Resistores ¿El Componente Más Simple... o el Más Subestimado?

Los resistores (o resistencias) están presentes en casi todos los circuitos, por lo que es muy común dar por sentado su comportamiento. Aunque en teoría son componentes bastante simples, su complejidad aumenta al considerar su comportamiento en el mundo real. En este artículo analizaremos este componente para descubrir algunas cuestiones interesantes que todo diseñador debe saber.

¿Qué es un Resistor y por qué es tan Fundamental?

En un artículo anterior, presentamos el concepto de la Ley de Ohm. Los resistores son precisamente el componente que aplica este concepto en un circuito. Un resistor es un componente que introduce un valor de resistencia en un circuito para limitar la corriente o generar una caída de voltaje determinada.

Simbolo, referencia y valor de resistencia

Resistor montaje THT

La Ley de Ohm, $V=I\cdot R$, nos dice que podemos usar los resistores para convertir una corriente en un voltaje y viceversa. La aplicación práctica más importante es la polarización de circuitos, que consiste en establecer las corrientes y voltajes necesarios para que un componente, como un transistor, funcione de manera óptima.

En la figura a continuación, los resistores están estableciendo los voltajes y corrientes adecuados para que el transistor pueda funcionar correctamente como amplificador. A esto se le llama polarización, y de ella dependen las características de funcionamiento del circuito.

Un transistor polarizado en el punto "A" no se comportará igual que uno polarizado en "B" o "C". Su desempeño y sus características dependen directamente de la polarización, que, a su vez, está determinada por los resistores.

Resistencias polarizando un transistor

Asociación de Resistores: Serie y Paralelo

Decimos que un grupo de elementos está en serie cuando es atravesado por la misma corriente, y decimos que están en paralelo cuando el mismo voltaje se aplica a todo el conjunto. Al asociar resistores, su valor total equivalente será diferente al de los resistores individuales, lo que nos permite obtener prácticamente cualquier valor de resistencia que necesitemos..

• Resistores en serie: Los resistores en serie se suman directamente.

$R^{total}=R^1+R^2+R^3$

• Resistores en paralelo: Son un poco más complejos y su fórmula es:

Rtotal​= 1/(1/R1 + 1/R2 + 1/ R3....+1/RN)​

Características Clave: Resistencia, Potencia, Tolerancia y Tempco

Hay tres características clave que definen a un resistor.

• Resistencia: Es el valor de la resistencia, especificado en ohms ($\Omega$) y sus múltiplos (milohms, kilohms, megohms). Dado que es imposible fabricar un resistor para cada valor, la industria nos ofrece una selección de valores estándar, como los de la serie E24 y la serie E96. Como los resistores son pequeños, se usa un código de colores para indicar su valor.

Serie de valores de resistencias

Código de colores

• Potencia: Al circular corriente, los resistores generan calor. Por eso, al elegir uno, debes asegurarte de que pueda disipar la potencia generada. El valor de potencia nominal del resistor debe ser mayor al valor calculado en tu circuito. A mayor potencia, más grande será el resistor. Para los proyectos hobistas, los valores más comunes son 1/4W, 1/2W y 1W.

• Tolerancia: Es el error máximo que el fabricante garantiza sobre el valor nominal de un resistor. Generalmente, los valores de tolerancia son 5% o 1%. Por ejemplo, un resistor de 100 Ω con una tolerancia del 5% tendrá un valor real que puede variar entre 95 Ω y 105 Ω.

Estos tres parámetros son lo básico que necesitas saber, y con ellos puedes llegar muy lejos en tus proyectos. Pero hay un parámetro más que es útil conocer:

• Tempco (Coeficiente de Temperatura): El valor de la resistencia varía con la temperatura. El Tempco se mide en ppm/°C (partes por millón por grado centígrado) e indica el cambio de valor de la resistencia debido a la temperatura ambiente o a su propia disipación de potencia. Por ejemplo, un resistor de 100 Ω con un Tempco de 1000 ppm/°C variará su valor un 0.1% por cada grado centígrado. Aunque parezca poco, en circuitos de precisión esto es un factor muy importante.

Resistores THT y SMD

Existen diferentes tipos de resistores, pero, en términos generales, su forma física se define por tres tecnologías de montaje (lo que aplica a casi todos los componentes electrónicos):

• Montaje en chasis: Están diseñadas para instalarse en un disipador de calor o alguna estructura similar, generalmente mediante fijaciones mecánicas independientes de las utilizadas para la conexión eléctrica del dispositivo. Son comunes en aplicaciones donde se disipan grandes cantidades de potencia y, por lo general, dependen de la superficie donde se montan para su gestión térmica.

Resistencias para montaje en chasis

• Montaje de agujero pasante (Through Hole - THT): Estas se montan mecánica y eléctricamente mediante cables conductores que se insertan en orificios perforados en una placa de circuito impreso y se sueldan. La tecnologia THT suele ser las preferida en contextos académicos y de aficionados debido a su comodidad para usarlas en protoboard y a su relativa facilidad manipulación sin herramientas especiales.

Resistencias THT

• Montaje superficial (SMD): Están diseñadas para conectarse mecánica y eléctricamente mediante soldadura o adhesivo a la superficie de una placa de circuito impreso. Son ideales para su uso con métodos de ensamblaje automatizado. A pesar de su reducido tamaño, las variantes más grandes aun son posibles de soldar y trabajar manualmente.

Resistencias SMD

Potenciometros

Hasta ahora, solo hemos mencionado los resistores de valores fijos. Pero hay otro tipo de resistores que son variables, y estos permiten ajustar su resistencia mediante la rotación o el deslizamiento de un eje. Estos se llaman potenciómetros y los puedes encontrar, por ejemplo, en los controles de volumen de los equipos de audio.

Potenciometros

Conclusión

Hasta aquí, hemos cubierto las características principales que deberías considerar al seleccionar un resistor. Existen otras consideraciones, como el material, la capacitancia, la inductancia o el ruido, que se especifican en la hoja de datos del componente, pero no suelen ser relevantes para el hobista promedio.

Seleccionar un componente puede ser abrumador dada la gran cantidad de información que ofrecen los fabricantes. Sin embargo, en la mayoría de los proyectos hobistas, podemos reducir las opciones a solo dos tipos de resistores: Carbon composition al 5% o metal film al 1%. Afortunadamente, el precio de estas dos es prácticamente el mismo, lo que nos permite obtener una baja tolerancia y un bajo Tempco sin coste adicional al elegir metal film.

Diferentes materiales de resistencias

Proyecto de domingo

Conocer el codigo de colores de las resistencias de memoria es una habilidad muy util para el técnico electrónico. Entonces, para este fin de semana te propongo la siguiente actividad.

1. Tomar un grupo al azar de 10 a 20 resistencias.
2. Trata de determinar el valor de la resistancia solo identificando su codigo de colores.
3. Aplica el concepto de tolerancia y determina el valor maximo y minimo que podra tener cada resistencia.
4. Verifica con un multimetro que tus estimaciones han sido correctas.

Que tengas una buena práctica.

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