Capacitores

Este artigo é uma pequena introdução sobre este tipo de componente. Não será apresentado nenhum aspecto teórico mais complexo, nem serão mostrados todos os tipos de capacitores, pois uma avalanche de informações sobre um determinado assunto pode ser mais prejudicial do que benéfica. Não foi incluído neste artigo nenhum parâmetro secundário de capacitores, como coeficiente de temperatura, indutância parasita, etc. O motivo disto é não acrescentar nenhuma dificuldade ao entendimento inicial deste componente. Ao contrário disto, serão mostrados somente os tipos de capacitores que são utilizados na montagem de pedais e esta é a diferença deste artigo em relação às várias de páginas que certamente existem na Internet a respeito deste assunto e abordam de uma forma muito mais completa todos os aspectos deste componente. Após lê-lo, para o construtor que desejar aprofundar as informações contidas, é aconselhável começar pela Wikipédia. Existe um artigo muito bom em português sobre capacitores em https://pt.wikipedia.org/wiki/Capacitor . Também no final do artigo há a Bibliografia, onde há a lista de livros que foram consultados para escrever este artigo.

Capacitor ou condensador?

Na verdade, trata-se do mesmo componente. Condensador é um nome antigo para capacitor e há algum tempo já caiu em desuso. Portanto, acostume-se ao termo correto: capacitor. Porém, eventualmente, se em algum texto antigo você se deparar com o termo “condensador”, saiba que trata-se exatamente do mesmo componente.

O que é um capacitor?

O capacitor é um componente eletrônico, que apresenta como parâmetro básico o valor da sua capacitância. A capacitância é uma medida de quanto de energia elétrica um capacitor pode armazenar. Podemos fazer uma analogia bem simplificada substituindo energia elétrica por água: capacitores seriam baldes, copos ou outro recipiente para armazenar água. Um balde grande seria o equivalente a um capacitor com grande capacitância, enquanto que um copo seria um capacitor com baixa capacitância. A unidade de medida de capacitância é o farad (F), que é uma medida enorme e, portanto, utilizamos subdivisões do farad para expressar o valor comercial de capacitores, como o microfarad(μF = 0,000001F), o nanofarad (nF = 0,000000001F) e o picoFarad (pF = 0,000000000001F).

A construção básica de qualquer capacitor é a mostrada na figura abaixo. São dois terminais, conectados às placas de metal, a armadura do capacitor. No meio destas placas existe um material isolante, o dielétrico. É geralmente o material do dielétrico que batiza o capacitor. Por exemplo, capacitores com dielétrico de poliéster são capacitores de poliéster; com dielétrico de cerâmica são capacitores cerâmicos, e assim por diante. O valor da capacitância varia com o tamanho da placa de metal (quanto maior a placa maior a capacitância), com a distância entre as placas (quanto menor a distância entre as placas, maior a capacitância) e com a constante dielétrica do dielétrico utilizado(quanto maior a constante dielétrica, maior a capacitância).

Tensão de trabalho

O segundo parâmetro mais importante ao se escolher um capacitor é a tensão máxima de trabalho. Um capacitor que possui tensão máxima de trabalho de 100 V pode abrir ou curto-circuitar ao ser submetido a tensão maior que esta. Então, por que não utilizamos sempre capacitores com tensão de trabalho com valores grandes, para não nos preocuparmos mais se a tensão de trabalho do capacitor é suficiente ou não? Por dois motivos principais:

1. 1. 1. Capacitores de tensão mais elevada são mais caros. Portanto, ao se substituir um capacitor por um de tensão de trabalho mais elevada, aumentamos o custo do projeto;

      2. Capacitores de tensão mais elevada são geralmente maiores. Os capacitores podem ser substituídos, mas como devem ser montados em placas de circuito impresso que foram projetadas para os capacitores originais bem menores fisicamente, a montagem fica esteticamente comprometida, e às vezes os capacitores substitutos são tão maiores que os originais que inviabilizam completamente a montagem.

Portanto, é recomendável nunca alterar nenhuma especificação de nenhum componente de nenhum projeto do site.

Tipos de Capacitores

Como acontece com os resistores, também existem vários tipos diferentes de capacitores. Muitos destes capacitores possuem aplicações específicas como por exemplo, capacitores de mica ou poliestireno. Este artigo listará somente os três tipos mais comuns que são utilizados nos projetos de pedais do site: capacitores cerâmicos, de poliéster metalizado e capacitores eletrolíticos.

Capacitor cerâmico

Os capacitores cerâmicos são capacitores de uso geral, empregados onde o valor da capacitância situa-se entre alguns poucos pF até algumas centenas de pF. Abaixo está uma figura de alguns capacitores cerâmicos, em seu invólucro mais comum, o disco. O valor da capacitância é mostrado pelo número impresso na lateral do capacitor. São dois ou três algarismos: os dois primeiros são dígitos significativos, e o terceiro, se houver, é o multiplicador, ou a quantidade de zeros que devem ser acrescentados ao dois dígitos significativos. Os valores são expressos em pF. Para ler o valor correto, deve-se ler os dois primeiros dígitos. Caso haja somente dois dígitos, este já é o valor do capacitor em pF. A figura abaixo mostra um capacitor de 33pF.

No caso de haver 3 dígitos, o terceiro dígito mostra a quantidade de zeros que devem ser acrescentados ao número formado pelos dois primeiros. Portanto, na figura abaixo, à esquerda, há um capacitor de 100pF, e não 101 pF. À direita é mostrado um capacitor de 680pF.

Capacitor de poliéster metalizado

É outro tipo de capacitor muito utilizado. A faixa de valores está entre algumas dezenas de pF até 1 μF. Na prática, raramente encontramos valores maiores que 1μF, mas na teoria estes componentes podem ser encontrados até o valor de 10μF. Abaixo está uma figura com o encapsulamento “caneca”, o mais comum para este tipo de componente.

Os valores da capacitância são expressos em nF ou μF, com a indicação da tensão máxima de trabalho do componente.

A figura abaixo mostra dois capacitores de 6,8nF por 63 V. No capacitor mostrado estas informações estão contidas na primeira linha impressa no corpo do componente, como 6n8K63.

Abaixo a figura mostra dois capacitores. O da esquerda é de 1nF, ou seja, 0,001 μF. O da direita possui um valor de capacitância mil vezes maior: 1 μF. Por este motivo é compreensível que o encapsulamento do da direita tenha que ser maior também.

Capacitor eletrolítico

Para valores maiores de capacitância, existem os capacitores eletrolíticos. A faixa de valores que facilmente encontramos capacitores eletrolíticos está entre 1μF a 4700μF.

A primeira e principal diferença entre um capacitor eletrolítico e os de cerâmica ou poliéster metalizado é que são componentes polarizados, isto é, possuem um terminal negativo e um positivo. Portanto, esta é a principal precaução que o construtor de pedais deve tomar ao inserir um capacitor eletrolítico em uma placa de circuito impresso: identificar primeiramente os terminais positivo e negativo do capacitor e sua posição correta na placa de circuito impresso.

Capacitor de 47μF/16 V.

 

Capacitor de 100μF/16 V.

A figura mostra a faixa indicativa ao lado do capacitor eletrolítico indicando o terminal negativo.

 

Outra característica dos eletrolíticos é que podem ser encontrados em dois modelos distintos: o radial, onde os terminais positivo e negativo saem do mesmo lado do corpo do capacitor e o axial, onde os terminais positivo e negativo saem por lados opostos do corpo do capacitor. Para valores de tensão abaixo dos 100 V e valores de capacitância abaixo dos 100μF, é fácil encontrar capacitores radiais, que são preferíveis aos axiais para montagens em placas de circuito impresso.

Outra diferença entre os capacitores eletrolíticos e os demais mostrados neste artigo é que os eletrolíticos possuem diversas faixas de tensão máxima de trabalho. Frequentemente encontramos capacitores eletrolíticos para as seguintes tensões máximas de trabalho: 6 V, 10 V, 16 V, 25 V, 63 V, 100 V, 250 V. Nas montagens do site, como a tensão de alimentação dos pedais é de 9 V, raramente um capacitor deverá possuir tensão de trabalho maior que esta, poderíamos utilizar capacitores eletrolíticos de 10 V. Porém como estes são mais difíceis de serem encontrados que os de 16 V, optei por este último na confecção das placas de circuito impresso. Como fisicamente os capacitores de 16 V diferenciam-se muito pouco dos de 25 V, o construtor de pedal tem a opção de utilizar qualquer um destes nas montagens do site, salvo especificação em contrário na Apostila de Montagem.

A figura abaixo mostra 4 capacitores com o mesmo valor de capacitância (0,1 μF), porém com tensões de trabalho distintas. De cima para baixo, um capacitor cerâmico, com tensão máxima de 50 V, um de poliéster metalizado, de 63 V, e os dois últimos também de poliéster metalizado, porém com tensão máxima de trabalho de 250 V. Teoricamente qualquer capacitor desses pode ser utilizado em uma montagem que solicite um capacitor de 0,1 μF, porém os dois últimos capacitores provavelmente não se encaixarão numa placa de circuito impresso que foi projetada para a montagem utilizando um capacitor menor.

 

Tolerância dos valores

Assim como os resistores, os capacitores também possuem um valor nominal e uma faixa em que estes valores podem variar, que é a tolerância.

No caso de capacitores cerâmicos e de poliéster metalizado, uma letra colocada abaixo do valor da capacitância representa a faixa de tolerância, conforme a tabela abaixo. Nos circuitos da seção Projetos do site são utilizados capacitores de 10% de tolerância, portanto, a letra “K”. Dificilmente um fornecedor de varejo fornecerá um capacitor com outro valor de tolerância, mas vale ficar atento. Capacitores com valor de tolerância maior que 10% podem ser mais baratos, porém podem prejudicar a qualidade do som do pedal sendo construído. Valores de tolerância menores que 10% podem não melhorar sensivelmente o som do pedal, e o construtor terá que pagar um preço maior por eles.

 

 

Perda de capacitância

Capacitores envelhecem. Capacitores eletrolíticos, dada a forma com que são construídos, contém um eletrólito, que é um ácido, que eventualmente evapora, o que faz com que o capacitor perca o valor de sua capacitância. Este processo leva décadas, mas acontece. A solução para o problema é a substituição dos capacitores. Para guitarristas que possuem algum amplificador valvulado da década de 60 ou 70 e o levaram para uma revisão, já devem ter ouvido do técnico a sugestão de substituir os potenciômetros, devido a ruídos causados devido à degradação da pista, e a substituição dos capacitores eletrolíticos, devido à perda do eletrólito e, consequentemente, a perda da capacitância.

Bibliografia

-ANDERTON, Craig Electronic Projects for Musicians, capítulo 1, Capacitors

-VASSALLO, Francisco Ruiz Componentes Electrónicos Para Audio e Imagen, capítulo 5, Condensadores