¿Qué es una resistencia y para qué sirve?

Las resistencias son uno de los elementos más utilizados en la electrónica. Este nombre hace tiempo que salió de los estrechos límites de la terminología de la radioafición. Y para cualquiera que tenga un mínimo interés en la electrónica, el término no debería causar confusión.

 

Qué es una resistencia

La definición más sencilla es que una resistencia es un elemento de un circuito eléctrico que ofrece resistencia a la corriente que circula por él. El nombre del elemento proviene de la palabra latina "resisto"; los radioaficionados suelen referirse a esta parte como "resistencia".

Considera qué son las resistencias y para qué se utilizan. Responder a estas preguntas implica familiarizarse con el significado físico de los conceptos básicos de la ingeniería eléctrica.

Se puede utilizar una analogía con las tuberías de agua para explicar el funcionamiento de una resistencia. Si obstruimos de alguna manera el flujo de agua en la tubería (por ejemplo, reduciendo su diámetro), se producirá un aumento de la presión interna. Al eliminar la obstrucción, se reduce la presión. En ingeniería eléctrica, esta presión corresponde a la tensión: al dificultar el paso de la corriente eléctrica, aumentamos la tensión en el circuito; al disminuir la resistencia, también disminuimos la tensión.

Cambiando el diámetro de la tubería, podemos cambiar la velocidad del flujo de agua; en los circuitos eléctricos, cambiando la resistencia, podemos regular la fuerza de la corriente. El valor de la resistencia es inversamente proporcional a la conductividad del elemento.

Las propiedades de los elementos resistivos pueden utilizarse para los siguientes fines:

• Conversión de corriente en tensión y viceversa;
• Limitar el flujo de corriente para obtener un valor determinado de corriente;
• Creación de divisores de tensión (por ejemplo, en instrumentos de medición);
• Otras aplicaciones especiales (por ejemplo, la reducción de las interferencias de radio).

El siguiente ejemplo explicará qué es una resistencia y para qué se utiliza. El conocido LED brilla a bajas corrientes, pero su propia resistencia es tan baja que si el LED se coloca en un circuito directamente, incluso a 5 V, la corriente que fluye a través de él superará los valores permitidos del componente. Esta carga hará que el LED falle inmediatamente. Por lo tanto, se incluye una resistencia en el circuito cuya finalidad en este caso es limitar la corriente a un valor predeterminado.

Todos los elementos resistivos son componentes pasivos en los circuitos eléctricos, a diferencia de los activos, no aportan energía al sistema, sino que sólo la consumen.

Una vez que entiendas lo que son las resistencias, debes tener en cuenta sus tipos, designación y marcado.

Tipos de resistencias

Los tipos de resistencias pueden clasificarse en las siguientes categorías:

1. No ajustables (constantes): de hilo, de material compuesto, de película, de carbono, etc.
2. Ajustable (variable y recortado). Las resistencias ajustables se utilizan para ajustar los circuitos eléctricos. Los elementos de resistencia variable (potenciómetros) se utilizan para ajustar los niveles de señal.

Un grupo aparte lo representan los elementos resistivos semiconductores (termorresistencias, fotorresistencias, varistores, etc.).

Las características de las resistencias vienen determinadas por su uso previsto y se especifican en el momento de su fabricación. Los parámetros clave son:

1. Resistencia nominal. Es la característica principal del elemento y se mide en ohmios (Ohm, kOhm, Mohm).
2. La desviación permitida como porcentaje de la resistencia nominal especificada. Significa posibles variaciones como resultado de la tecnología de fabricación.
3. Potencia disipada - La potencia máxima que puede disipar una resistencia durante una carga prolongada.
4. Coeficiente de temperatura de la resistencia: valor que muestra el cambio relativo de la resistencia de un resistor cuando la temperatura cambia en 1°C.
5. Límite de tensión de funcionamiento (fuerza eléctrica). Es la tensión máxima a la que la pieza mantiene sus parámetros declarados.
6. La característica de ruido es el grado de distorsión introducido en la señal por la resistencia.
7. Resistencia a la humedad y la temperatura: los valores máximos de humedad y temperatura, cuya superación puede provocar el fallo del componente.
8. Factor de tensión. Un valor que tiene en cuenta la dependencia de la resistencia de la tensión aplicada.

El uso de resistencias en la gama de frecuencias ultra altas añade características adicionales como la capacitancia e inductancia parásitas.

Resistencias semiconductoras

Son dispositivos semiconductores con dos terminales que tienen una resistencia eléctrica que depende de parámetros ambientales como la temperatura, la luz, la tensión, etc. Para fabricar estas piezas se utilizan materiales semiconductores dopados con impurezas, cuyo tipo determina la dependencia de la conductividad de las influencias externas.

Existen los siguientes tipos de elementos resistivos semiconductores:

1. Resistencia lineal. Fabricado con material de baja aleación, este elemento tiene una baja dependencia de la resistencia a la acción externa en una amplia gama de tensiones y corrientes, se utiliza con mayor frecuencia en la producción de circuitos integrados.
2. Un varistor es un elemento cuya resistencia depende de la intensidad del campo eléctrico. Esta propiedad del varistor define su aplicación: para estabilizar y regular los parámetros eléctricos de los dispositivos, para proteger contra la sobretensión y para otros fines.
3. Termistor. Este tipo de elemento resistivo no lineal tiene la capacidad de cambiar su resistencia en función de la temperatura. Existen dos tipos de termistores: un termistor cuya resistencia disminuye al aumentar la temperatura y un posistor cuya resistencia aumenta con la temperatura. Los termistores se utilizan cuando es importante el control constante del proceso de temperatura.
4. Fotoresistencia. La resistencia de este dispositivo cambia cuando se expone a la luz y es independiente de la tensión aplicada. El plomo y el cadmio se utilizan en la fabricación, y en algunos países esto ha llevado a la eliminación de estos componentes por razones medioambientales. Los fotorresistores ocupan ahora el segundo lugar tras los fotodiodos y los fototransistores en aplicaciones comparables.
5. Resistencias de galgas extensométricas. Este elemento está diseñado de tal manera que es capaz de cambiar su resistencia en función del impacto mecánico externo (deformación). Se utiliza en los nodos que convierten la acción mecánica en señales eléctricas.

Los elementos semiconductores, como las resistencias lineales y los varistores, se caracterizan por su escasa dependencia de las influencias externas. En el caso de las galgas extensométricas, los termistores y las fotorresistencias, la dependencia de las características con respecto a las influencias es fuerte.

Las resistencias semiconductoras se identifican con símbolos intuitivos en los diagramas de circuitos.

Resistencia en un circuito

En los circuitos rusos, los elementos con una resistencia constante se suelen indicar con un rectángulo blanco, a veces con la letra R encima. En los esquemas extranjeros, una resistencia puede identificarse como un símbolo de "zigzag" con una letra R similar en la parte superior. Si algún parámetro de la pieza es importante para el funcionamiento del aparato, es habitual indicarlo en el esquema.

La potencia puede indicarse mediante barras en un rectángulo:

• 2W - 2 guiones verticales;
• 1W - 1 barra vertical;
• 0,5W - 1 barra;
• 0,25 W - una línea oblicua;
• 0,125 W - dos líneas oblicuas.

Se permite indicar la potencia en números romanos en el diagrama.

Las resistencias variables están marcadas con una línea adicional sobre el rectángulo con una flecha que simboliza la ajustabilidad, la numeración de los pines puede mostrarse en números.

Las resistencias semiconductoras se indican con el mismo rectángulo blanco, pero cruzado por una línea oblicua (excepto para las fotorresistencias) con una indicación alfabética del tipo de acción de control (U - para un varistor, P - para una resistencia de galgas extensométricas, t - para un termistor). Una fotorresistencia se indica con un rectángulo dentro de un círculo, con dos flechas apuntando hacia ella, simbolizando la luz.

Los parámetros de la resistencia no dependen de la frecuencia del flujo de corriente, lo que significa que este elemento funciona igualmente en circuitos de corriente continua y alterna (tanto de baja como de alta frecuencia). Las excepciones son las resistencias de hilo, que son intrínsecamente inductivas y pueden perder energía debido a la radiación en frecuencias altas y ultra altas.

Las resistencias pueden conectarse en paralelo o en serie, según las necesidades de las propiedades del circuito. Las fórmulas para calcular la resistencia total para las diferentes conexiones del circuito difieren considerablemente. En una conexión en serie, la resistencia total es igual a la simple suma de los valores de los elementos del circuito: R = R1 + R2 +... + Rn.

En una conexión en paralelo, para calcular la resistencia total, hay que sumar los valores de la inversa de los elementos. Esto produce un valor que también es el inverso del valor total: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn.

La resistencia total de las resistencias conectadas en paralelo será menor que la menor.

Clasificaciones

Existen valores de resistencia estándar para los elementos resistivos, denominados "series de valores de resistencia". La base del enfoque en la creación de esta fila es la siguiente: el paso entre los valores debe solapar la tolerancia (error). Ejemplo: si el valor nominal de un elemento es de 100 ohmios y la tolerancia es del 10%, el siguiente valor de la serie será de 120 ohmios. Este paso evita valores innecesarios porque las calificaciones adyacentes, junto con la variación del error, prácticamente cubren todo el rango de valores entre ellas.

Las resistencias disponibles se agrupan en series con diferentes tolerancias. Cada serie tiene su propia gama nominal.

Las diferencias entre las series son:

• E 6 - 20% de tolerancia;
• E 12 - 10% de tolerancia;
• E 24 - tolerancia 5% (a veces 2%);
• E 48 - tolerancia del 2%;
• E 96 - tolerancia 1%;
• E 192 - tolerancia 0,5% (puede ser 0,25%, 0,1% y menor).

La serie E 24, la más común, incluye 24 grados de resistencia.

Etiquetado

El tamaño del elemento resistivo está directamente relacionado con su potencia disipada, cuanto mayor sea, mayores serán las dimensiones de la pieza. Mientras que cualquier valor numérico puede indicarse fácilmente en los circuitos, el etiquetado de los productos puede ser difícil. La tendencia a la miniaturización en la fabricación de productos electrónicos hace que los componentes sean cada vez más pequeños, lo que dificulta tanto la colocación de información en la carcasa como su lectura.

Para facilitar la identificación de las resistencias en la industria rusa, se utiliza el marcado alfanumérico. Las resistencias se marcan de la siguiente manera: el valor nominal se indica con dígitos, y se pone una letra detrás de los dígitos (en el caso de los valores decimales) o antes de ellos (para las centenas). Si el valor nominal es inferior a 999 ohmios, el número se indica sin letra (o puede ser una R o una E). Si el valor se especifica en kOhm, la letra K sigue al número, y la letra M corresponde al valor en Mohm.

Las resistencias estadounidenses están marcadas con tres dígitos. Los dos primeros sugieren la denominación, el tercero el número de ceros (decenas) añadidos al valor.

En la producción robotizada de conjuntos electrónicos, los símbolos impresos suelen estar en el lado de la pieza que da a la placa, lo que impide leer la información.

Código de colores

Para que la información sea legible en todos los lados, se utiliza un código de colores, con franjas circulares de pintura. Cada color tiene su propio valor numérico. Las rayas de las piezas se colocan más cerca de uno de los pines y se leen de izquierda a derecha. Si no es posible trasladar las marcas de color a un terminal debido al pequeño tamaño del componente, la primera franja es el doble de ancha que las demás.

Las piezas con una tolerancia del 20% se marcan con tres líneas, para una tolerancia del 5-10% se utilizan 4 líneas. Las resistencias más precisas están marcadas con 5 a 6 líneas, las 2 primeras de las cuales corresponden a la clasificación de la pieza. Si las bandas son 4, la tercera indica el multiplicador decimal para las dos primeras bandas, la cuarta línea indica la precisión. Si las barras son 5, la tercera indica el tercer dígito de la clasificación, la cuarta el punto decimal (número de ceros) y la quinta la precisión. La sexta línea indica el coeficiente de temperatura de la resistencia (TCR).

En el caso de las marcas de cuatro franjas, las franjas doradas o plateadas siempre son las últimas.

Todas las marcas parecen complicadas, pero la capacidad de leer rápidamente una marca viene con la experiencia.

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