Calculadora de Capacitancia
Combina condensadores en serie o paralelo, calcula carga almacenada Q = CV, energía E = ½CV² y constante de tiempo RC. Esquema SVG en vivo con formato inteligente de unidades.
- 1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + … + 1/Cn
Cómo funciona
- 1
Elegir serie/paralelo o modo de energia
Usa la pestana Serie/Paralelo para combinar hasta 10 condensadores. Usa la pestana Energia y Carga para calcular Q = CV, E = 0,5 CV al cuadrado, y la constante de tiempo RC a partir de capacitancia, tension y resistencia opcional.
- 2
Ingresar valores con unidades
Elige pF, nF, uF, mF o F por fila. En modo energia ingresa capacitancia, tension y opcionalmente una resistencia para la constante de tiempo. La calculadora formatea automaticamente los resultados en la unidad mas legible.
- 3
Leer resultado y diagrama
La capacitancia total (modo red) o la carga, energia y constante de tiempo (modo energia) se actualizan en vivo. El diagrama SVG refleja la configuracion actual con simbolos IEC de condensador.
Condensadores, almacenamiento de carga y el legado de la botella de Leiden
El primer condensador practico fue la botella de Leiden, construida independientemente por Ewald Georg von Kleist y Pieter van Musschenbroek en 1745. Almacenaba carga estatica entre una pared de vidrio y laminas metalicas, y dio una descarga a los experimentadores que la tocaron. Casi un siglo despues, Michael Faraday cuantifico la relacion entre carga y tension en un conductor, y la unidad de capacitancia (el faradio) lleva su nombre. Un faradio almacena un culombio por voltio, una cantidad enorme para la mayoria de los circuitos. Los valores tipicos en electronica abarcan doce ordenes de magnitud: los disenos RF y microondas usan 0,5 pF a 100 pF, el desacoplo general va de 100 nF a 10 uF, y el filtrado masivo de fuentes de alimentacion alcanza cientos o miles de microfaradios en electrolitico o polimero de aluminio. En el extremo, los supercondensadores (condensadores de doble capa, comercializados por NEC en 1978) alcanzan 3000 F por celda a 2,5 a 2,7 V. Condensadores en serie siguen la regla opuesta a los resistores: 1/C_total = 1/C1 + 1/C2 + ... + 1/Cn. En paralelo se suman directamente: C_total = C1 + C2 + ... + Cn. La energia almacenada E = 0,5 C V al cuadrado determina cuanto trabajo puede hacer un condensador cargado. Los condensadores reales tambien tienen ESR, que limita la corriente de rizado y causa autocalentamiento en fuentes conmutadas.
Errores comunes
Ignorar el derating por bias DC en cerámicos Clase II. X7R, X5R e Y5V pierden capacitancia bajo tensión DC: un 10 µF 0805 X5R de 10 V cae típicamente a ~3 µF a 10 V DC, un 70 % menos. Consulta la curva de bias DC del fabricante. Usa C0G/NP0 (Clase I) cuando la capacitancia deba mantenerse, al coste de volumen.
Olvidar ESR y corriente de rizado. La ESR de un electrolítico disipa I²_rizado × ESR como calor. Un 1000 µF con 0,1 Ω de ESR y 2 A_rms de rizado quema 400 mW, suficiente para subir 20-30 °C el interior del encapsulado. La ESR sube bruscamente bajo 0 °C; un electrolítico 'bueno' a 25 °C puede parecer abierto a -20 °C.
Invertir la polaridad de un electrolítico. Un electrolítico de aluminio con más de ~1,5 V invertidos descompone su electrolito en hidrógeno. La presión revienta la marca o el encapsulado entero. El tantalio es peor; tensión inversa provoca cortocircuito que puede estallar en llamas.
Usar el ±20 % nominal para temporización. Los electrolíticos genéricos son +50/-10 % a 20 °C y derivan otro 20 % por temperatura. Usa película o C0G para constantes de tiempo RC; reserva electrolíticos para almacenamiento y desacoplo.
Tratar supercapacitores como baterías. Guardan energía en un campo eléctrico, no electroquímicamente, así que la tensión cae linealmente con la descarga (V = V0 - I·t/C). Un supercap de 2,7 V cargado a corriente constante llega a 1,35 V (media descarga) tras entregar solo el 75 % de la energía. Para usarla toda se necesita un buck-boost.
Preguntas frecuentes
¿Por qué los condensadores en serie siguen la regla opuesta a los resistores?
Los condensadores almacenan carga, y la carga se conserva a lo largo de una cadena en serie. La misma carga Q queda en cada condensador, pero la tensión en cada uno es Q/C. Las tensiones se suman en serie, así que 1/C_total = 1/C1 + 1/C2 + … + 1/Cn. Los resistores en serie comparten corriente y sus tensiones también se suman, pero como V = IR, la resistencia misma se suma directamente. La dualidad viene de que la capacitancia es la inversa de la elastancia (S = 1/C).
¿Cuándo conviene poner condensadores en serie?
La razón más común es la tensión nominal. Dos condensadores de 25 V en serie pueden manejar hasta 50 V entre ambos (siempre que un resistor de equilibrio o un circuito activo reparta la tensión). Amplificadores de válvulas de alta tensión, circuitos CRT y generadores Marx apilan condensadores en serie por esta razón. La desventaja es la capacitancia total reducida.
¿Qué significa E = ½CV² en la práctica?
La fórmula da la energía electrostática total almacenada en el campo eléctrico del condensador. Determina cuánta energía puede un banco de condensadores entregar a una carga (flash de cámara, pulso de desfibrilador), cuánta energía puede suministrar un condensador de desacoplo durante un transitorio, y cuánto daño puede causar un condensador cargado en cortocircuito.
¿Qué es la constante de tiempo RC y por qué importa?
τ = R × C da el tiempo en segundos para que un condensador cargándose o descargándose alcance el 63,2 % de su valor final a través de una resistencia R. Después de 5τ el condensador está cargado al 99,3 %. Las constantes RC fijan la velocidad de filtros analógicos, el tiempo de rebote de interruptores, el tiempo de retención de etapas de muestreo y la tasa de caída del suministro tras escalones de carga.
¿Cuáles son los valores típicos de capacitancia en electrónica?
Los circuitos de RF y microondas usan picofaradios (pF), entre 0,5 pF y 100 pF. Los condensadores generales de desacoplo van de 100 nF a 10 µF. El filtrado masivo en rieles de alimentación usa 100 µF a miles de µF en electrolítico o polímero de aluminio. Los supercondensadores alcanzan 1 F a 3000 F, pero su tensión nominal es baja (2,5 a 2,7 V por celda).
¿Cómo afecta el ESR a un condensador real?
La Resistencia Equivalente en Serie (ESR) es la resistencia parásita de las conexiones, la lámina y el electrolito. Causa pérdidas (P = I_rms² × ESR), limita la corriente de rizado y eleva la impedancia efectiva sobre el ideal 1/(2πfC) a altas frecuencias. Los condensadores de bajo ESR son críticos en fuentes conmutadas donde las corrientes de rizado son altas.
¿Calcula esta herramienta bancos mixtos serie-paralelo?
No directamente. Trabaja por etapas: primero calcula la combinación en serie de una rama, luego usa ese resultado como un elemento en un cálculo en paralelo (o viceversa). Para redes con conexiones arbitrarias, usa análisis por mallas o nodos con impedancias Z = 1/(jωC).
Herramientas relacionadas
Calculadora de filtro RC
Diseña un filtro RC paso bajo o paso alto de primer orden. Resuelve frecuencia de corte, capacitancia o resistencia, y lee atenuación y fase a cualquier frecuencia de sonda.
Calculadora del temporizador 555
Calcula frecuencia, periodo, ciclo de trabajo y ancho de pulso del CI temporizador 555 en modo astable (oscilador) o monoestable (un disparo).
Calculadora de Ley de Ohm
Calcula tensión, corriente, resistencia o potencia a partir de dos valores conocidos usando la ley de Ohm y las fórmulas de potencia.