3.5.
3.5 Conexión de condensadores en serie
Problema
Deseamos averiguar por qué alguien ha combinado los condensadores de esta forma inusual.
Solución
Cuando conectamos dos o más condensadores en serie, el valor total de la capacitancia se calcula de acuerdo con la fórmula siguiente, que es muy similar a la de las resistencias en paralelo, lo que resulta muy interesante:
Análisis
Es poco habitual conectar condensadores en serie. Ocasionalmente, se realiza como parte de un circuito más complejo, como el del Ejercicio 7.12.
Véase también
Para los condensadores en paralelo, vea el Ejercicio 3.4.
3.6 Cómo almacenar cantidades enormes de energía
Problema
Nos encontramos con que los condensadores habituales no nos alcanzan.
Solución
Los súpercondensadores son condensadores de bajo voltaje y extremadamente alta capacitancia. Se utilizan principalmente como dispositivos de almacenamiento de energía en situaciones donde se emplearían baterías recargables.
Presentan valores de hasta varios centenares de faradios (F). Observe que la capacitancia máxima de los condensadores electrolíticos de aluminio ronda los 0,22 F.
Análisis
Condensadores con valores comparativamente bajos (unos pocos faradios) se utilizan a veces como alternativa a las baterías recargables, o a las baterías de litio de larga duración, para alimentar CI en estado de espera para conservar el contenido de la memoria RAM estática, que de otro modo se perdería. También sirven para alimentar chips de relojes de tiempo real, o RTC (Real-Time Clock), de manera que un dispositivo que los utilice conserve registro del tiempo aun si es apagado durante un tiempo.
Existen también súpercondensadores con capacitancia extremadamente alta que se ofrecen como alternativa a las baterías recargables para almacenamientos de mayor capacidad.
Es posible adquirir condensadores de 500 F o más por unos pocos euros. El voltaje máximo para un súpercondensador es de 2,7 V. Si deseamos una mayor capacitancia, debemos utilizar condensadores en serie junto con una circuitería de protección especial que garantice que el límite de 2,7 V no se va a superar durante la carga del banco de condensadores.
Los súpercondensadores tienen normalmente la misma apariencia que los condensadores electrolíticos. En la actualidad, su capacidad máxima de almacenamiento está aún lejos de la que ofrecen las baterías recargables. Asimismo, como al fin y al cabo son condensadores, el voltaje que almacenan disminuye mucho más rápido que el de una batería durante su uso.
Véase también
Vea el Ejercicio 3.7 para calcular la energía almacenada en condensadores y súpercondensadores.
3.7 Cómo calcular la energía almacenada en un condensador
Problema
Hemos cargado un condensador hasta un determinado voltaje y deseamos conocer la cantidad de energía que almacena en su interior.
Solución
La energía almacenada en un condensador, en julios (J), se calcula del siguiente modo:
Análisis
Si tenemos un condensador electrolítico de tamaño mediano y 470 μF a 35 V, la energía almacenada sería:
que no es mucha. Como el almacenamiento de energía es proporcional al cuadrado del voltaje, los resultados para un condensador del mismo valor, pero a 200 V, son mucho más llamativos:
Para un súpercondensador de 500 F a 2,7 V, los resultados son aún más impresionantes:
En comparación, una sola batería AA de 1,5 V y 2000 mAH almacena alrededor de:
2 A × 3600 s × 1, 5 V = 10, 8 kJ
Véase también
Para información sobre las baterías recargables, vea el Ejercicio 8.3.
3.8 Cómo modificar y moderar el flujo de corriente
Problema
Necesitamos un componente que pueda filtrar partes de una señal o suavizar las fluctuaciones de la misma.
Solución
Una bobina inductora (también llamadas inductores, reactores o simplemente bobinas), en su forma más simple, no es más que eso: un devanado de hilo de cobre arrollado en forma de bobina. En CC, se comporta como lo haría cualquier cable de una longitud determinada y presenta la resistencia correspondiente. Sin embargo, cuando la CA fluye, empiezan a suceder fenómenos interesantes.
Un cambio de sentido en la corriente en una bobina inductora origina un cambio de voltaje en el sentido contrario. Este efecto será más intenso cuanto mayor sea la frecuencia de la CA que fluya a través del inductor. El resultado neto de todo esto es que, a mayor frecuencia de CA, mayor resistencia opone la bobina inductora al paso de la corriente. Para que este fenómeno no se confunda con la resistencia ordinaria, se denomina reactancia, si bien se sigue midiendo en ohmios.
La reactancia X de un inductor se puede calcular mediante la fórmula:
X
