Resistencias fijas: tipos y selección

01 · Punto de partida

Cuatro resistores de 10 Ω

Con el Tema 5 terminó el bloque de herramientas. Desde acá las aplicamos a cada familia de componentes, siguiendo las cuatro estaciones del curso: identificar, conocer las características, seleccionar y aplicar. Empezamos por el componente que más veces vas a usar.

Para el multímetro, y para la Ley de Ohm, los cuatro son idénticos. La diferencia está en todo lo que el valor no dice: cuánta potencia soportan, cuánto cambian con el calor, cuánto ruido agregan, qué tamaño tienen. Es la idea del Tema 1 aplicada a una familia concreta.

Para un programador, la situación es conocida: cuatro implementaciones de la misma interfaz. Todas «ordenan una lista», pero una lo hace en memoria, otra en disco, una es estable y otra no. La firma es igual; las garantías son distintas, y el caso de uso decide cuál sirve.

Al terminar este tema vas a poder responder:

• ¿De qué está hecho un resistor y por qué eso cambia cómo se comporta?
• ¿Qué tipos existen y para qué sirve cada uno?
• ¿Cómo calculo la potencia que va a disipar y qué tamaño necesito?
• ¿Cuándo conviene película metálica y cuándo alcanza con carbón?
• ¿Cómo elijo tipo, tolerancia y tamaño en una sola pasada?

02 · Identificar

Cómo es un resistor por dentro

Un resistor es, en esencia, un camino hecho de un material que conduce mal. Cuanto más largo y más fino es ese camino, más resistencia ofrece. Lo que cambia de un tipo a otro es de qué está hecho el camino y cómo se lo fabrica.

El resistor más común, el de película, se construye así:

1. 1
   Un cilindro de cerámica.

   Es el soporte: no conduce, aguanta el calor y da la forma. Su tamaño determina cuánta potencia puede disipar la pieza.

2. 2
   Una película muy fina del material resistivo.

   Se deposita sobre toda la cerámica. Puede ser de carbón o de una aleación metálica; ahí está la diferencia entre los dos tipos más comunes.

3. 3
   Un corte en espiral.

   Una ranura que rodea el cilindro obliga a la corriente a recorrer un camino largo y angosto, como una rosca. Cuantas más vueltas, más resistencia. El corte se detiene cuando la pieza llega a su valor: es el ajuste de fábrica.

4. 4
   Casquillos, terminales y pintura.

   Dos tapas metálicas hacen contacto en los extremos y sostienen los alambres. Por último se aplica la pintura aislante y, sobre ella, las bandas de colores.

De esta construcción salen dos conclusiones útiles. La primera: el color del cuerpo suele delatar el material, porque los fabricantes siguen una costumbre bastante extendida.

Cuerpo beige o marrón claro

Casi siempre película de carbón. Suele traer cuatro bandas y tolerancia del 5 %.

Cuerpo azul o celeste

Casi siempre película metálica. Suele traer cinco bandas y tolerancia del 1 %.

Cuerpo gris, verde o más grueso que lo habitual

Generalmente óxido metálico o un bobinado: tipos pensados para más potencia.

Bloque blanco rectangular

Un resistor de potencia encapsulado en cerámica y cemento. Trae el valor y los watts escritos.

La segunda: es una costumbre, no una norma. El color orienta, pero el dato confiable es el que da la tolerancia impresa en las bandas, y eso lo trabajamos en el Tema 7.

03 · Identificar

Los tipos, cara a cara

Hay muchas tecnologías de resistores, pero en un taller de aficionado aparecen cinco. Cada una ocupa un lugar: ninguna es «la mejor» en todo.

Película de carbón

El resistor beige de todos los kits. Barato y suficiente para la mayoría de los usos. Sus puntos débiles: cambia bastante con la temperatura y genera más ruido eléctrico que los metálicos.

Película metálica

La misma construcción con una aleación metálica en lugar de carbón. Más preciso, mucho más estable con el calor y más silencioso. Hoy cuesta apenas más que el de carbón, por lo que mucha gente lo usa como opción por defecto.

Óxido metálico

Una película de óxido que soporta temperaturas altas sin degradarse. Permite 1 o 2 W en un cuerpo no mucho mayor que el de un resistor común.

Bobinado

Un alambre de aleación resistiva enrollado sobre cerámica. Es el que más potencia admite. Los de cemento son bobinados (o de óxido) metidos en una caja de cerámica rellena, que reparte el calor. Por estar enrollados se comportan además como una pequeña bobina, lo que molesta en señales rápidas.

SMD de película gruesa

Un rectángulo de cerámica con una pasta resistiva impresa encima. Es el resistor de todas las placas industriales. No entra en una protoboard y, por su tamaño, disipa poco.

04 · Características

Los parámetros de su ficha

En el Tema 1 armaste la ficha de un resistor con siete renglones. Ahora podemos decir de dónde sale cada uno y cuál es su hoja de datos. Estos son los parámetros que describen por completo a un resistor fijo:

Los tres primeros los usás en cada resistor que elegís. Los otros cuatro son los que distinguen un tipo de otro, y aparecen solo en ciertos trabajos. Dos de ellos merecen una explicación.

La tensión máxima: el límite que nadie mira

Además de un máximo de potencia, un resistor tiene un máximo de tensión, porque con demasiados volts puede saltar una chispa a lo largo de su cuerpo aunque casi no circule corriente. En un resistor común de 1/4 W ronda los 250 V.

En este curso trabajamos con 5, 9 y 12 V, así que nunca vas a acercarte. Pero vale conocer la trampa, porque muestra otra vez que los límites no se deducen unos de otros:

Si solo mirás la potencia, un resistor de 1 MΩ admitiría 500 V antes de llegar a 1/4 W. La hoja dice 250 V. En resistores de valor alto manda la tensión; en los de valor bajo, la potencia. Es la misma lección del simulador del Tema 3, en otra pieza.

El tamaño dice la potencia

La potencia que un resistor puede disipar depende de su superficie: cuanto más grande, más calor entrega al aire. Por eso el tamaño del cuerpo es una forma rápida de estimar la potencia de una pieza sin marcar.

05 · Características

Potencia: el parámetro que más resistores quema

De todos los parámetros, la potencia es el único que destruye la pieza en segundos, como en la escena inicial. Calcularla es obligatorio, y hay tres formas equivalentes de hacerlo. Se elige según los datos que tengas a mano:

La segunda fila es la escena del principio: 5 V sobre 10 Ω son 2,5 W. El resistor beige era de 1/4 W, así que trabajaba a diez veces su límite. Aplicando la regla del 50 % del Tema 4, hacen falta 5 W: el bloque blanco de cemento.

Tres cosas que la cuenta no muestra

Un resistor dentro de su límite igual quema

La potencia nominal no significa «tibio». Un resistor trabajando cerca de su nominal puede superar los 100 °C en la superficie, y eso es funcionamiento normal para la pieza. No lo es para tu dedo, ni para el plástico de la protoboard, ni para el capacitor que tenga al lado. Es otra razón para usar la mitad.

Los resistores de potencia se montan separados

Un resistor de varios watts se suelda levantado unos milímetros de la placa, para que el aire circule por debajo. En protoboard, simplemente no se deja apoyado sobre el plástico.

Los valores bajos son los peligrosos

Como P = V² ÷ R, a igual tensión la potencia crece cuando la resistencia baja. Con 12 V, un resistor de 10 kΩ disipa 14 mW y uno de 10 Ω, 14 W. Cuando el valor tiene pocas cifras, hacé la cuenta antes de conectar.

06 · Características

Estabilidad: calor, ruido y tiempo

Si la potencia decide que el resistor sobreviva, la estabilidad decide que siga valiendo lo mismo. Acá es donde el carbón y el metal dejan de ser equivalentes.

El coeficiente de temperatura

Lo viste en el Tema 4: indica cuánto cambia el valor por cada grado, en partes por millón. Un resistor se calienta por dos motivos, el ambiente y su propia disipación, y los dos suman. Para un cambio total de 50 °C:

El de carbón se mueve cinco veces más. Para limitar un LED no importa. Para un divisor que le dice a una placa cuánta tensión hay, es un error del 2,5 % que aparece y desaparece según la hora del día.

El truco de emparejar

En el Tema 4 viste que un divisor depende de la relación entre dos resistores, no de sus valores absolutos. Eso tiene una consecuencia práctica muy valiosa para la temperatura:

Lo contrario también vale: mezclar un resistor de carbón con uno metálico en el mismo divisor es la peor combinación, porque cada uno deriva a su ritmo.

Ruido e inductancia

Ruido

Todo resistor agrega una variación mínima y aleatoria a la corriente que lo atraviesa. Los de carbón agregan bastante más que los metálicos. Solo se nota al trabajar con señales muy pequeñas que después se amplifican mucho, como un micrófono o un sensor débil: ahí, película metálica.

Inductancia

Un bobinado es, literalmente, una bobina. Con corriente continua no cambia nada. Con señales que varían muy rápido se opone a los cambios y distorsiona la medición. Por eso, para medir corriente en circuitos que conmutan se evitan los bobinados comunes.

Envejecimiento

Con las horas de uso y el calor, el valor se corre lentamente. De nuevo, el carbón deriva más que el metal. Trabajar lejos del límite de potencia es lo que más lo reduce.

07 · Selección

Elegir en cuatro preguntas

Con todo lo anterior, elegir un resistor deja de ser una lista de datos para convertirse en un recorrido corto. Son cuatro preguntas, en este orden, porque cada una descarta opciones para la siguiente:

1. 1
   ¿Cuánta potencia va a disipar?

   Se calcula con una de las tres fórmulas y se duplica. Hasta 1/4 W cualquier resistor de película sirve. Entre 1/2 y 2 W, un cuerpo más grande o uno de óxido metálico. Más de 2 W, bobinado o de cemento.

2. 2
   ¿El valor decide el resultado?

   Si el circuito funciona igual con un 10 % más o menos (un LED, un pull-up, la base de un transistor), carbón al 5 %. Si la salida depende del valor (un divisor, una medición, un tiempo), película metálica al 1 %.

3. 3
   ¿Va a hacer calor?

   Dentro de una caja, al sol o cerca de una pieza caliente: aplicar la curva de derating para la potencia y, si además importa el valor, elegir coeficiente de temperatura bajo y emparejar.

4. 4
   ¿Dónde se monta?

   Protoboard y placas hechas a mano: con terminales. Placa definitiva y compacta: SMD, verificando de nuevo la potencia, que en esos tamaños es chica.

Aplicado a los trabajos más frecuentes, el recorrido da esta tabla. Todos se arman en el taller del Tema 9:

08 · Simulador

Un trabajo, seis candidatos

Definí el trabajo con los controles: cuánta tensión queda sobre el resistor, qué valor tiene, a qué temperatura trabaja, qué precisión necesitás y dónde se monta. El simulador evalúa seis resistores distintos, dibujados a escala, y marca el más económico que cumple.

• La barra muestra cuánto de su potencia admitida usa cada uno, ya descontado el calor ambiente. Las dos marcas son el 50 % y el 100 %.
• El error que figura debajo suma la tolerancia de fábrica y el cambio por temperatura.

Recorrido guiado (6 minutos)

1. 1
   Mirá el estado inicial.

   Es el resistor del LED del Tema 1: 7 V sobre 470 Ω, 104 mW. El de carbón de 1/4 W cumple y es el más barato. Los de potencia también cumplen, pero sería pagar y ocupar lugar de más.

2. 2
   Cambiá la precisión a «Alta».

   La potencia no cambió, pero los dos de carbón quedan descartados por su 5 % de tolerancia. La elección pasa al de película metálica. Mismo valor, mismo tamaño, otra pieza.

3. 3
   Tocá «Carga de prueba de 5 V».

   Es la escena inicial: 10 Ω con 5 V, 2,5 W. Cuatro candidatos se queman, incluido el de óxido de 2 W. Solo el de cemento de 5 W cumple, justo al 50 %.

4. 4
   Con esa carga, subí la temperatura a 90 °C.

   El de cemento sigue sin quemarse, pero pierde el margen: su límite real bajó por el calor. En un gabinete caliente haría falta uno de 10 W.

5. 5
   Tocá «Pull-up en una placa».

   Con 10 kΩ y 5 V la potencia es insignificante, y al montarse en una placa aparece una opción que antes estaba vedada: el SMD, el más barato y el más chico.

6. 6
   Volvé al LED y subí la tensión de a poco hasta 24 V.

   Mirá cómo los candidatos van cayendo de arriba hacia abajo, primero por falta de margen y después quemándose. La potencia crece con el cuadrado de la tensión: al duplicar los volts, se cuadruplican los watts.

Preguntas para pensar

1. En el paso 2, ¿por qué un resistor de carbón de 1/2 W, que tiene el doble de potencia, tampoco sirve?
2. En el paso 3, el resistor de óxido metálico es de 2 W y la carga disipa 2,5 W. ¿Qué pasaría si la carga fuera de 1,5 W: lo usarías?
3. ¿Por qué el SMD solo aparece como opción cuando el montaje es en una placa?

09 · Selección en código

Las cuatro preguntas como un filtro

En el Tema 1 escribiste una función elegir() que filtraba por valor, potencia y tolerancia. Ahora podemos completarla con lo que aprendiste desde entonces: el derating por temperatura, el coeficiente térmico y el tipo de montaje.

Potencia, por las tres fórmulas

Una sola función que acepta los dos datos que tengas y calcula la potencia con la fórmula que corresponde.

def potencia(v=None, i=None, r=None):
    # Alcanza con dos de los tres datos: tensión (V), corriente (A) y resistencia (ohm)
    if v is not None and i is not None:
        return v * i
    if v is not None and r is not None:
        return v ** 2 / r
    if i is not None and r is not None:
        return i ** 2 * r
    raise ValueError("Hacen falta dos de los tres datos")


def tamano(p_watts, margen=2):
    for nominal in (0.125, 0.25, 0.5, 1, 2, 5, 10):
        if nominal >= p_watts * margen:
            return nominal
    return None


casos = [("LED: 7 V y 15 mA", dict(v=7, i=0.015)),
         ("Carga: 5 V sobre 10 ohm", dict(v=5, r=10)),
         ("20 mA por 220 ohm", dict(i=0.02, r=220)),
         ("12 V sobre 1 kohm", dict(v=12, r=1000))]
for nombre, datos in casos:
    p = potencia(**datos)
    print(f"{nombre}: {p * 1000:.0f} mW -> elegir {tamano(p)} W")

Probá potencia(v=12, r=10) y potencia(v=12, r=10000): mismo voltaje, mil veces de diferencia.

Cuánto se mueve con el calor

def deriva(r_ohm, ppm, delta_t):
    cambio = r_ohm * ppm * delta_t / 1_000_000
    return cambio, cambio / r_ohm * 100


for tipo, ppm in (("película metálica", 100), ("película de carbón", 500)):
    ohms, pct = deriva(10_000, ppm, 50)
    print(f"10 kohm de {tipo}, 50 grados más: {ohms:.0f} ohm ({pct:.1f} %)")

# Un divisor por la mitad con dos resistores que derivan distinto
r1, _ = deriva(10_000, 100, 50)
r2, _ = deriva(10_000, 500, 50)
iguales = 5 * (10_000 + r1) / (2 * (10_000 + r1))
mezclados = 5 * (10_000 + r2) / ((10_000 + r1) + (10_000 + r2))
print(f"Divisor de 5 V, los dos metálicos: {iguales:.3f} V (no se mueve)")
print(f"Divisor de 5 V, uno metálico y uno de carbón: {mezclados:.3f} V")

El divisor con los dos resistores iguales da 2,500 V aunque los dos hayan cambiado: es el truco de emparejar.

El selector completo

Cada if es una de las cuatro preguntas. La función no devuelve solo el elegido: también dice por qué descartó a cada uno, que es lo que hace falta para justificar la decisión en la ficha.

CATALOGO = [
    # nombre, tolerancia %, ppm/grado, watts, precio relativo, entra en protoboard
    ("SMD 0805 1/8 W",            1, 200, 0.125,  0.5, False),
    ("Carbón 1/4 W",              5, 500, 0.25,   1.0, True),
    ("Carbón 1/2 W",              5, 500, 0.5,    1.5, True),
    ("Película metálica 1/4 W",   1, 100, 0.25,   2.0, True),
    ("Óxido metálico 2 W",        5, 300, 2.0,    5.0, True),
    ("Cemento 5 W",               5, 300, 5.0,   10.0, True),
]


def factor_curva(temp_c):
    return 1.0 if temp_c <= 70 else max(0.0, 1 - (temp_c - 70) / 85)


def elegir(p_watts, error_max_pct, temp_c=25, protoboard=True):
    aptos = []
    for nombre, tol, ppm, watts, precio, con_patas in CATALOGO:
        uso = p_watts / (watts * factor_curva(temp_c))
        calentamiento = (temp_c - 25) + 80 * p_watts / watts
        error = tol + ppm * calentamiento / 10_000
        if protoboard and not con_patas:
            motivo = "no entra en protoboard"
        elif uso > 1:
            motivo = f"se quema ({uso:.0%} de su potencia)"
        elif uso > 0.5:
            motivo = f"sin margen ({uso:.0%} de su potencia)"
        elif error > error_max_pct:
            motivo = f"poco preciso (error de {error:.1f} %)"
        else:
            motivo = None
            aptos.append((precio, nombre))
        print(f"  {nombre}: {'APTO' if motivo is None else motivo}")
    elegido = min(aptos)[1] if aptos else "ninguno: revisar el pedido"
    print("  => ELEGIDO:", elegido)
    return elegido


print("Resistor de un LED (104 mW, cualquier precisión):")
elegir(0.104, error_max_pct=10)
print("Divisor de medición (2,5 mW, precisión alta):")
elegir(0.0025, error_max_pct=1.5)
print("Carga de prueba (2,5 W):")
elegir(2.5, error_max_pct=10)

Agregá al catálogo un «Cemento 10 W» y ejecutá elegir(2.5, 10, temp_c=90). ¿Cuál gana ahora?

10 · Comprensión

Confusiones frecuentes

11 · Práctica guiada

Ejercicios de selección

Ejercicio 1: potencia y tamaño

Para cada caso, elegí la fórmula que corresponde, calculá la potencia y decidí el tamaño del resistor aplicando el margen del 50 %.

1. Un resistor de 1 kΩ conectado directamente a 12 V.
2. Un resistor de 220 Ω por el que circulan 20 mA.
3. Un resistor de 100 Ω con 9 V entre sus extremos.

Ejercicio 2: el divisor que se calienta

Un divisor usa dos resistores de 10 kΩ para bajar una tensión a la mitad. El circuito trabaja 40 °C por encima de la temperatura a la que lo calibraste. Calculá cuánto cambia cada resistor si son de película metálica de 100 ppm/°C, y cuánto si son de carbón de 500 ppm/°C. ¿Cuánto cambia la salida del divisor en cada caso?

Ejercicio 3: cinco trabajos, cinco resistores

Elegí tipo, tolerancia y potencia para cada uno, y escribí en una línea el motivo.

1. Limitar un LED a 15 mA desde 9 V (470 Ω, 104 mW).
2. Un pull-up de 10 kΩ a 5 V.
3. Un divisor que adapta la señal de un sensor para que la lea una placa.
4. Una carga de prueba de 30 Ω para una fuente de 12 V.
5. El mismo pull-up del punto 2, pero en una placa que vas a mandar a fabricar.

Ejercicio 4: el límite del carbón de 1/4 W

En el simulador, con un resistor de 470 Ω, precisión «Cualquiera» y 25 °C, buscá moviendo el control de tensión:

1. La mayor tensión con la que el carbón de 1/4 W sigue siendo apto.
2. La tensión a partir de la cual se quema.

Después verificá los dos resultados con una cuenta.

Ejercicio 5: clasificá tu stock

Con las piezas reales. Separá los resistores de tu kit por tipo, usando el color del cuerpo y la cantidad de bandas, y por tamaño. Anotá cuántos tenés de cada grupo.

12 · Síntesis

Ideas para recordar

¿Listo para el Tema 7?

Podés avanzar si sos capaz de responder esto sin mirar:

• Explicar para qué sirve el corte en espiral de un resistor de película.
• Nombrar los cinco tipos y decir para qué se usa cada uno.
• Calcular la potencia de un resistor de 10 Ω conectado a 5 V y elegir su tamaño.
• Explicar por qué un resistor de 5 W no «consume más» que uno de 1/4 W.
• Decir en qué trabajo conviene película metálica y por qué.
• Enumerar las cuatro preguntas del método de selección.

Ya sabés qué resistor pedir. Falta poder leer el que tenés en la mano sin dudar entre un rojo y un naranja: en el próximo tema, código de colores, SMD y verificación.