Resistencia Eléctrica
La resistencia eléctrica es uno de los conceptos fundamentales en el estudio de la electricidad. Sin ella, no sería posible regular la corriente, generar calor de forma útil, crear voltajes específicos o proteger componentes sensibles.
Todos los materiales se oponen a que pase la corriente, en mayor o menor medida. Los llamados conductores simplemente ofrecen muy poca oposición, mientras que los aislantes ofrecen una oposición enorme. Sin embargo, no existen el conductor perfecto que ofrezca resistencia cero, ni el aislante perfecto con resistencia infinita.
Esta interacción fundamental explica cómo se manifiesta la electricidad a nivel microscópico: cuando los electrones libres se mueven a través de un conductor para formar una corriente, colisionan constantemente con los átomos fijos de la red cristalina del material, oponiéndose al movimiento ordenado de la carga.
Contenidos
- Qué es la Resistencia Eléctrica
- Base del Cálculo de la Resistencia Eléctrica
- Medición de la Resistencia Eléctrica
- Resistencia Eléctrica de un Conductor
- Variación de la Resistencia con la Temperatura
- La Resistencia en los Circuitos Eléctricos
- Potencia y Energía Disipada en una Resistencia Eléctrica
- El Resistor o Resistencia
- Parámetros Técnicos de las Resistencias Eléctricas
- Resistencia Interna de una Fuente
Qué es la Resistencia Eléctrica
La resistencia eléctrica, simbolizada con la letra R, se define como la oposición que encuentra la corriente eléctrica (I) al fluir a través de un material.
La resistencia eléctrica surge del movimiento de electrones a través de un conductor. Durante su desplazamiento, estas cargas colisionan con la estructura atómica del material, generando una disipación energética en forma de calor mediante el efecto Joule. Esta oposición microscópica al flujo de carga es lo que llamamos resistencia.
Para visualizarlo mejor, podemos usar la analogía hidráulica, donde:
– La corriente eléctrica (I) es el flujo de agua (litros por segundo).
– El voltaje (V) es la presión del agua (lo que empuja el flujo).
– La resistencia (R) es el diámetro de la tubería.
Si la tubería es muy ancha (baja resistencia), el agua fluye fácilmente. Si la tubería se estrecha (alta resistencia), el flujo de agua se ve dificultado, incluso si se mantiene la misma presión. De manera similar, en electricidad, un material con alta resistencia restringe la cantidad de corriente que puede fluir para un voltaje dado.
Unidad de Medida de la Resistencia Eléctrica
La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el Ohmio, representada por la letra griega Omega mayúscula Ω. Fue nombrada en honor al físico alemán Georg Simon Ohm, quien formuló la ley que relaciona la resistencia, el voltaje y la corriente (Ley de Ohm).
Un material tiene una resistencia de un Ohm (1Ω) cuando una tensión de un Voltio (1 V) produce un flujo de corriente de un Amperio (1 A).
En los circuitos electrónicos y cálculos prácticos, es común encontrar resistencias con valores muy grandes, por lo que se utilizan múltiplos y submúltiplos:
● Kiloohmio (kΩ): 1.000 Ω o 103 Ω (usado en electrónica general)
● Megaohmio (MΩ): 1.000.000 Ω o 106 Ω (empleado en la medida del aislamiento de cables o en entradas de instrumentos)
● Gigaohmio (GΩ): 1.000.000.000 Ω o 109 Ω (para instrumentación científica, investigación o en equipos de muy alta sensibilidad).
Símbolo de la Resistencia Eléctrica
El símbolo utilizado para representar la magnitud física de la resistencia eléctrica es la letra R.
Cuando se representa gráficamente en un diagrama de circuito (esquemático), el componente "resistencia" o "resistor" tiene 2 símbolos comunes:
● Símbolo zig-zag: estándar a nivel internacional
● Símbolo rectangular: usado en Europa y en muchos esquemas electrónicos
Importancia de la Resistencia Eléctrica en los Circuitos
La resistencia eléctrica es mucho más que una simple oposición; es un componente activo y fundamental que permite el funcionamiento controlado de los circuitos eléctricos:
● Control de la corriente: este es su rol principal. Al colocar una resistencia en serie con un componente sensible (como un LED o un microcontrolador), se puede limitar de forma precisa la cantidad de corriente que lo atraviesa, protegiéndolo de daños por sobrecorriente.
● Disipación de energía (Efecto Joule): cuando la corriente fluye a través de una resistencia, esta disipa energía en forma de calor (el Efecto Joule). Este principio es fundamental en dispositivos de calefacción (estufas, calentadores) y también en el funcionamiento de protección con fusibles, que se queman cuando hay una sobreintensidad para interrumpir la corriente y evitar daños mayores en la instalación.
● División de voltaje: las resistencias se pueden usar en configuraciones específicas (divisores de voltaje) para reducir una tensión de entrada alta (Vi) a una tensión de salida (Vo) más baja y estable. Esto es esencial cuando se necesita alimentar diferentes partes de un circuito con distintos niveles de voltaje a partir de una única fuente.
● Ajuste y sincronización: en combinación con otros componentes (como condensadores), las resistencias permiten establecer tiempos de carga y descarga (constantes de tiempo RC) que son la base para osciladores, temporizadores y filtros electrónicos.
Base del Cálculo de la Resistencia Eléctrica
La Ley de Ohm es, sin duda, la fórmula más importante en el estudio de la electricidad. Establece que la Corriente (I) que fluye a través de un conductor entre 2 puntos es directamente proporcional al Voltaje (V) aplicado entre esos 2 puntos e inversamente proporcional a la Resistencia (R) del conductor.
La relación matemática es:
donde:
V = voltaje o diferencia de potencial en Voltios (V).
R = resistencia eléctrica en Ohmios (Ω).
I = intensidad de corriente en Amperios (A).
Al ser una ecuación de 3 variables, la Ley de Ohm permite despejar cualquier incógnita si se conocen las otras 2.
● Para calcular el valor de la resistencia necesaria para una tarea, se usa:
● Para calcular la caída de tensión a través de un componente, se usa:
● Para calcular cuánta corriente circulará por el circuito, se usa:
El conocido como triángulo de la Ley de Ohm es una herramienta mnemotécnica que ayuda a recordar las 3 fórmulas fácilmente. Simplemente, se cubre la variable que se desea encontrar y las variables restantes indicarán la operación a realizar:
Ejemplo: Resistencia en serie para alimentar un diodo LED
Un diodo LED requiere una corriente de 20 mA (0,02 A) para brillar correctamente sin quemarse, y opera a una tensión de 2 V. La batería del circuito es de 9 V. ¿Qué valor de resistencia (Rs) se necesita para conectar el LED de forma segura?
Habrá que calcular el voltaje que debe "caer" en la resistencia (VRs): la resistencia debe disipar la diferencia de voltaje entre la batería (V) y el LED (VF).
La resistencia y el LED están en serie, por lo que la corriente (I) que pasa por la resistencia debe ser la misma que la del LED (0,02 A). Aplicamos la Ley de Ohm:
Medición de la Resistencia Eléctrica
La medición de la resistencia eléctrica es una tarea fundamental en la electricidad y la electrónica, para diagnosticar problemas, verificar componentes y asegurar el correcto funcionamiento de los circuitos. El instrumento principal utilizado para esta tarea es el ohmímetro, que a menudo se integra en dispositivos multifunción conocidos como multímetros.
Principio de Funcionamiento del Ohmímetro
A diferencia de la medición de voltaje o corriente, que se realizan con el circuito en tensión, la medición de resistencia requiere que el instrumento suministre su propia corriente al componente.
Para la medición, el ohmímetro aplica un pequeño y conocido voltaje (V) a través del componente cuya resistencia (R) se desea medir. El instrumento mide la corriente (I) que resulta de aplicar ese voltaje. Por último, utilizando la Ley de Ohm (R = V/I), el ohmímetro calcula y muestra el valor de la resistencia eléctrica.
– Si la resistencia es alta, la corriente medida será baja.
– Si la resistencia es baja, la corriente medida será alta.
Procedimiento de Medición de la Resistencia Eléctrica con Multímetro
Es fundamental seguir un procedimiento estricto para garantizar la seguridad y obtener mediciones precisas:
1º) Desconexión de la alimentación: siempre se debe desconectar la alimentación de la parte del circuito o del componente que se va a medir. Intentar medir la resistencia en un circuito en tensión puede dañar el multímetro (ya que 2 fuentes de voltaje estarían compitiendo) y generar lecturas completamente erróneas.
2º) Aislar el componente: idealmente, el componente a medir debe desconectarse del circuito o de la placa PCB. Si se mide in situ, cualquier componente conectado en paralelo con la resistencia a medir alterará la lectura (debido a la fórmula de resistencia en paralelo).
3º) Configurar el multímetro:
– Seleccionar la función de ohmímetro (Ω).
– Conectar las puntas de prueba en los puertos correctos: el cable negro va al puerto COM (común) y el cable rojo va al puerto marcado con el símbolo de resistencia (Ω).
– Seleccionar el rango apropiado (si el multímetro no es de rango automático). Se debe comenzar con un rango superior al valor esperado y reducirlo hasta obtener la máxima resolución sin saturar la pantalla.
4º) Realizar la medición: colocar las 2 puntas de prueba en contacto firme con los terminales del componente. La lectura mostrada es el valor de la resistencia eléctrica.
Interpretación de lecturas:
● OL (Open Loop/Lazo Abierto): indica una resistencia muy alta, fuera del rango del instrumento o una conexión abierta (circuito abierto).
● Cero o cerca de cero: indica una resistencia muy baja o nula (cortocircuito).
Resistencia Eléctrica de un Conductor
La resistencia eléctrica de un objeto conductor no depende solo del material, sino también de su forma y tamaño. Esta relación se expresa cuantitativamente con la siguiente fórmula:
donde:
RL = resistencia del conductor (Ω)
ρ = resistividad del conductor (Ω ∙ mm2/m)
L = longitud del conductor (m)
S = área de la sección transversal del conductor (mm2)
● Resistividad ρ: la resistividad es una propiedad fundamental que mide cuán fuertemente un material se opone al flujo de corriente eléctrica. No depende del tamaño o forma del objeto, sino únicamente de la composición del material y de su temperatura.
– Conductores (cobre, plata o aluminio): tienen una resistividad muy baja.
– Semiconductores (silicio o germanio): tienen una resistividad intermedia que varía mucho con la temperatura y las impurezas.
– Aislantes (goma, vidrio o plástico): tienen una resistividad muy alta.
● Longitud L: la resistencia es directamente proporcional a la longitud del conductor. Esto es intuitivo: si imaginamos un cable como una serie de segmentos idénticos, cada segmento añade una pequeña resistencia. Cuanto más largo sea el cable, más segmentos habrá en serie, y por lo tanto, mayor será la resistencia total. Duplicar la longitud significa duplicar la resistencia.
● Sección S: la resistencia es inversamente proporcional al área de la sección transversal. Un cable más grueso (mayor área) es como una autopista con más carriles: ofrece un camino más amplio para que fluyan los electrones, reduciendo las colisiones y, por ende, la resistencia. Duplicar el área de la sección transversal reduce la resistencia a la mitad.
La analogía hidráulica sería: un cable largo y fino (L grande, S pequeña) es como una manguera larga y estrecha: ofrece mucha resistencia al flujo de agua. Un cable corto y grueso (L pequeña, S grande) es como una manguera corta y ancha: el agua fluye con facilidad.
Variación de la Resistencia con la Temperatura
La resistividad ρ de un material, y por tanto su resistencia R, no es constante y varía con la temperatura. Este efecto es fundamental para el diseño de circuitos estables.
● Coeficiente de temperatura positivo (α > 0): la mayoría de los metales puros (cobre, aluminio, etc.) aumentan su resistencia al aumentar la temperatura. Esto se debe a que los átomos del material vibran con mayor amplitud, aumentando la frecuencia de colisiones con los electrones libres y dificultando su flujo.
● Coeficiente de temperatura negativo (α < 0): muchos semiconductores (silicio, germanio, etc.) disminuyen su resistencia al aumentar la temperatura. El aumento de energía térmica libera más portadores de carga (electrones y huecos), lo que facilita la conducción y reduce la resistividad.
La propiedad de los metales de conducir la corriente depende de la facilidad con que los electrones libres se desplazan por su red cristalina. Sin embargo, esta facilidad no es constante: cuando la temperatura cambia, también lo hace la resistencia.
En condiciones prácticas (rangos de temperatura moderados, entre 0 °C y unos 200–300 °C), la variación de la resistencia de los metales con la temperatura puede describirse mediante la aproximación lineal, lo que simplifica mucho los cálculos y permite hacer predicciones bastante exactas.
Comportamiento de los Metales con la Temperatura
En un metal, los electrones de conducción se desplazan a través de una red de átomos.
– A bajas temperaturas, los átomos vibran poco, y los electrones encuentran menos obstáculos → resistencia baja.
– Al aumentar la temperatura, los átomos vibran más en la red cristalina, lo que incrementa las colisiones electrón-átomo → resistencia más alta.
Por este motivo, en los metales el coeficiente de temperatura de la resistencia (𝛼) es positivo.
Fórmula de la Variación de la Resistencia con la Temperatura
Para intervalos de temperatura no muy grandes, la variación de la resistencia eléctrica en un metal se describe por:
donde:
RT = resistencia a la temperatura T (Ω)
R0 = resistencia a la temperatura de referencia T0, habitualmente 0ºC o 20ºC
α = coeficiente de temperatura de la resistencia (°C-1)
ΔT = diferencia de temperatura respecto a la referencia T – T0 (ºC)
¿El coeficiente de temperatura α es a 0°C o a 20°C? El coeficiente de temperatura α no es un valor absoluto, definiéndose siempre respecto a una temperatura de referencia concreta (T0). Las 2 referencias más comunes son:
● α referido a 0°C (α₀): es muy utilizada en muchos textos de física e ingeniería.
● α referido a 20°C (α₂₀): es una referencia estándar en ingeniería eléctrica y hojas de datos de componentes, ya que es una "temperatura ambiente estándar" para mediciones.
Por tanto, el coeficiente de temperatura de la resistencia se puede dar a 0ºC o a 20ºC, dependiendo de la tabla o norma que se consulte. En libros de física se suele usar 0ºC, mientras que en tablas técnicas (IEC, IEEE, etc.) se usa 20ºC como referencia estándar.
La siguiente tabla muestra el coeficiente de temperatura de algunos metales para ambas temperaturas:
Se observa que el coeficiente de temperatura (α) disminuye ligeramente a medida que la temperatura aumenta. Esto ocurre porque la resistencia (R) de los metales aumenta, reduciendo la tasa fraccional de cambio por grado.
El caso del constantán es notable, pues su α es tan cercano a cero que se considera prácticamente constante e insignificante, razón por la cual se utiliza para fabricar resistencias eléctricas de precisión.
Por otro lado, la resistividad (ρ), base del coeficiente térmico α, es muy sensible a las impurezas, por lo que los valores tabulados son solo referencias aproximadas.
Ejemplo de Aplicación de la Fórmula
Calcular la resistencia final disponiendo de los siguientes datos para un conductor de cobre:
– Resistencia inicial: R0 = 2 Ω a 20ºC
– Coeficiente: α20ºC = 0,00393ºC-1
– Temperatura final: T = 80ºC
Se observa que cuando la temperatura sube de 20ºC a 80ºC, la resistencia aumenta de 2 Ω a aproximadamente 2,47 Ω.
Efectos de la Variación de Resistencia con la Temperatura
La variación de la resistencia eléctrica con la temperatura en los metales (α > 0) tiene consecuencias directas y críticas en el diseño, operación y seguridad de los sistemas eléctricos y electrónicos.
Lejos de ser un defecto, la dependencia térmica de la resistencia puede convertirse en una propiedad beneficiosa. Su impacto es negativo solo cuando se ignora en diseños sensibles, pero es fundamental al ser aprovechada para medir temperatura o proteger sistemas.
Estas son algunas de las implicaciones más relevantes:
● Pérdidas de energía en sistemas de potencia: en líneas de distribución eléctrica, el aumento de resistencia con la temperatura genera pérdidas por efecto Joule (Pp = R · I²). Como consecuencia el coste de operación es mayor y se reduce la eficiencia energética.
● Aplicación en sensores de temperatura: los RTD (Detectores de Temperatura por Resistencia) usan el principio de α > 0. El material preferido es el platino es porque tiene una excelente linealidad en un rango de temperatura muy amplio, siendo los más comunes el PT100 o el PT1000.
● Protección térmica de equipos: dispositivos como fusibles o relés térmicos, detectan el aumento de temperatura (indirectamente el aumento de resistencia genera calor) para desconectar circuitos antes de que se produzcan daños.
● Calibración de instrumentos de medida: instrumentos como puentes de Wheatstone y ohmímetros pueden dar lecturas erróneas si no se compensa térmicamente. En estos casos, se usan circuitos de compensación automática o resistencias con coeficiente de temperatura muy bajo.
● Consideraciones en diseño de circuitos impresos: el ancho de las pistas debe ser suficiente para la disipación térmica y se deben distribuir adecuadamente los componentes generadores de calor.
● Envejecimiento acelerado de equipos: a largo plazo los ciclos térmicos repetitivos causan fatiga de materiales, degradación de aislantes, oxidación y reducción de la vida útil de los equipos.
La Resistencia en los Circuitos Eléctricos
La manera en que se agrupan las resistencias determina cómo se distribuyen la corriente y el voltaje en el circuito.
● Conexión de resistencias en serie: en la conexión de resistencias en serie se conectan una tras otra, formando un solo camino para que la corriente fluya, siendo idéntica en cada resistencia del circuito.
El voltaje VT de la fuente se divide entre cada resistencia, de modo que la suma de las caídas de voltaje en cada componente es igual al voltaje total suministrado.
La resistencia total RT (equivalente), que es el valor de una única resistencia que podría reemplazar a todas las resistencias en serie sin cambiar el comportamiento del circuito, es la suma de los valores individuales:
El resultado es que la resistencia total siempre es mayor que la resistencia individual más grande.
● Conexión de resistencias en paralelo: la conexión de resistencias en paralelo ofrece múltiples rutas para que la corriente fluya. Las resistencias se conectan entre 2 puntos comunes, ofreciendo múltiples caminos para la corriente.
El voltaje VT es idéntico a través de cada rama o resistencia, y es igual al voltaje de la fuente. La corriente total IT de la fuente se divide entre las distintas ramas, de forma que la suma de las corrientes en cada rama es igual a la corriente total de entrada.
La resistencia total RT (equivalente), se calcula sumando los inversos (o recíprocos) de cada resistencia individual:
El resultado es que la resistencia total siempre es menor que la resistencia individual más pequeña del grupo.
● Circuitos mixtos: la conexión de circuito mixto combina configuraciones en serie y en paralelo.
La resistencia total RT (equivalente), se calcula aplicando un proceso de simplificación paso a paso, trabajando desde las secciones más alejadas de la fuente de voltaje hacia la fuente.
Potencia y Energía Disipada en una Resistencia Eléctrica
Cuando la corriente eléctrica fluye a través de una resistencia, el trabajo que realizan los electrones al superar la oposición de dicho material se traduce inevitablemente en la disipación de energía.
El Efecto Joule
El Efecto Joule (o calentamiento Joule) es el fenómeno por el cual la energía eléctrica se transforma en energía térmica (calor) cuando una corriente eléctrica atraviesa un material con resistencia. Fue descubierto por el físico británico James Prescott Joule en el siglo XIX.
El Efecto Joule ocurre a nivel microscópico: los electrones en movimiento que constituyen la corriente (I) chocan constantemente con los átomos del material conductor. Estos choques transfieren energía cinética a los átomos, lo que aumenta su vibración interna. Este aumento de la vibración atómica es lo que percibimos y medimos como calor.
En términos energéticos, el Efecto Joule representa la energía perdida o disipada por el circuito en forma de calor. Cuanto mayor sea la resistencia (R) y la corriente (I), mayor será el calor generado.
Fórmulas de Potencia Eléctrica
La potencia eléctrica (P) es la tasa a la que se realiza un trabajo o se transfiere energía; en este contexto, es la tasa a la que se disipa la energía eléctrica en forma de calor por el Efecto Joule.
La unidad de medida de la potencia es el Vatio (W) (en honor a James Watt), que equivale a un Joule por segundo (1 W=1 J/s).
Existen 3 formas equivalentes de calcular la potencia disipada en una resistencia eléctrica, todas derivadas de la combinación de la definición fundamental de potencia (P = V ⋅ I) y la Ley de Ohm (V = R ⋅ I):
● 1ª fórmula de la potencia: es la definición fundamental de la potencia eléctrica. Se usa cuando se conocen el voltaje (V) a través de la resistencia y la corriente (I) que la atraviesa.
● 2ª fórmula de la potencia: se obtiene sustituyendo V = R ⋅ I en la primera fórmula de la potencia. Es la fórmula más utilizada para el Efecto Joule. Se usa cuando se conocen la corriente (I) y la resistencia (R).
● 3ª fórmula de la potencia: se obtiene sustituyendo I = V / R en la primera fórmula de la potencia. Se usa cuando se conocen el voltaje (V) a través de la resistencia y su resistencia (R).
El valor de potencia calculado con estas fórmulas representa la energía que la resistencia convertirá en calor. Los resistores físicos vienen clasificados según su potencia nominal (ej. 1/4 W, 1 W, 5 W), que es la potencia máxima que pueden disipar de forma segura sin sobrecalentarse y dañarse.
Aplicaciones del Efecto Joule
El Efecto Joule, dependiendo del contexto, puede ser la función deseada de un aparato. En muchas aplicaciones, el objetivo principal es generar calor a partir de la energía eléctrica, usando el Efecto Joule de forma intencionada:
● Calefacción y cocción: dispositivos como estufas, calentadores de agua, hornos y secadores de pelo utilizan resistencias de alto valor (como el nicromo) que convierten grandes cantidades de energía eléctrica en calor, aprovechando al máximo la fórmula P = R ⋅ I2.
● Iluminación incandescente: las bombillas tradicionales (ya obsoletas en muchos lugares) funcionaban forzando una gran corriente a través de un filamento de wolframio (tungsteno). El calor generado era tan intenso que hacía que el filamento se volviera blanco incandescente, emitiendo luz visible.
● Fusibles: los fusibles son elementos de seguridad que utilizan el Efecto Joule de forma crítica. Están diseñados con un hilo conductor que tiene una resistencia y un punto de fusión calculados. Si la corriente excede un valor seguro (I alto), la potencia P = R ⋅ I2 genera suficiente calor para fundir el hilo, abriendo el circuito y protegiendo el resto de los componentes.
Consecuencias del Efecto Joule
El Efecto Joule, dependiendo del contexto, puede ser una consecuencia indeseada que debe ser gestionada. Concretamente, en la mayoría de los circuitos electrónicos y sistemas de transmisión de energía, la disipación de calor es ineficiente y peligrosa:
● Pérdidas de energía en la transmisión: en las líneas eléctricas, la resistencia total (RL) del conductor, aunque baja, es significativa por su gran longitud. La energía perdida como calor se calcula con Pp = RL ⋅ I2. Esta es la razón para transmitir a alto voltaje: mantener la potencia (P = V · I) con menor corriente, minimizando así las pérdidas por calentamiento en el transporte.
● Sobrecalentamiento de componentes: en electrónica, el calor excesivo degrada los componentes (semiconductores, condensadores) y reduce su vida útil. El diseño de disipadores de calor y ventiladores es esencialmente una tarea de gestión del calor generado por el Efecto Joule en componentes activos y resistivos.
● Riesgos de incendio: un exceso de corriente en un cableado inadecuado o en un contacto defectuoso puede generar una potencia disipada tan alta que eleve la temperatura a niveles peligrosos, constituyendo un riesgo grave de incendio.
El Resistor o Resistencia
El concepto teórico de la resistencia eléctrica se materializa en el mundo físico mediante un componente esencial de la electrónica: el resistor (también llamado resistencia). Este pequeño componente es fundamentalmente el que permite aplicar la Ley de Ohm y el control de la potencia en cualquier circuito.
Un resistor es un componente electrónico pasivo diseñado y fabricado específicamente para proporcionar una cantidad definida de resistencia eléctrica (R) a un circuito. Su función principal es la de limitar o regular la corriente (I) que fluye y ajustar los niveles de voltaje (V) entre diferentes puntos, mediante la disipación controlada de energía en forma de calor (Efecto Joule).
El símbolo del resistor en los diagramas de circuitos, se representa típicamente con un zigzag (norma americana) o con un rectángulo simple (norma europea).
Tipos de Resistores
Los resistores se clasifican según su capacidad de mantener un valor constante o de permitir que este valor sea ajustado.
Resistores Fijos
Estos componentes mantienen un valor de resistencia constante dentro de una tolerancia específica y son el tipo más común:
● Carbón (composición de carbón prensado): fueron los primeros resistores de uso masivo. Son de bajo coste, pero baja estabilidad térmica y alta tolerancia (generalmente ±5%, ±10%). Son ideales para aplicaciones no críticas. Generalmente de color marrón oscuro o beige y alambres de cobre más gruesos y rígidos.
● Película de carbón: se deposita una película de carbono sobre un sustrato cerámico. Tienen mejor precisión (±5% a ±2%) y mayor estabilidad térmica que los de carbón prensado. Son muy comunes. Generalmente de color más claro, usualmente beige, crema o amarillo pálido.
● Película metálica: en lugar de carbón, se usa una película muy fina de óxido metálico o aleaciones especiales. Son de alta precisión (±1% a ±0.1%) y excelente estabilidad térmica. Son los preferidos para instrumentación y circuitos de precisión. Típicamente son de color azul claro, verde o gris, y más delgadas y compactas para una misma potencia.
● Bobinados (Wirewound): se fabrica enrollando un hilo de material resistivo (como nicromo) alrededor de un núcleo aislante. Se utilizan cuando se necesita manejar alta potencia (por ejemplo, 5 W o más), ya que disipan el calor de manera muy eficiente.
Resistores Variables
Permiten modificar el valor de resistencia manualmente para controlar una magnitud del circuito.
● Potenciómetro: es un resistor variable de 3 terminales que funciona esencialmente como un divisor de voltaje ajustable. Internamente, consta de una pista resistiva (de carbón, cerámica o hilo bobinado) con conexiones en ambos extremos, y un contacto deslizante (colector o "wiper") que se mueve sobre esta pista mediante un eje giratorio o un cursor deslizante.
El funcionamiento es el siguiente:
– Al aplicar un voltaje entre los terminales extremos (A y B), se establece un voltaje fijo a lo largo de toda la pista resistiva.
– Su terminal central (C o "wiper") hace contacto en un punto de la pista resistiva. Al girar su eje, este punto de contacto se desplaza, modificando la relación de resistencias entre el central y los extremos.
– Se obtiene un voltaje de salida variable entre el terminal C y cualquiera de los extremos, desde 0 V hasta el voltaje máximo.
● Reóstato: un reóstato es un resistor variable configurado para usar solo 2 terminales: uno conectado a un extremo de la pista resistiva (A o B) y el otro al contacto deslizante "wiper" (C). Están diseñados estructuralmente para disipar grandes cantidades de potencia, por lo que suelen ser de construcción robusta, empleando hilos resistivos bobinados sobre un núcleo cerámico.
El funcionamiento es el siguiente:
– Se conecta en serie con la carga cuyo corriente se desea controlar (por ejemplo, un motor).
– Al mover el contacto deslizante, se varía directamente la cantidad de resistencia insertada en el circuito.
– Según la Ley de Ohm (I = V / R), al aumentar la resistencia del reóstato, se reduce la corriente total que circula por el circuito. Al disminuirla, la corriente aumenta.
Resistores No Lineales
Estos componentes cambian su resistencia automáticamente en respuesta a cambios en las condiciones ambientales.
● Termistores: su resistencia cambia significativamente con la temperatura (tienen un coeficiente de temperatura α muy alto).
– PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo): la resistencia aumenta al aumentar la temperatura. Se usan como interruptores rearmables de protección contra sobrecorriente.
– NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo): la resistencia disminuye al aumentar la temperatura. Se usan como sensores de temperatura o limitadores de corriente de arranque.
El símbolo del termistor es:
El PTC, o Coeficiente de Temperatura Positivo, se identifica con el símbolo + Tª. Por el contrario, el NTC, o Coeficiente de Temperatura Negativo, se identifica con –Tª.
La variación de resistencia de los NTC se puede medir con un divisor de tensión resistivo, con el que se consigue que la tensión se salida Vs sea proporcional a la temperatura:
Si aplicamos la Ley de Ohm al circuito con 2 resistencias en serie se obtiene:
Y aplicando nuevamente la Ley de Ohm a la resistencia Rx:
Ahora la tensión de salida Vx es proporcional a la temperatura. Por ejemplo, si aumenta la temperatura, disminuirá RNTC que está en el denominador y la tensión de salida Vx aumentará.
● Fotorresistores (LDR - Light Dependent Resistor): la resistencia disminuye al aumentar la intensidad de la luz que incide sobre su superficie. Se usan en sensores de oscuridad o interruptores automáticos de iluminación.
El símbolo del fotorresistor es:
● Varistores (VDR - Voltage Dependent Resistor): la resistencia disminuye drásticamente cuando el voltaje a través de ellos supera un valor umbral. Se diseñan para proteger circuitos contra picos de voltaje o transitorios (aumentos bruscos y momentáneos de la tensión).
En condiciones normales el varistor tiene resistencia extremadamente alta, actuando como aislante. Si un pico de voltaje supera su umbral, su resistencia cae drásticamente, creando un camino de baja impedancia que desvía la energía peligrosa hacia tierra, protegiendo así los componentes sensibles del circuito. Es un protector contra sobretensiones.
El símbolo del varistor es:
Identificación y Codificación de Resistencias
Para que el diseñador o el técnico puedan conocer el valor y las características de un resistor, se utilizan 2 sistemas de codificación principales.
Código de Colores de las Resistencias
Los resistores fijos de inserción (con cables saliendo por ambos extremos) se codifican mediante bandas de color. La mayoría de los resistores modernos utilizan 4 o 5 bandas. Se puede descifrar rápidamente el valor óhmico y tolerancia de cualquier resistencia mediante esta calculadora de códigos de color.
● Código de colores de 4 bandas: la interpretación de estas resistencias estándar es la siguiente:
– Banda 1 y 2: primer y segundo dígito del valor.
– Banda 3 (multiplicador): potencia de 10 por la que se multiplican los 2 primeros dígitos.
– Banda 4 (tolerancia): indica el porcentaje de desviación máxima del valor nominal (ej. ±5%).
Ejemplo: Rojo (2) - Violeta (7) - Naranja (×1000) - Dorado (±5%)
Valor: 27 ⋅ 1000 = 27.000 Ω = 27 kΩ
Tolerancia: ±5%
● Código de colores de 5 bandas: la interpretación de estas resistencias de alta precisión es la siguiente:
– Banda 1, 2 y 3: primer, segundo y tercer dígito del valor.
– Banda 4 (multiplicador): potencia de 10 por la que se multiplican los 3 primeros dígitos.
– Banda 5 (tolerancia): indica el porcentaje de desviación máxima del valor nominal (ej. ±1%).
Ejemplo: Rojo (2) - Violeta (7) - Negro (0) - Rojo (×100) - Marrón (±1% )
Valor: 270 ⋅ 100 = 27.000 Ω = 27 kΩ
Tolerancia: ±1%
La característica definitoria es que la tercera banda es un dígito en lugar de un multiplicador (como ocurre en el código de 4 bandas). Esto permite codificar valores intermedios y de mayor precisión.
Resistencias SMD
Las resistencias SMD (Dispositivo de Montaje Superficial) son componentes fundamentales en la electrónica moderna. A diferencia de las resistencias axiales tradicionales, no tienen cables y se sueldan directamente sobre la superficie de las placas de circuito impreso (PCB).
Su estructura consiste en un sustrato cerámico recubierto por una película de material resistivo, con terminales metálicos en los extremos para la soldadura.
Esta tecnología permite una miniaturización extrema y una alta densidad de componentes, siendo esencial para dispositivos portátiles. Además, su diseño está optimizado para el ensamblaje robótico de alta velocidad, lo que agiliza enormemente la producción masiva.
● Codificación de 3 dígitos (estándar): los primeros dos dígitos son el valor significativo, y el tercer dígito es el multiplicador (potencia de 10). Su tolerancia es del 5%.
Ejemplo:
224 → 22 ⋅ 104 = 220.000 Ω o 220 kΩ ±5%
Ejemplo:
470 → 47 ⋅ 100 = 47 Ω ±5%
● Codificación de 4 dígitos (precisión): los tres primeros dígitos son el valor, y el cuarto dígito es el multiplicador (potencia de 10). Tienen un 5% de tolerancia.
Ejemplo:
1002 → 100 ⋅ 102 = 10.000 Ω o 10 kΩ ±5%
● Codificación de precisión (EIA-96): utilizan un código 2 números y una letra. Los 2 números representan un valor de 3 dígitos y la letra es el multiplicador. Para trabajar con este sistema se necesita la tabla EIA-96. Hay diferentes codificaciones para tolerancias del 1%, 0,5%, 0,25% y 0,1% (o incluso mejor).
Ejemplo:
47C → 301 Ω (código 47) y ×102 (Letra C) = 30.100 Ω o 30,1 kΩ ±1%
● Uso de la Letra “R”: la letra R se utiliza como separador decimal para indicar valores de resistencia inferiores a 10 Ω.
Ejemplo:
4R7 → 4,7 Ω
Ejemplo:
R10 → 0,10 Ω
Ejemplo:
0R5 → 0,5 Ω
Parámetros Técnicos de las Resistencias Eléctricas
Una vez dominados los fundamentos de la resistencia, la Ley de Ohm y los tipos de resistores, nos adentramos en las especificaciones técnicas que definen el rendimiento real de estos componentes.
Tolerancia de las Resistencias
La tolerancia es el indicador que especifica el grado de variación permitido entre el valor nominal (el valor impreso o codificado en el resistor) y el valor de resistencia real que el componente posee. Se expresa como un porcentaje (±%).
Debido a las limitaciones inherentes en los procesos de fabricación (como la uniformidad de las capas de película o la composición de la mezcla de carbón), es imposible fabricar resistores con un valor exacto. La tolerancia define la ventana de operación aceptable:
Valor mínimo = Valor nominal − (Valor nominal × Tolerancia)
Valor máximo = Valor nominal + (Valor nominal × Tolerancia)
Por ejemplo, un resistor de 100 Ω con una tolerancia de ±5% puede tener un valor real de resistencia en cualquier punto entre 95 Ω y 105 Ω.
La tolerancia es crítica en:
– Circuitos de instrumentación: en amplificadores de instrumentación, puentes de Wheatstone o medidores de precisión, una variación de ±5% podría introducir un error inaceptable en la medición final. Estos circuitos requieren tolerancias de ±1% (película metálica) o incluso ±0.1% o 0.01% (resistores de precisión).
– Filtros y temporizadores: en filtros de frecuencia o circuitos RC de temporización, la variación en el valor de R puede desviar la frecuencia de corte o el tiempo de retardo deseado, afectando el rendimiento del sistema.
Potencia Nominal de las Resistencias
La potencia nominal de un resistor es la cantidad máxima de potencia eléctrica (P), medida en Watts (W), que el componente está diseñado para disipar continuamente en forma de calor (Efecto Joule) a una temperatura ambiente especificada, sin sufrir daños irreversibles (como quemarse, carbonizarse o variar permanentemente su valor).
La potencia disipada (P = R ⋅ I2) es independiente del valor óhmico del resistor. Es decir, un resistor de 10 Ω y uno de 1 MΩ pueden tener la misma potencia nominal si están construidos con materiales similares y tamaño idéntico.
El diseñador siempre debe asegurarse de que la potencia disipada calculada en el circuito sea inferior a la potencia nominal del resistor, con un margen de seguridad.
La potencia nominal está estrechamente ligada al tamaño físico del resistor. Un componente más grande tiene más área superficial para irradiar el calor, permitiendo una disipación de potencia mayor.
Los tamaños físicos comunes son:
– Potencia nominal de 1/8 W a 1/4 W: para electrónica de baja potencia (digital, sensores, etc.). Son pequeños resistores de película metálica.
– Potencia nominal de 1/2 W a 1 W: para circuitos de control y fuentes de alimentación pequeñas. Son de tamaño intermedio.
– Potencia nominal de 2 W a 5 W: para circuitos de potencia media, cargadores, audio, etc. Son resistores bobinados o de óxido metálico más grandes.
– Potencia nominal de 10 W o más: para control de motores, cargas de prueba, calefacción, etc. Son resistores bobinados con carcasa de aluminio.
Utilizar un resistor con una potencia nominal insuficiente es una causa común de fallos en circuitos, ya que el componente se sobrecalienta, alterando su resistencia y, eventualmente, quemándose.
Resistencia Interna de una Fuente
El concepto de resistencia interna (r) se aplica a las fuentes de energía reales (como baterías, pilas, generadores o fuentes de alimentación) y es fundamental para entender por qué el voltaje de una fuente disminuye cuando suministra corriente a una carga.
La resistencia interna (r) es una resistencia no ideal (no deseada) que existe dentro de la propia fuente de voltaje. Esta resistencia se debe a:
– La composición química de los materiales (electrodos y electrolito) en una batería.
– Las impedancias inherentes en los componentes de salida (transformadores, filtros, semiconductores, etc.) en una fuente de alimentación regulada.
En un circuito, la fuente de voltaje real se modela como una fuente de voltaje ideal (V) conectada en serie con una resistencia interna (r).
Cuando la fuente está conectada a una carga (Rcarga) y fluye una corriente (I), la resistencia interna provoca una caída de voltaje (Vr) que es proporcional a la corriente: Vr = r ⋅ I.
El voltaje de salida real (Vsalida) que llega a la carga es, por lo tanto, menor que el voltaje ideal de la fuente: Vsalida = V − Vr.
Como consecuencia, cuanto mayor sea la corriente que se extrae de una batería o fuente de alimentación, menor será el voltaje de salida disponible para el circuito.
Una batería "gastada" o una fuente mal diseñada tiene una resistencia interna alta, lo que resulta en una caída de voltaje significativa tan pronto como se conecta una carga considerable. El objetivo en el diseño de fuentes de alimentación de calidad es minimizar al máximo esta resistencia interna.
También te puede interesar:
Subir 
Gestionar consentimiento
Para ofrecer las mejores experiencias, utilizamos tecnologías como las cookies para almacenar y/o acceder a la información del dispositivo. El consentimiento de estas tecnologías nos permitirá procesar datos como el comportamiento de navegación o las identificaciones únicas en este sitio. No consentir o retirar el consentimiento, puede afectar negativamente a ciertas características y funciones
Funcional Siempre activo
El almacenamiento o acceso técnico es estrictamente necesario para el propósito legítimo de permitir el uso de un servicio específico explícitamente solicitado por el abonado o usuario, o con el único propósito de llevar a cabo la transmisión de una comunicación a través de una red de comunicaciones electrónicas.
Preferencias
El almacenamiento o acceso técnico es necesario para la finalidad legítima de almacenar preferencias no solicitadas por el abonado o usuario.
Estadísticas
El almacenamiento o acceso técnico que es utilizado exclusivamente con fines estadísticos. El almacenamiento o acceso técnico se utiliza exclusivamente con fines estadísticos anónimos. Sin un requerimiento, el cumplimiento voluntario por parte de tu proveedor de servicios de Internet, o los registros adicionales de un tercero, la información almacenada o recuperada sólo para este propósito no se puede utilizar para identificarte.
Marketing
Utilizamos estas cookies para personalizar los anuncios que ves y así mostrarte publicidad más acorde a tus intereses. Se usan para que la publicidad sea relevante y no intrusiva. Esto nos permite seguir ofreciéndote contenido de calidad de forma gratuita
Deja una respuesta