Componentes Electrónicos Esenciales: Funcionamiento y Tipos de Resistencias, Bobinas y Condensadores

Resistencias: Oposición al Flujo de Corriente Eléctrica

Las resistencias son componentes fundamentales que ofrecen oposición al paso de la corriente eléctrica, generando una caída de tensión en el circuito. Su función principal es limitar la corriente o dividir la tensión.

Tipos de Resistencias

• Bobinadas: Formadas por un hilo metálico que recubre una base cerámica. Se emplean en aplicaciones que requieren una alta potencia de disipación, como en circuitos de potencia.
• De Carbón:
  • Carbón Prensado: Menos utilizadas en la actualidad debido a su menor precisión y estabilidad.
  • Película de Carbón: Compuestas por una película de grafito en polvo. Son más comunes y ofrecen una buena relación calidad-precio.
• De Óxido Metálico: Emplean algún óxido, como el de estaño o latón, como material resistivo. Se utilizan donde se requiere gran fiabilidad y estabilidad, por ejemplo, en aplicaciones militares o de alta precisión.
• De Película Metálica: Compuestas por una capa delgada de material metálico. Son muy estables, precisas y con excelentes características de ruido y temperatura. Son las más empleadas en el día a día en la mayoría de los circuitos electrónicos.
• Metal Vidriado: Formadas a base de vidrios con materiales metálicos. Ofrecen buena estabilidad y resistencia a altas temperaturas.

Parámetros Importantes de las Resistencias

• Valor Óhmico Nominal: Es el valor de resistencia que indica el fabricante, medido en ohmios (Ω), bajo condiciones óptimas de laboratorio.
• Tolerancia: Representa la diferencia porcentual máxima que puede existir entre el valor óhmico real de la resistencia y su valor nominal indicado por el fabricante. Se expresa en porcentaje (ej., ±5%, ±1%).
• Potencia Nominal: Es el valor máximo de potencia (en vatios, W) que la resistencia es capaz de disipar de forma continua sin sufrir daños. Si se sobrepasa este valor, la resistencia puede destruirse por sobrecalentamiento.

Bobinas (Inductores): Almacenamiento de Energía Magnética

Una bobina, también conocida como inductor o autoinducción, está formada por el arrollamiento de un conductor aislado sobre un núcleo. Alrededor de las espiras de la bobina se crea un campo magnético cuando circula corriente a través de ella, lo que le permite almacenar energía en forma de campo magnético.

Tipos de Bobinas

• Núcleo de Aire: Poseen valores de autoinducción bajos, ya que el aire no es un material ferromagnético. Se utilizan en aplicaciones de alta frecuencia.
• Núcleo de Ferrita: Utilizan un núcleo de ferrita, un material ferromagnético, lo que permite obtener valores de autoinducción más elevados en un tamaño compacto.
• Toroidales: Emplean un toroide (forma de anillo) como núcleo. Su diseño minimiza la dispersión del flujo magnético hacia el exterior, lo que resulta en un gran rendimiento y menor interferencia electromagnética.
• Encapsuladas: Bobinas protegidas por una carcasa o encapsulado. Son comúnmente empleadas en filtros, osciladores y fuentes de alimentación para mayor robustez y protección.
• Para Montaje SMD (Surface Mount Device): Bobinas de tamaño muy reducido, diseñadas para ser montadas directamente sobre la superficie de las placas de circuito impreso. Suelen tener valores de autoinducción bajos.
• Bobinas Variables: Permiten ajustar su valor de inductancia, generalmente mediante un núcleo móvil. Son empleadas en equipos de radiofrecuencia (RF) para sintonización y ajuste fino.

Características de las Bobinas

• Coeficiente de Autoinducción (Inductancia): Representado por L y medido en henrios (H). Una bobina es un arrollamiento de N espiras sobre un núcleo. Si el núcleo es de hierro y magnético, su coeficiente de autoinducción se puede expresar como L = N * Φ / I, donde Φ es el flujo magnético e I es la corriente.
• Tolerancia: Es el límite de variación porcentual permitido sobre el valor nominal de la inductancia.
• Factor de Calidad (Q): Indica la eficiencia de una bobina. Su valor depende de la frecuencia de trabajo y se define como la relación entre la reactancia inductiva y la resistencia óhmica de la bobina: Q = X_L / R, donde X_L = 2πfL (reactancia inductiva, con f siendo la frecuencia y L la inductancia). Un factor Q alto indica una bobina más ideal.

Condensadores (Capacitores): Almacenamiento de Carga Eléctrica

Un condensador, también conocido como capacitor, es un elemento pasivo destinado a almacenar carga eléctrica. La capacidad de un condensador (capacitancia) se define como la cantidad de carga (Q) que puede almacenar por unidad de tensión (V) aplicada entre sus placas: C = Q / V. Se mide en faradios (F).

Está formado por dos placas conductoras de la electricidad, separadas por un material aislante denominado dieléctrico. Entre las placas se crea un campo eléctrico cuando el condensador está cargado.

La rigidez dieléctrica es la máxima tensión por centímetro de espesor que un material dieléctrico puede soportar sin romperse o perforarse, perdiendo sus propiedades aislantes.

Tipos de Condensadores

• Cerámicos: Ampliamente utilizados. Se dividen en:
  • Grupo I (Clase 1): Alta estabilidad, baja pérdida, adecuados para aplicaciones de alta frecuencia (ej., NP0/C0G).
  • Grupo II y III (Clase 2 y 3): Mayor capacitancia por volumen, pero con mayor variación con la temperatura y el voltaje (ej., X7R, Z5U).
• De Mica: Ofrecen alta precisión, estabilidad y bajas pérdidas, ideales para aplicaciones de alta frecuencia y alta tensión.
• De Papel: Utilizan papel impregnado como dieléctrico. Han sido reemplazados en gran medida por otros tipos, pero aún se encuentran en algunas aplicaciones de potencia.
• De Plástico (Película): Utilizan películas plásticas (poliéster, polipropileno, poliestireno) como dieléctrico. Ofrecen buena estabilidad, baja inductancia y son adecuados para aplicaciones de audio y temporización.
• De Aluminio (Electrolíticos): Utilizan una capa de óxido de aluminio como dieléctrico. Ofrecen alta capacitancia en un tamaño reducido, pero son polarizados y tienen una vida útil limitada. Se usan en fuentes de alimentación y acoplamiento.
• Electrolíticos de Tántalo: Similares a los de aluminio pero con mayor estabilidad, menor ESR (resistencia serie equivalente) y menor tamaño para una capacitancia dada. También son polarizados.
• Variables: Permiten ajustar su capacitancia mecánicamente. Empleados en circuitos de sintonización de radio.
• Ajustables (Trimmers): Pequeños condensadores variables para ajustes finos en circuitos.