comprenden un rango de valores por encima de los cerámicos.

Típicamente entre 1 nF y unos pocos µF

Se fabrican para soportar tensiones desde unos pocos voltios hasta varios miles.

Tampoco tienen polaridad

Condensadores de plástico (poliester, styroflex, policarbonato...)

3) Electrolíticos

Condensadores que pueden tener una gran capacidad. En realidad este es el tipo que mayor valor de capacidad puede tener. Hay de tres tipos:

3.1) Condensadores electrolíticos de ALUMINIOEs el más común. Tiene forma de "bote". En su interior hay dos cintas de papel de aluminio. Una de esas tiras (el polo positivo del condensador) está recubierta de una finísima capa de óxido de aluminio que hace la función de dieléctrico. La otra tira de aluminio es el polo negativo del condensador. Entre ambas cintas de aluminio hay papel con un electrolito.

Estos condensadores SÍ tienen polaridad, y de no respetarla se destruyen en unos pocos segundos, pudiendo llegar a explotar por los gases que se forman en su interior debido a la electrolisis que se produce con esa polarización inversa.

La capacidad típica va desde 0.10 µF hasta más de 10000 µFen tensiones de: 10, 16, 25, 35, 50, 63, 100, 200, 400, 450 voltios

Tienen una tolerancia bastante alta, que puede llegar al 20%

Se utilizan mucho en aplicaciones de baja frecuencia, como en etapas de audio, así como en fuentes de alimentación, inversores...

Una limitación que tienen estos condensadores es que tienen una esperanza de vida mas corta que ningún otro tipo de condensador. En ciertas aplicaciones, por ejemplo en las fuentes conmutadas donde trabajan con tensiones importantes y en frecuencias elevadas, se calientan, y terminan por "secarse", su electrolito se pierde, con lo cual su capacidad disminuye notablemente y el circuito queda alterado: funcionará mal o no funcionará en absoluto. Esta es una causa muy frecuente de avería en dispositivos electrónicos (TV, monitores, DVD, TDT, Fuentes de PC...). En

muchas ocasiones los condensadores aparecen hinchados de forma inconfundible en su parte superior (ver foto abajo): Ha llegado el momento de sustituirlos por otros nuevos.

Los condensadores electrolíticos de aluminio, actualmente, tienen una zona programada de rotura para que, en caso de conectarlos inversamente, los gases formados salgan progresivamente. Los antiguos explotaban violentamente.

Un condensador electrolítico tiene una fecha de caducidad mas o menos fijada aunque no se utilice. Es más: Si se utiliza, se alarga su vida, pues la tensión aplicada al hacerlo trabajar ayuda a mantener la capa de óxido que forma el dieléctrico.

Aunque ya se ha dicho: Estos condensadores tienen polaridad, y viene marcada en forma de franja oscura en el terminal negativo (ver foto mas abajo). El terminal negativo suele ser mas corto que el positivo. En el circuito impreso donde van montados, por el lado de los componentes, es usual que haya una marca (serigrafía) que permita saber dónde va el terminal negativo, lo que ayuda bastante en caso de ignorar qué posición tenía el condensador, aunque no hay que confiar mucho en esto ya que, muchos circuitos antiguos -y algunos modernos de bajo coste- no van serigrafiados.

3.2) Condensadores electrolíticos de TÁNTALIO (o TÁNTALO)

Reciben este nombre porque uno de sus electrodos está hecho con ese material -tántalo-, poco conocido, que es un elemento simple de la tabla periódica. Su apariencia es bien distinta al de aluminio, ver foto.

Las ventajas de este sub-tipo respecto a los de aluminio son:

- Mejor comportamiento para altas frecuencias.- Mejores valores de tolerancia en cuanto al valor de su capacidad- Excelente estabilidad

Los inconvenientes:

- Son mas caros- Se destruyen con mas facilidad si se someten a sobretensiones o si se polarizan inversamente. También pueden explotar en este caso.

Tienen polaridad, que hay que respetar en todo momento.

Condensador de Tántalo

3.3) Condensadores electrolíticos BIPOLARES

La apariencia es igual que la de los de aluminio.Sirven para aplicaciones donde puede haber polaridades distintas. Internamente, este condensador, tiene en ambas armaduras o electrodos la capa de óxido que sirve de dieléctrico. Así, se asegura que sea cual sea la polaridad aplicada, habrá uno de dichos electrodos con capa de óxido, y por lo tanto no se cortocircuita y no se rompe.

Estos condensadores tienen la limitación de que sólo se pueden usar para frecuencias mas bien bajas. Para alta frecuencia no sirven.

Obviamente, no tienen polaridad.

4) Condensadores SMD

Existe la versión SMD para los condensadores, los condensadores SMD no tienen terminales en forma de alambre, sino que van soldados directamente al circuito, en el lado de las soldaduras.

Condensadores SMD

VARIABLES

Los condensadores anteriores tenían un valor fijo, marcado en su proceso de fabricación. Veamos ahora los tipos de condensadores que pueden variar su valor de capacidad en un rango determinado.

1) Ajustables

Como en el caso de las resistencias ajustables, también se les conoce como trimmers. El aislante mas común es el propio aire que separa a sus armaduras, pero también se pueden emplear otros materiales como la mica.

Se basa en unas superficies metálicas móviles y otras fijas. Al girar las móviles, se introducen mas o menos dentro de las fijas. Esto hace variar el valor de capacidad de ese condensador ya que el valor de capacidad de un condensador viene dado -entre otras cosas- por la superficie de sus electrodos o armaduras.

Para ajustarlos se debe usar una herramienta (trimador) que es una varilla de plástico o cualquier otro material no conductor, cuyas puntas terminan en distintas formas (rectangular, cuadrada, estrella) para ajustarse al cursor giratorio del trimmer.

Los trimmers regulan alguna característica que no debe ser accesible al usuario. Su ajuste suele estar confiado a personal especializado o que conozca bien el circuito. Por eso se montan de modo que el usuario no tiene acceso a ellos.

Trimmers, condensadores ajustables

3) Diodo varicap

Es un caso especial. Una de las variantes mas modernas de "condensador" porque en realidad es un diodo...que se comporta como un condensador cuando se conecta polarizado inversamente.

Cuando un diodo se polariza inversamente, no conduce. Por lo tanto, ese diodo tendrá un

valor determinado de capacidad o capacitancia ya que se está simulando un condensador: dos placas (los dos terminales del diodo) y un dieléctrico (la unión PN del diodo polarizada inversamente, que no conduce). Pues bien, en un diodo varicap, por su forma de fabricarlo, se ha conseguido que esa capacitancia sea variable en función de esa tensión inversa aplicada, que suele ir desde 1 voltio hasta valores de 12 voltios.

Antiguamente, en radio y TV, para sintonizar una emisora había que girar un mando que accionaba un condensador variable. Este método era manual (teníamos que girarlo nosotros), el condensador variable era voluminoso, bastante caro, y poco apto para ser automatizado.

La aparición del diodo varicap (junto con la electrónica digital) revolucionó la forma de buscar emisoras: Un circuito digital produce una tensión variable que es aplicada al diodo varicap, que a su vez forma parte de un circuito LC, es decir, un sintonizador. Esa tensión variable aplicada al varicap se puede detener cuando una emisora es encontrada, dando la opción del almacenar ese valor de tensión en una memoria o bien continuar con la búsqueda. El resultado es que ahora el valor de sintonía de las distintas emisoras está "guardado" en forma de valores numéricos en una memoria. Bastará con permitir que esa memoria aplique uno de esos valores almacenados al varicap para, inmediatamente, sintonizar una emisora previamente guardada.

Condensadores en serie y en paralelo

Al igual que ocurría con las resistencias, se pueden agrupar los condensadores para formar valores (esta vez de capacidad), y se puede hacer igualmente en serie y en paralelo. Hay una diferencia importante: Con los condensadores, las fórmulas serie y paralelo son a la inversa:

De vez en cuando nos veremos obligados a utilizar este recurso para conseguir un valor de capacidad que, o bien no existe en el mercado o, existiendo, no podemos obtenerlo por cualquier razón.

Seguridad: Descargar un condensador

La propiedad de almacenar electricidad de un condensador puede actuar en nuestra contra, ya sea en forma de choque eléctrico o dañando un equipo al manipularlo con herramientas conductoras (soldador, pinzas, alicates, puntas del polímetro, etc).

De entre todas las amenazas, hay que resaltar tres. Y la trampa consiste en que almacenan carga suficiente como para hacer daño después de haber desconectado el equipo de la toma de corriente, incluso aunque hayan transcurrido semanas.

1) El condensador del primario en las fuentes conmutadas:

2) Un tubo de rayos catódicos (TRC), o mas conocido como "la pantalla de un televisor convencional" se comporta como un condensador, y puede almacenar una carga peligrosa incluso durante semanas después de haber apagado y desconectado el TV de la red.

3) El condensador del circuito del magnetrón en un horno microondas. En caso de estar averiado, puede almacenar una carga letal durante mucho tiempo incluso después de desconectar el microondas de la toma de corriente.

Cómo comprobar un condensador. El capacímetro

El ingenio permite utilizar muchos métodos para comprobar si un condensador está en buen estado, pero lo más fácil, lo más inmediato y fiable es recurrir a un instrumento diseñado para tal fin: El capacímetro. Son algo más económicos que un polímetro y los puedes encontrar desde unos pocos euros.

Antes de comprobar un condensador debemos asegurarnos de que no tiene carga. Si olvidamos esta comprobación y el condensador está cargado, podemos destruir el capacímetro.

Símbolo gráfico utilizado para los condensadores

Corriente continua y alterna

La electricidad generada en pilas y baterías es siempre continua. Es la forma "natural" de producir electricidad. Si pudiéramos ver a los electrones moverse a lo largo de un cable que está conduciendo una corriente continua los veríamos recorrer el camino siempre hacia el mismo sentido. Nunca retroceden. Pueden ir más rápido o mas lento, pueden ir "apretujados" simulando un tráfico denso o todo lo contrario: sólo unos pocos, pero siempre en el mismo sentido. Como una corriente de agua.

Además de en pilas y baterías, la corriente continua también se produce en máquinas giratorias conocidas como dinamos, aunque no de forma constante sino pulsante.

Los circuitos electrónicos necesitan corriente continua para funcionar. Y sin embargo, les conectamos corriente alterna.

Esto se debe a que en las centrales eléctricas se genera corriente alterna. Y también se transporta en forma de alterna porque las pérdidas son mucho menores si se hace además en forma de alta tensión. Es dentro de los aparatos que van a consumir esa corriente donde se convierte la alterna en continua mediante el dispositivo electrónico conocido como "rectificador".

También puede hacerse lo inverso: Convertir la corriente continua en alterna, con un circuito conocido como "inversor".

En las centrales eléctricas se genera corriente eléctrica alterna por la forma en que trabajan los alternadores. Se basan en un estátor o parte fija que contiene bobinas (o imanes). Y una parte móvil -rotor- que contiene igualmente bobinas (o imanes), hay muchos tipos de alternador.

El rotor hace un movimiento giratorio y proyecta su campo magnético sobre el estátor y lo hace siguiendo una función trigonométrica conocida como "sinoidal", que es la proyección de algo que gira sobre algo estático. Como consecuencia, la electricidad generada, el movimiento de esos electrones sigue fielmente ese patrón sinoidal: A partir de un punto de reposo o "cero" avanzan y retroceden, con una velocidad (frecuencia) que coincide con la de giro del alternador.

Si pudiéramos ver desplazarse a esos electrones los veríamos oscilar.

Aunque este tipo de electricidad nos parezca extraño también puede realizar un trabajo ya que los electrones se están desplazando realmente aunque sea en forma oscilante.

La imagen siguiente contiene dos gráficas.

Representacion gráfica de la corriente continua y alterna

A la izquierda se representa cómo evoluciona una corriente CONTINUA en el tiempo (eje horizontal) y puede verse la tensión (eje vertical). Es una línea recta ya que la tensión no cambia.

La gráfica de la derecha contiene la típica forma de una corriente alterna, donde puede apreciarse cómo evoluciona la señal, así:

1) Parte de cero2) crece, positivamente, hasta un máximo (positivo)3) comienza a decrecer4) vuelve a cero.5) Decrece, con tensión negativa, hasta un máximo (negativo)6) vuelve a crecer, pero manteniendo un valor negativo7) regresa nuevamente a cero.

Consideraciones importantes sobre una corriente alterna:

El recorrido descrito en los puntos 1 a 7 anteriores se conoce como ciclo.cada ciclo se subdivide en dos semiciclos: el positivo, y el negativocada uno de los dos semiciclos tiene un máximo también llamado cresta.El tiempo que tarda en completarse uno de estos ciclos es el períodoEl número de ciclos por segundo se denomina frecuencia.

La frecuencia de la corriente alterna presente en los enchufes de nuestro hogar es de 50 Hz. El Hertzio es la unidad de frecuencia. Su abreviatura: Hz.

Por lo tanto, el período es de 20 ms (20 milisegundos)

En América la frecuencia es un poco superior: 60 Hz.

Mientras que en una tensión continua no hay mas que un valor de tensión, en una alterna existen varias tensiones:

1) Tensión instantánea: Es la tensión en un momento dado. Puesto que la tensión evoluciona en el tiempo, a cada momento corresponderá una tensión.

2) Tensión máxima: Es la que hay entre entre los dos máximos

3) Tensión eficaz: Sería un error pretender que una corriente alterna con una tensión máxima digamos de 100 voltios tenga la misma energía que una corriente continua de 100 voltios. En la gráfica de la alterna vemos que no siempre la tensión es máxima: Hay muchos momentos en que la tensión es menor, incluso cero en algunos instantes. Pues bien: La tensión eficaz de una corriente alterna es el valor que debería tener una continua para desarrollar los mismos efectos termicos sobre un conductor.

El valor eficaz de la corriente alterna es su valor máximo dividido por raíz de dos.

En la práctica, cuando hablamos del valor de tensión de una corriente alterna siempre nos referimos a su valor eficaz, no a su valor máximo. Por ejemplo, la corriente doméstica de 220-240 volts corresponde a una tensión alterna cuyo valor máximo en realidad es de unos 340 volts

V(eficaz) = 340 volts / 1.4142 = 240 v aproximadamente

El osciloscopio:

Es una herramienta para el electrónico, un instrumento de medida que permite ver de forma gráfica una corriente alterna. Podremos saber acerca de esa señal eléctrica los siguientes parámetros:

1) Su forma de onda2) Frecuencia3) Amplitud, es decir, su voltaje.

- continua (usando una pila de 9v) - alterna (el secundario de 9V de un transformador de 220/9 volts).

Nota: Se supone que aquél que tenga un osciloscopio ya sabe usarlo, pero aún así diré que no se pueden hacer mediciones alegremente. Hay que ser cuidadosos con las tensiones que se van a medir y en caso necesario, usar atenuadores, de lo contrario podemos destruir el

osciloscopio. Un atenuador sirve para dejar entrar al osciloscopio sólo una porción de la señal en caso de que ésta tenga un voltaje elevado.

Osciloscopio

Para terminar y como anécdota, las conocidas como "dinamos" en las bicicletas no son dinamos. Son verdaderos alternadores, mas eficientes que las dinamos. Hace ya bastante tiempo fueron sustituidas por alternadores, sin embargo, en el lenguaje "de la calle" seguimos llamándoles dinamos.

Qué es y para qué sirve un diodo

Un diodo es un componente electrónico con dos terminales que sólo deja pasar la corriente eléctrica en un sentido. Al igual que ocurre con técnicas de neumática o hidráulica, que a veces interesa dejar pasar el aire (o el agua) en un sentido, bloqueando en el otro, en electrónica podemos hacer lo mismo con la corriente eléctrica gracias al diodo.

Los diodos utilizados actualmente están hechos en su mayoría por un tipo de materiales conocidos como "semiconductores".

En los inicios de la electrónica se usaron los diodos en su variante de válvula termoiónica, las comúnmente llamadas "lámparas" (que algunos habréis visto en las TV antiguas), eran unas ampollas de vidrio y en su interior había vacío o gases. Así que la conducción eléctrica se realizaba en el seno de ese gas o el vacío. Dedicaremos un capítulo a las válvulas.

Los diodos modernos están basados en la unión de dos diminutos cristales (a base de silicio o germanio). Un cristal es de tipo "P", y el otro es de tipo "N". Se consiguen cristales de tipo P ó N dopando o contaminando esos cristales con pequeñas cantidades de diversos materiales como indio, galio, y numerosos compuestos como sulfuros de cadmio y plomo, arseniuros, óxidos...

Dentro del diodo ambos cristales están unidos, y esa unión es de gran importancia porque es la que hace que el diodo se comporte como tal.

De abajo a arriba: Diodo, Símbolo y cristales N y P formando un diodo.

Este tipo de materiales se conocen como "semiconductores" y son los responsables del gran auge y desarrollo de la electrónica gracias a la miniaturización que permiten.

Polarización directa e inversa

Un diodo es siempre un componente polarizado. Tiene un terminal llamado cátodo (negativo) y otro llamado ánodo (positivo). Es de crucial importancia aplicarle la tensión positiva y negativa a los terminales que corresponden, aunque según el caso, se puede hacer de ambas maneras:

- Cuando se aplica tensión negativa al cátodo y positiva al ánodo, decimos que el diodo está polarizado directamente. En estas condiciones, el diodo conduce.

- Cuando aplicamos las tensiones al revés decimos que está polarizado inversamente. En estas condiciones el diodo no conduce. Siendo rigurosos, sí conduce, pero con una corriente mínima, la llamada corriente de fuga. A efectos prácticos es como si fuese un interruptor abierto.

Polarización directa e inversa de un diodo

El fenómeno avalancha

Cuando un diodo se polariza inversamente no conduce, pero esto tiene un límite: Esa corriente de fuga tan pequeña de la que hablábamos antes, va creciendo de forma apenas perceptible...pero crece, y produce un aumento de temperatura en el diodo, lo que aumenta más su conducción...

Llegados a una tensión llamada "de ruptura", el diodo comienza a conducir de forma repentina, brusca, y esto produce la destrucción de los cristales P y N y el diodo queda inservible. Un diodo que ha sufrido el efecto avalancha conducirá en ambos sentidos, se dice entonces que "el diodo está cruzado".

Esto lo podríamos comparar al hecho de empujar un tabique. El tabique aguanta, pero llegados a una fuerza de empuje determinada, el tabique de pronto cede. No avisa deformándose un poco, sino que cede de golpe. El diodo se comporta igual frente a una tensión inversa.

Tipos de diodos

Rectificador Detector Zener Led Fotodiodo Varicap De efecto túnel Schottky SMD

Cómo comprobar un diodo

Se puede comprobar un diodo con el polímetro seleccionando "resistencia".

Hay que tener presente que un diodo conduce sólo en un sentido, por lo tanto, el polímetro dará una lectura distinta según como hagamos la medición.

Aplicamos las puntas de prueba al diodo de las dos maneras posibles, el orden de lo siguiente puede cambiar, simplemente según qué puntas del polímetro apliquemos al cátodo y ánodo del diodo:

Por ejemplo:

Lectura uno: Debemos obtener un valor "infinito". Cuidado con tocar las puntas de prueba o el diodo con la mano: Podemos obtener un valor de resistencia que en realidad es de nuestro cuerpo.

Lectura dos: Obtendremos un valor que dependerá bastante del diodo, pero debe ser un valor concreto, no infinito. Normalmente serán varios miles de ohmios. ¿Y porqué miles de ohmios si se supone que un diodo conduce en uno de los sentidos? El porqué: Cuando se miden ohmios, el polímetro envía una débil tensión a las puntas de prueba, tensión que atravesará el componente a medir y, según la corriente que circule, se deduce la resistencia. Pues bien: Los diodos, como característica, tienen el llamado "potencial o tensión de barrera", que es la tensión necesaria para que éstos conduzcan plenamente. Resulta que el polímetro no suele enviar tensión suficiente para romper esa barrera. Así, el diodo, en vez de dar una lectura cercana a cero ohmios, la da de miles de ohmios.

Con esa lectura, el diodo estará bien.

El diodo estará mal si:

a) El polímetro acusa una lectura cero ohmios o un valor cercano a cero. En este caso se dice que el diodo está cruzado, cortocircuitado internamente. Esto ocurre cuando el diodo es atravesado por una corriente excesiva y se produce el fenómeno avalancha: El cristal PN se destruye y se vuelve permanentemente conductor, como si fuese un simple trozo de cable. Este fallo es frecuente verlo en fuentes de alimentación y en circuitos de potencia en general.

b) En ambos sentidos se obtiene un valor "infinito". En este caso el diodo está cortado o abierto.

Hay una excepción a esto último: Los diodos de alta tensión de microondas. Su potencial de barrera es bastante más alto que la de un diodo común, y el polímetro no puede vencerla, de modo que da infinito en ambos sentidos y se puede pensar (incorrectamente) que el diodo está cortado.