FABRICACION DE CAPACITADORES Y MANUFACTURA DE CAPACITADORES DE DIMENSIONES PEQUEAS

Autor: Reynaldo Lira Portugal

AREQUIPA - PERU

INDICE

I. Introduccin -------------------------------------------------------------------------(3)

II. Desarrollo -----------------------------------------------------------------------(3-15)

-Fabricacin de cada tipo de Capacitor ----------------------------------- (3-9) -Aplicaciones de los capacitores en la Ingeniera ------------------- (10-11) -Identificacin de Capacitores ------------------------------------------- (11-14) -capacitores de dimensiones Pequeas ----------------------------------- (15)

III. Conclusiones ----------------------------------------------------------------- (15-16)

IV. Apndices ---------------------------------------------------------------------(16-17)

V. Referencias Bibliogrficas -------------------------------------------------(18-21)

INTRODUCCIONLos capacitores comerciales se clasifican de acuerdo con el material con el que est fabricado el dielctrico. Los capacitores ms comunes son los de aire, mica, papel, cermica y electrolticos. Cada tipo de capacitor se fabrica de una forma diferente y a la vez son distintos son utilizados en diferentes mbitos y cada tipo de capacitor se utiliza mas para una determinada rea. Todos los diferentes tipos de capacitores o condensadores son consecuencia de la revolucin de la tecnologa en estos ltimos aos uno de los tipos de capacitores de alta tecnologa son los capacitores con chip incluidos que son mas utilizados con fines cientficos en la nasa para satlites enviados al espacio. Atreves de los tiempos la fabricacin de los capacitores han ido siendo ms sofisticadas desde capacitores o condensadores sencillos hasta capacitores de dimensiones pequeas ultra resistentes a cortos circuitos con muchas ms duracin pero en s que es un capacitor es un dispositivopasivo, utilizado enelectricidadyelectrnica, capaz de almacenarenergasustentando uncampo elctrico. Est formado por un par de superficiesconductoras, generalmente en forma de lminas oplacas, en situacin deinfluencia totalseparadas por un materialdielctricoo por elvaco. Las placas, sometidas a unadiferencia de potencial, adquieren una determinadacarga elctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variacin de carga total. Al conectar un condensador en un circuito, la corriente empieza a circular por el mismo. A la vez, el condensador va acumulando carga entre sus placas. Cuando el condensador se encuentra totalmente cargado, deja de circular corriente por el circuito.

DESARROLLO:

FABRICACION DE CADA TIPO DE CAPACITOR

CAPACITOR DE PAPELSon los fabricados con hojas de aluminio como conductores y hojas delgadas de papel kraft (normalmente impregnado con cera, aceite, resina o un compuesto sinttico) como dielctrico, el condensador completo se sita dentro de una envuelta de metal, plstico o cartn, que protege a la unidad y evita la humedad, si se colocan las bandas de metal se puede soldar un cable en cada extremo de forma que cada vuelta de la cinta de metal quede conectada a su terminal. Como esto reduce el efecto inductivo de las vueltas, tal condensador se denomina a veces de tipo no inductivo.

CAPACITOR DE CERAMICOSEntre los condensadores ms empleados, debido a su bajo precio y buenas caractersticas capacitivas, estn los de cermica, los cuales basan su funcionamiento en dos delgadas placas metlicas separadas entre s por una delgada lmina de material cermico. El material que ms se emplea en la actualidad es una cermica con base en Titanatio de bario, y su forma de disco resulta familiar. Estos condensadores tienen una estructura muy sencilla, sin embargo, esta sencillez trae aparejado un problema delicado: a menos que se construyan dispositivos realmente grandes su capacidad mxima es relativamente pequea (comercialmente se alcanzan valores de 0.22 F).

Para poder compensar parcialmente esta desventaja, se idearon algunas variantes en la construccin de estos dispositivos, tal como la aplicacin de varias capas superpuestas conectadas entre s en paralelo

A estos dispositivos se les llama o conoce con el nombre de condensadores cermicos multicapa, y gracias a este recurso se pueden encontrar componentes con una capacidad de hasta 1 F. Con este mtodo el disco se ensancha, pero el tamao del dispositivo sigue siendo relativamente pequeo. Una ventaja de los condensadores cermicos, es que el material aislante utilizado es muy resistente al paso de la corriente, pudiendo as encontrar dispositivos que fcilmente resisten tensiones de 500 1000 volts. Una de sus principales desventajas de estos tipos de condensadores es su amplio rango de tolerancia. Existe, por ejemplo, la familia de capacitores Z, la cual posee una tolerancia de 20 a + 80% del valor nominal. No obstante, gracias a los avances en la construccin de elementos electrnicos, se ha podido disear una familia de condensadores cermicos que es la familia J, que posee una tolerancia de 5.

CAPACITOR DE POLIESTER

La construccin de un condensador de polister es sumamente sencilla, como se muestra en la siguiente figura

Una de las grandes ventajas que tienen estos condensadores en comparacin con los cermicos, es su alta estabilidad en un amplio rango de temperatura; adems de una tolerancia muy estrecha, ya que la mayora de los dispositivos de este tipo tienen una tolerancia de 10 % (familia K), aunque aqu tambin existe la familia J con una tolerancia de 5 %.

CAPACITOR ELECTROLITICOUn condensador electroltico consiste en dos placas metlicas separadas por un electroltico. El electroltico no es realmente el material dielctrico, sino el electrodo negativo, el dielctrico es una delgada pelcula de xido que se forma sobre la placa positiva del condensador, la segunda placa a veces llamada errneamente electrodo negativo proporciona el medio de hacer contacto con el electrolito (el electrodo negativo verdadero) y sirve como terminal negativo. La capacidad de un condensador electroltico depende de: el rea de las placas, el espesor del dielctrico y la constante dielctrica de la pelcula de xido.

CAPACITOR ELECTROLITICOS DE ALUMINIO Se pueden construir de una forma sustancialmente seca usando un electrolito gelatinoso, los condensadores electrolticos secos tienen una gran capacidad con unas dimensiones relativamente pequeas y son el tipo ms econmico para muchas aplicaciones. Un condensador electroltico seco consta de una lmina positiva, una negativa y un separador que contiene el electrolito, arrollados en forma cilndrica, y de los montajes necesarios para las conexiones elctricas, su proteccin y montaje.

CAPACITOR DE TANTALIOEl tantalio se puede emplear en lugar del aluminio para los electrodos de los condensadores electrolticos, con el tantalio se consiguen ms faradios por voltio por centmetro cbico que con el aluminio, y esto permite grandes avances en el campo de la miniaturizacin. Los condensadores de tantalio tienen diversas ventajas en comparacin con sus equivalentes electrolticos; por ejemplo, su tamao es menor; son dispositivos que se daan con menos facilidad ante cargas inversas; y adems su operacin general es ms estable, toda vez que al no ser hmedos no se secan. La desventaja de estos condensadores, es que el xido de tantalio que llevan resiste poco voltaje, lo que hace que no superen los 25 V; adems son considerablemente ms costosos que los condensadores electrolticos equivalentes.

CAPACITOR VARIABLESUn condensador variable tiene dos conjuntos de placas, un conjunto que puede girar y se llama rotor y otro estacionario llamado estator; el estator tiene generalmente una placa ms que el rotor. El condensador se construye d forma que las placas del rotor se muevan libremente entre las del estator, haciendo as que vare la capacidad. Las placas de un condensador variable deben ser buenas conductoras, inoxidables, fuertes y rgidas para que mantengan una capacidad uniforme y no se origine un corto circuito entre ellas.

CAPACITOR AJUSTABLESLos condensadores ajustables, denominados a veces trimmers o padders, se emplean para ajustar la capacidad de un circuito, este tipo de condensador consta de dos o ms placas aisladas entre s por medio de una hoja de mica y se construye de forma que se pueda variar la distancia que separa las placas con un pequeo tornillo de ajuste. Los condensadores trimmer y padder se definen por su capacidad mnima y mxima, se pueden encontrar condensadores ajustables con una capacidad mnima de hasta 0.5 pF. y con una capacidad mxima de hasta 500 Pf

CAPACITOR DE MONTAJE SUPERFICIAL.En la actualidad, el creciente proceso de miniaturizacin de los diversos aparatos electrnicos ha hecho obsoletos los mtodos de montaje y fabricacin convencionales. Por eso se diseo la tecnologa de montaje superficial, en la que los elementos van soldados directamente sobre la cara de pistas del circuito impreso; as se evita la necesidad de realizar perforaciones en la tablilla, al tiempo que puede reducirse notablemente el tamao de los dispositivos empleados. Los condensadores no podan quedar al margen, por lo que tambin se desarrollaron versiones en miniatura de acuerdo con la tecnologa empleada para fabricar los dispositivos cermicos.

CAPACITOR INCORPORADOS EN CHIPSTan necesarios son los condensadores en el diseo de circuitos integrados, que incluso se ha llegado a lmites de miniaturizacin realmente inconcebibles, a tal grado que para observarlos se necesita un microscopio. En ciertos circuitos integrados como el popular amplificador operacional 741, es necesario incluir un condensador compensador en la estructura electrnica.

APLICACIONES DE LOS CAPACITORES EN LA INGENIERIA Aplicaciones del capacitor En el caso de los filtros de alimentadores de corriente se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. Tambin son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente alterna pero no corriente continua. Los condensadores electrolticos pueden tener mucha capacitancia, permitiendo la construccin de filtros de muy baja frecuencia. Circuitos temporizadores. Filtros en circuitos de radio y TV. Fuentes de alimentacin. Arranque de motores. Automviles hbridos Por la eficiencia en el uso de la energa estos dispositivos son un elemento prometedor para el desarrollo de medios de transporte que combinen la energa solar con la proveniente de combustibles fsiles. Su aprovechamiento se debe fundamentalmente a que permiten una mejor descarga de energa durante la aceleracin del vehculo. En la prueba realizada en el 2000 para los nuevos autobuses de transporte de la NASA que con el uso de condensadores se poda acelerar a 157 pies en 10 segundos con el mnimo de prdidas de energa. Un desarrollo importante es el uso de sper condensadores para el desarrollo de la unidad de apoyo auxiliar (APU por sus siglas en ingls). Freightliner y Delphi demostraron su uso en sistemas automotrices de pasajeros, aunque BMW argumenta que hay poca sensibilidad para su regulacin debido a las modificaciones hechas a la gasolina para reducir la emisin de contaminantes, por lo que es viable instalarlos en sistemas basados en hidrgeno.

Apoyo energtico Muchos proyectos en ingeniera, como el diseo de elevadores, requieren de ciclos donde en una etapa se requiera una baja descarga de energa y otros de una alta descarga (como cuando el elevador desciende y asciende). Esta demanda requiere de sistemas que permitan una regulacin precisa de la energa suministrada y una alta capacidad de almacenamiento de energa. De esta manera los sper condensadores suministran la energa necesaria para subir el elevador sin necesidad de sobrecargar la red elctrica. Aplicaciones de energa solar En aplicaciones de energa solar es necesario estabilizar la tensin suministrado por las fotos celdas, por lo que se utilizan sper condensadores de 2400 F dispuestos en paralelo para estabilizar el suministro de energa elctrica. De la foto celdas generalmente se traslada la diferencia de potencial a una vlvula de regulacin de descarga cida. Actualmente se estudia la manera de controlar la tensin a travs de un banco de sper condensadores que permite disminuir los picos de tensin y proveer una corriente constante de 1.37 A por 45 segundos cada hora, gracias al almacenamiento de energa en el condensador y su liberacin estable en un circuito equivalente RLC. Almacenamiento de energa Uno de los usos ms extendidos de sper condensadores es su uso en sistemas microelectrnicos, memorias de computadoras y relojes y cmaras de alta precisin. Su uso permite mantener el funcionamiento de los dispositivos durante horas e incluso das. Sistemas de transferencia de energa Una aplicacin estudiada ampliamente en la actualidad es el uso de sper condensadores en sistemas UPS unido a sistemas de transferencia de energa acoplados por induccin (ICPT). Se utilizan para facilitar la transferencia de energa, hacer ms eficiente la carga de energa elctrica, permitiendo el aislamiento de los sistemas UPS para el funcionamiento de sistemas elctricos.

IDENTIFICACIN DE CAPACITORESVamos a disponer de un cdigo de colores, cuya lectura vara segn el tipo de condensador, y un cdigo de marcas, particularizado en los mismos. Primero determinaremos el tipo de condensador (fijo o variable) y el tipo concreto dentro de estos.Las principales caractersticas que nos vamos a encontrar en los capacitores van a ser la capacidad nominal, tolerancia, tensin y coeficiente de temperatura, aunque dependiendo de cada tipo traern unas caractersticas u otras.En cuanto a las letras para la tolerancia y la correspondencia nmero-color del cdigo de colores, son lo mismo que para resistencias. Debemos destacar quela fuente ms fiable a la hora de la identificacin son las caractersticas que nos proporciona el fabricante.Capacitores cermicos tipo placa, grupo 1 y 2.

Capacitores cermicos tipo disco, grupo 1.

Capacitores cermicos tipo disco, grupo 2.

Capacitores cermicos tubulares.

CDIGO DE COLORES

Capacitores de plstico.

CDIGO DE COLORES

IMPORTANCIA DE LOS CAPACITORESUn capacitor por s solo no tiene mayor importancia, pero cuando lo combinas con otros elementos que pueden ser cualquiera como resistencias, transistores, diodos cualquier otro elemento toma mucha importanciaEl capacitor toma mucha importancia en la mayora de aparatos que necesitan electricidad para funcionar los capacitores son necesarios hoy en da para el ser humano ya que nosotros necesitamos mucho de la electricidad Si no podramos utilizar los capacitores la vida del ser humano volvera a unos tiempos sin tecnologa y no habra un avance en la civilizacin CAPACITORES DE DIMENSIONES PEQUEASLos condensadores de dimensiones relativamente pequeas pueden tener una capacidad de 100 a 1000mF. Pero hoy en da los capacitores de dimensiones pequeas son los ms utilizados en la fabricacin de diversos aparatos que necesiten capacitores para su funcionamientoEstamos en una era en donde cada nuevo aparato debe ser ms delgado y pequeo a la vez por lo que se necesita que cada vez las partes de cada aparato sean ms livianas y pequeas as como delgadas es as como los capacitores a comparacin de hace unos aos que eran inmensos en volumen pero ahora cada vez se vuelven ms pequeos y ms confiables es por eso que hoy en da existen los capacitores de dimensiones pequeas

CONCLUSIONES: Un capacitor es un componente electrnico, el cual puede describirse como dos placas de material conductor, separadas por un aislamiento, comnmente llamado dielctrico Los capacitores comerciales se clasifican de acuerdo con el material con el que est fabricado el dielctrico. Los capacitores ms comunes son los de aire, mica, papel, cermica y electrolticos. Los capacitores pueden encontrarse en cortocircuito o en circuito abierto. En cualquier caso, el capacitor no sirve pues no es capaz de almacenar carga elctrica. Un capacitor con fuga es equivalente a un cortocircuito parcial, donde el dielctrico pierde poco a poco sus propiedades aislantes bajo el influjo del voltaje aplicado, disminuyendo de esta forma su resistencia. Un buen capacitor tiene una resistencia muy grande, de orden de varios M, un capacitor en cortocircuito tiene una resistencia igual a 0; en otras palabras, exhibe continuidad; la resistencia de un capacitor con fuga es menor que la resistencia normal. Es comn indicar la calidad de un capacitor en trminos de prdidas mnimas proporcionando el valor del factor de potencia, el cual es una medida de la cantidad de potencia proporcionada que su disipa como calor en el capacitor. Entre menor sea la magnitud del factor de potencia de un capacitor, mayor ser la calidad de ste. Al conectar un condensador en un circuito, la corriente empieza a circular por el mismo. A la vez, el condensador va acumulando carga entre sus placas. Cuando el condensador se encuentra totalmente cargado, deja de circular corriente por el circuito. Desde el punto de vista fsico un condensador no almacena carga nicorriente elctrica, sino simplementeenerga mecnicalatente; al ser introducido en uncircuitose comporta en la prctica como un elemento "capaz" de almacenar laenerga elctricaque recibe durante el periodo de carga, la misma energa que cede despus durante el periodo de descarga.

APENDICESApndice 1Capacitancias en paralelo Esto equivale a sumar el rea de las placas. Por consiguiente, la capacitancia total es la suma de todas las capacitancias. El voltaje a travs de varios capacitores en paralelo es el mismo. Ntese que la suma de capacitancias en paralelo es opuesta a la situacin en donde se tienen inductancias o resistencias en paralelo. Capacitancias en serie. Esto equivale a aumentar el espesor del dielctrico. En consecuencia, la capacitancia total tiene un valor menor que el correspondiente a la menor capacitancia en el circuito. Los capacitores se conectan en serie con el fin de obtener un valor nominal mayor del voltaje de ruptura para todo el arreglo.Apndice 2Capacitancia parsita y efectos inductivos. Estas dos caractersticas pueden ser evidentes en todos los circuitos y para todo tipo de componentes. Un capacitor exhibe una pequea inductancia en los conductores. Una bobina tiene cierta capacitancia entre los devanados. El resistor tiene una inductancia y capacitancia pequeas. Despus de todo, una capacitancia fsica es slo un aislador colocado entre dos puntos que tienen diferentes potenciales. Una inductancia es, bsicamente, un conductor por el que circula corriente. En realidad estos efectos parsitos generalmente son bastante pequeos cuando se comparan con los valores de capacitancia e inductancia no distribuidos. Los valores comunes de capacitancia parsita se encuentran entre 1 y 10 pF, mientas que los correspondientes a inductancias de este tipo son, usualmente, menores de 1 H. Sin embargo, para radiofrecuencias muy grandes que es donde se emplean valores pequeos de capacitancia e inductancia los efectos parsitos son muy importantes. Otro ejemplo en el que se tiene una capacitancia, es un cable. Cualquier cale tiene una capacitancia entre los conductores. Capacitancia parsita en circuitos. El alambrado y los componentes de un circuito tienen una capacitancia con respecto del chasis. Esta capacitancia parsita Cs tiene un valor comn que se encuentra entre 5 y 10 pF. Para reducir este valor, el alambrado debe de ser corto y las terminales y componentes debe colocarse en la parte alta del chasis. En algunas ocasiones cuando las frecuencias son muy altas, la capacitancia parsita se incluye como parte del diseo del circuito. En estos casos, cambiar la ubicacin de los componentes o el alambrado, afectar la operacin del circuito. Este orden crtico de los alambres de conexin, suele especificarse en los manuales de servicio del fabricante.Apndice 3

Fallas frecuentes en capacitores. Los capacitores pueden encontrarse en cortocircuito o en circuito abierto. En cualquier caso, el capacitor no sirve pues no es capaz de almacenar carga elctrica. Un capacitor con fuga es equivalente a un cortocircuito parcial, donde el dielctrico pierde poco a poco sus propiedades aislantes bajo el influjo del voltaje aplicado, disminuyendo de esta forma su resistencia. Un buen capacitor tiene una resistencia muy grande, de orden de varios M, un capacitor en cortocircuito tiene una resistencia igual a 0; en otras palabras, exhibe continuidad; la resistencia de un capacitor con fuga es menor que la resistencia normal

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