Es un componente de circuitos, pasivo, que almacena energia electrica. Esta formado por un par de superficies conductoras generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separadas por un material dielectrico o por el vacío, que, sometidas a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga electrica. La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia, la cual se mide en Faradios (F).

En la practica se suele indicar la capacidad en:

Micro-faradios (uf) = 1 x 10-6 F
Nano-faradios (nF) = 1 x 10-9 F
Pico-faradios (pF) = 1 x 10-12 F

El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente fórmula:

C: Capacitancia
Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1.
V1 – V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.
Q2: Carga eléctrica almacenada en la placa 2.
V2 – V1: Diferencia de potencial entre la placa 2 y la 1.

1 faradio es la capacidad de un condensador, que sometido a una d.d.p. de 1 voltio, adquiere una carga eléctrica de 1 culombio.

El condensador almacena carga electrica, debido al campo eléctrico en su interior, la cual aumenta mientras aumenta la tension en sus terminales, y devolviendola cuando la tension disminuye. La energía E almacenada por un condensador con capacidad C, que es conectado a una tension V, esta dada por:

La definición de capacidad es indiferente que se considere la carga de la placa positiva o la de la negativa, aunque por convenio se suele considerar la carga de la placa positiva. La carga maxima que puede acumular esta determinada por otro parametro importante, el voltaje maximo (Vmax) que es inferior pero cercano al “voltaje de ruptura” (VBR, Breakdown Voltage) que pueda tener sin destruirse. Este voltaje tambien depende de parametros geometricos del condensador y fisicos del material dielectrico. Un criterio de diseño tipico es tomar como voltaje de uso de un condensador el valor maximo por raiz de 2, o sea un capacitor cuyo voltaje máximo nominal sea 16 V, lo usaremos con tensiones de hasta 12 volt. El Vbr (Voltaje de Ruptura o Breakdown Voltage) depende de ciertas propiedades de los materiales de fabricacion, como la “resistencia dielectrica” o “ruptura dielectrica” (EBR, Dielectric Strength) que se mide en kV/mm (ó 106 V/m). Para el aire seco en condiciones normales la ruptura se produce a 3 kV/mm aproximadamente.

La tolerancia se indica generalmente con letras, determina el rango de valores en el que esta la capacitancia de un capacitor, y esta asociada a la calidad en su fabricacion. Los codigos de tolerancia mas comunes son:

M = ±20%
K = ±10%
J = ±5%
G = ±2%
F = ±1%
D = ±0.5%
C = ±0.25%
B = ±0.1%
A = ±0.05%
Z = ±0.025%

Condensador en corriente continua

Un condensador en corriente continua se comporta como un circuito abierto. Esto es asi en cuando la corriente es constante ya que si conectamos o desconectamos un circuito con condensador, suceden fenomenos transitorios que inciden sobre la tension en sus bornes (circuitos serie RL y RC).

Condensador en corriente alterna

En CA,  un condensador ofrece una resistencia al paso de la corriente llamada reactancia capacitiva (XC), cuyo valor viene dado por:

Al conectar una corriente alterna senoidal V(t) a un condensador este comienza su carga, (0º a 90º) con una corriente maxima I(t),la cual disminuye a medida que el condensador “se carga” hasta que el valor absoluto en las placas del condensador vc(t), es igual al de v(t),(vc(t)+ v(t) = 0). En este momento la corriente I(t) es nula. Luego la tension V(t) comienza a disminuir (90º a 180º), y el condensador comienza a descargarse hasta quedar completamente descargado y la corriente i(t) es la maxima negativa. Entre 180º y 360º el razonamiento es similar. Por lo tanto, la corriente queda adelantada 90º respecto de la tensión aplicada.

En la practica se debera tener en cuenta la resistencia de perdida del dielectrico, puiendose usar los modelos siguientes, segun el tipo de condensador y la frecuencia de trabajo.

Tipo de Condensadores
Segun el dielectrico utilizado podemos clasificar los condensadores.

Condensadores de aire
Son condensadores, de placas paralelas, con dielectrico de aire y encapsulados en vidrio. Dada la permitividad electrica igual a la unidad, se obtienen valores de capacidad muy pequeños. Son usados en radio, no tienen perdidas de polarizacion en en el dielectrico, funcionan bien a frecuencias elevadas.

Condensadores de mica
La mica posee propiedades optimas para ser usada como dielectrico de condensadores: bajas perdidas, exfoliacion en laminas finas, soporta altas temperaturas y no se degrada por oxidación o con la humedad. Sobre una cara de la lamina de mica se deposita aluminio, que forma una armadura. Se apilan varias de estas laminas, soldando los extremos alternativamente a cada uno de los terminales. Estos condensadores funcionan bien en altas frecuencias y soportan tensiones elevadas, pero son caros y se ven gradualmente sustituidos por otros tipos.

Condensadores de papel.
En estos capacitores el dielectrico es papel parafinado o bakelizado. Se apilan dos cintas de papel, una de aluminio, otras dos de papel y otra de aluminio y se enrollan en espiral. Las cintas de aluminio constituyen las dos armaduras, que se conectan a sendos terminales. Tienen aplicaciones en ambientes industriales.

Condensadores electroliticos.
Es un condensador que utiliza un electrolito, como su primera armadura, la cual actua como catodo. Con la tension adecuada, el electrolito deposita una capa aislante (la cual es en general una capa muy fina de óxido de aluminio) sobre la segunda armadura (anodo), consiguiendo así capacidades muy elevadas. Existen varios tipos, segun su segunda armadura y electrolito empleados:

Condensadores de aluminio.
Es el tipo normal. La armadura es de aluminio y el electrolito una disolucion de acido borico. Funciona bien a bajas frecuencias, pero presenta perdidas grandes a frecuencias medias y altas. Se emplea en fuentes de alimentacion y equipos de audio.

Condensadores de tantalio.
Es otro condensador electrolitico, pero emplea tantalio en lugar de aluminio. Consigue corrientes de perdidas bajas, mucho menores que en los condensadores de aluminio. Suelen tener mejor relacion capacidad/volumen.

Condensadores bipolares (para corriente alterna).
Estan formados por dos condensadores electroliticos en serie inversa, utilizados en caso de que la corriente pueda invertirse. Son inservibles para altas frecuencias.

Condensadores de poliéster o Mylar.
Formado por laminas delgadas de poliester sobre las que se deposita aluminio, que forma las armaduras. Se apilan estas laminas y se conectan por los extremos. Del mismo modo, tambien se encuentran condensadores de policarbonato y polipropileno.

Condensadores de poliestireno Styroflex (Siemens).
Otro tipo de condensadores de plastico, muy utilizado en radio, por disponer de coeficiente de temperatura inverso a las bobinas de sintonia, logrando de este modo estabilidad en los circuito resonantes.

Condensadores ceramicos.
Utiliza ceramicas de varios tipos para formar el dielectrico. Existen diferentes tipos formados por una sola lamina de dielectrico, pero tambien los hay formados por láminas apiladas. Dependiendo del tipo, funcionan a distintas frecuencias, llegando hasta las microondas.

Condensadores variables.
Este tipo de condensador tiene una armadura movil que gira en torno a un eje, permitiendo que se introduzca mas o menos dentro de la otra. El perfil de la armadura suele ser tal que la variacion de capacidad es proporcional al logaritmo del ángulo que gira el eje.

Condensadores de ajuste.
Son tipos especiales de condensadores variables. Las armaduras son semicirculares, pudiendo girar una de ellas en torno al centro, variando así la capacidad. Otro tipo se basa en acercar las armaduras, mediante un tornillo que las aprieta.

Asociacion de Condensadores

Los condensadores al igual que las resistencias pueden conectarse en serie, paralelo, o una combinacion de ambas.

Condensadores en paralelo

En este caso es facil deducir la capacidad total. Como todos los capacitores tienen la misma diferencia de potencial entre placas, (V) la carga total sera la suma de las cargas de C1 yC2, y la capacidad total (C) sera la suma algebraica de todos los condensadores:

Condensadores en Serie

En este caso la corriente es igual en cada capacitor, y entonces, la carga tambien es la misma. Por otro lado la tension (V) es igual a la suma de las caidas de tension en C1 y C2 (V1 + V2) por lo tanto:

Carga del Condensador

Al colocar una fuente de corriente continua (DC) de voltaje Vdc a través de una resistancia R, para cargar un capacitor C, en el primer instante (t0 = 0s), el voltaje inicial en el capacitor es VC(0s) = 0 V, correspondiendo al capacitor inicialmente descargado, por lo tanto, la corriente inicial está determinada por la fuente y la resistencia. Posteriormente comienza a cargarse. Durante esta carga el voltaje sobre R disminuye, y por lo tanto disminuye del mismo modo la corriente. Esto finaliza cuando se alcanza el estado estacionario (t= infinito), con el capacitor cargado al voltaje de la fuente (Vdc).

El tiempo que se tarda la tension en C, (Vc) en pasar de cero voltios hasta el 63.2 % del voltaje de la fuente esta dado por la formula T = R x C donde R esta en Ohmios y C en Milifaradios y el resultado estara en milisegundos. Despues de 5T (5 veces T) el voltaje ha subido hasta un 99.3 % de su valor final. Al valor de T se le llama “Constante de tiempo”.

Graficamente vemos que se distinguen una zona transitoria y una estable, los valores de corriente y tension en el capacitor varian en la parte transitoria (aproximadamente 5 veces la constante de tiempo T), pero no así en la parte estable. Los valores de Vc e Ic en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes fórmulas:

Descarga del Condensador
Una vez cargado el capacitor si se quita la fuente de tension y se cortocircuita el circuito RC, el condensador comenzara a descargarse atraves de R, con una corriente inicial VC/R, hasta llegar a cero.