Resistencia eléctrica ¿Qué es y cómo calcularla?

Se llama RESISTOR al componente realizado especialmente para que ofrezca una determinada resistencia eléctrica, mientras que la RESISTENCIA ELÉCTRICA es la propiedad física (oposición al paso de corriente que supone una pérdida de energía en forma de calor).

Los resistores son componentes electrónicos de dos terminales y su forma depende entre otras cosas de la máxima potencia eléctrica que pueden disipar (transformar en calor) antes de quemarse, y del material con el que están construidas. Éstos no tienen polaridad, esto significa que pueden conectarse en cualquier dirección. 

En la «jerga» eléctrica y electrónica, son conocidos simplemente como resistencias. 

Resistencias

La imagen anterior muestra algunos resistores de distintos tipos y valores. Las bandas de color que se ven en las imágenes, se utilizan para determinar el valor del mismo en “Ohm” (unidad en la que se mide la resistencia eléctrica) y la Tolerancia (es decir, la desviación máxima que pueden tener el resistor respecto del valor que indican las bandas)

Símbolos y formulas de las resistencias

El símbolo de un resistor es:  

Símbolo resistencia

El resistor es un componente de comportamiento lineal y por lo tanto cumple con la ley de Ohm

Por ley de Ohm tenemos:

\mathbf{R=\frac{V}{I}}

y se mide en ohms ()

Un ohm es la resistencia eléctrica que hay entre dos puntos de un conductor, al que se le aplica una  tensión de un volt, produciendo una corriente de un amper.

La resistencia  es un componente pasivo que hace oposición a la corriente. Se utilizan para limitar o controlar el paso de corriente en los circuitos. El símbolo es omega. (Ω)

Composición interna de las resistencias

Las resistencias electrónicas están hechas a partir de materiales conductores y resistivos, como carbón prensado, una película metálica y alambre, recubiertas en cerámica. Ajustando la proporción entre los componentes, se logran los valores resistivos deseados.

Las resistencias electrónicas, además de tener un valor en ohms, tienen una tolerancia al calor producido por el esfuerzo que realizan al oponerse a la corriente, que es medido en vatios o Watt (W). Comercialmente se utilizan valores que varían desde 1/8w, hasta 20w.

Existen dos tipos de resistencias: resistencias fijas y resistencias variables. Las resistencias fijas, como su nombre lo indica, son aquellas que traen un valor fijo de fábrica. Estas pueden tener una tolerancia entre el  5% y el 10%, de inexactitud, excepto las resistencias de precisión.

Resistencia – Código de Colores

código de colores de las resistencias

El valor de una resistencia fija común puede ser afectado por la temperatura a la que esté expuesta, restándole resistencia. En los termistores la resistencia aumenta en mayor grado. Los termistores, se aplican en circuitos de control de temperatura.

En la siguiente imagen podemos ver un ejemplo de lo que son ALGUNOS de los valores que se pueden encontrar comercialmente:
Valores de la resistencia

Las resistencias generan un ruido blanco o de Johnson, por movimiento aleatorio de electrones, que generan corrientes pequeñas.

Otro tipo de resistencias son las resistencias variables, como los potenciómetros, reóstatos LDR’s y Termistores (resistencias que dependen de la temperatura).

Un valor importante a tener en cuenta al momento de elegir un resistor para un circuito es la máxima potencia que pueden disipar. Los valores comerciales de potencias típicos son 1/8W, 1/4W, 1/2W, 1W, 3W y más. 

Veamos el siguiente ejemplo: 

Ejemplo circuito con resistencia de carga

Supongamos que nuestra fuente de alimentación es de 12V y que el resistor es de 100 Ohm.

Por la ley de Ohm, resultará entonces que: 

\mathbf{\mathbf{I=\frac{V}{R}=\frac{12V}{100\Omega }}=0,12A}

Resulta que la potencia que debe disipar el resistor será: 

P = V × I = 12V (Volt) × 0,12A (Ampere) = 1.44 W (Watt) 

De modo tal que si quisiéramos armar el circuito anterior deberíamos comprar un resistor de 100 Ohm y cuya potencia fuese mayor a 1.44 W para evitar que se destruya al ser conectada. (Por ejemplo, de 2W). 

Resistencias variables (Potenciómetros o presets)
Los potenciómetros son resistencias de valor variable (mediante un cursor mecánico) y se clasifican en logarítmicos y lineales

Los logarítmicos, varían exponencialmente de acuerdo al movimiento del cursor, estos generalmente se emplean para control de volumen en audio.

Los lineales, cambian linealmente cuando se mueve el cursor. Así, para cada aproximadamente 270 grados de giro el incremento de resistencia es el mismo.

Son componentes electrónicos utilizados para ajustar niveles de resistencia o tensión y en casos especiales, para obtener un valor de resistencia no comercial o no predecible de antemano y llevar al circuito dentro de los límites de funcionamiento.

Éstos consisten básicamente en una resistencia con una conexión intermedia y móvil. Se utilizan como divisores de tensión, o como  resistencias ajustables, cuando no se conecta uno de sus extremos.
resistencia variable símbolo

Los presets también son resistencias variables pero con diferencia en su tamaño, modo de variación y uso dentro del circuito. Éstos no tienen perilla, se varía mediante un destornillador y su uso es generalmente para obtener un valor no comercial de resistencia a modo de calibración, a diferencia de los potenciómetros, este valor generalmente quedará fijo en el circuito.

Resistencia variable presentación horizontal
Resistencia variable presentación horizontal

Los  potenciómetros dobles, se utilizan para variar simultáneamente la tensión, o la resistencia en dos zonas del circuito o en dos circuitos diferentes. Pueden conectarse de manera que aumenten su resistencia simultáneamente o invertir las conexiones extremas de alguno de ellos para que uno aumente y otro disminuya. Son más utilizados en audio para manejar los dos canales del estéreo.  

ejemplo resistencia variable doble

El potenciómetro se representa como una resistencia con dos contactos en sus extremos, entre los que se mide su resistencia nominal y una toma intermedia. Cuando la toma intermedia se desplaza manualmente, es decir por un mando de accionamiento manual y rápido se suele representar por una flecha, pero cuando se trata de un elemento de ajuste que normalmente no se vuelve a tocar una vez ajustado (preset), se representa por un trazo.

 Cuando el potenciómetro se utiliza como divisor de tensión, como en el caso de los controles de volumen de audio, la tensión de salida se calcula dividiendo la tensión de entrada por R1 sobre la suma de R1 y R2. 

\mathbf{Vout=\frac{Vin\times R2}{R1+R2}}

Dónde R1 y R2 son las resistencias que forman el potenciómetro (midiendo del punto central a los extremos).

De esta manera se disminuye la amplitud de la señal que el pre-amplificador entrega al amplificador de potencia.

No todos los potenciómetros tienen accionamiento giratorio, los hay de accionamiento longitudinal en los que el curso se desplaza en línea recta. Hay modelos de uso corriente y modelos para utilizar en consolas de mezcla profesionales, se trata normalmente de componentes de gran calidad para evitar ruidos por falsos contactos del cursor, además permiten tener una imagen gráfica de su posición, lo cual los hace ideales en los ecualizadores gráficos. A estos potenciometros se las llama faders.

ejemplo resistencia variable deslizable

Resistencias SMD o de montaje superficial (Surface Mounted Device)

resistencias SMD

Identificar el valor de una resistencia SMD es más sencillo que para una resistencia convencional, ya que las bandas de colores son reemplazadas por sus equivalentes numéricos y así se imprimen en la superficie de la resistencia, la banda que indica la tolerancia desaparece y se la «reemplaza» en base al número de dígitos que se indica, es decir; un número de tres dígitos nos indica en esos tres dígitos el valor del resistencia, y la ausencia de otra indicación nos dice que se trata de una resistencia con una tolerancia del 5%. Un número de cuatro dígitos indica en los cuatro dígitos su valor y nos dice que se trata de una resistencia con una tolerancia del 1%.

Código resistencia SMD
  • Primer dígito: corresponde al primer dígito del valor
  • Segundo dígito: corresponde al segundo dígito del valor
  • Tercer dígito: (5%): representa al exponente, o «números de ceros» a agregar (figura 1)
  • Tercer dígito: (1%): corresponde al tercer dígito del valor (figura 2)
  • Cuarto dígito: (1%): representa al exponente, o «número de ceros» a agregar

Otra codificación de las resistencias SMD:

Resistencia SMD
Primer caso: Se le ha aplicado una costumbre común en muchos fabricantes que es la de la supresión del cero. Es decir estamos ante un resistor que normalmente debería tener estampado el número 470 (47ohms), pero que se le ha quitado el 0 por conveniencia. Este es un caso común en prácticamente todos los resistores con 2 cifras. Note que el valor de resistencia indicado no hubiese cambiado, solo su porcentaje de tolerancia o error. 
Segundo caso: En la resistencia con la leyenda 1R00 la R representa al punto decimal, es decir deberíamos leer «uno-punto-cero-cero». Aquí el cuarto dígito no solo nos dice que se trata de un exponente cero sino que también su existencia manifiesta la importancia de la precisión (1%). Se trata simplemente de un resistor de 1 ohm con una desviación máxima de error de +/- 0.5%
Tercer caso: (1R2) es similar al anterior, sin embargo a diferencia de este se le ha aplicado la supresión del cero por lo que deberíamos entender que se trata de un resistor de 1.2 ohms con una tolerancia del 5% de error.
Cuarto caso: (R33), tenemos el valor 0.33 al cual se le suprimió el cero. La ausencia de un cuarto dígito nos dice que se trata de un resistor «común» de 0.33 ohm 5%.
Quinto caso: es uno de los más comunes y en general abundan en muchas placas con dispositivos SMD. El 000 nos dice que se trata de un resistor de cero ohms, es decir un simple conductor. Esto es debido a que la densidad del trazado es tan alta que no queda otro remedio que recurrir al viejo «puente». En otros casos estos componentes son usados como protección fusible aprovechando las dimensiones reducidas del material conductor.
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