01 · Punto de partida
El nominal miente un poco, siempre
Tu “470 Ω” real vale entre 446 y 494 (dorado ±5 %); tu “100 µF” entre 80 y 120 (±20 %); y a 70 °C el resistor de 1/4 W ya no aguanta 1/4 W. Diseñar con nominales exactos es diseñar para un mundo que no existe: el profesional diseña para peor caso + calor + vejez.
Este tema convierte el margen en cálculo: tolerancia como rango, derating como techo móvil y peor caso como veredicto.
- ¿Cuánto se mueve mi divisor con R al 5 %?
- ¿Qué es el derating y cómo se aplica?
- ¿Cómo verifico el peor caso sin probar 100 unidades?
- ¿Cuándo pagar 1 % en vez de 5 %?
02 · Tolerancias
Rangos típicos por familia
| Familia | Tolerancia común | Lectura para diseñar |
|---|---|---|
| Resistores metal film | ±1 % | Para divisores y referencias |
| Resistores carbón | ±5 % | Para LED y pruebas generales |
| Cerámicos | ±10 % | Bien para desacople |
| Electrolíticos | ±20 % | Reserva aproximada, no precisión |
| Inductores baratos | ±10–20 % | Verificar τ real midiendo |
Regla de compra: 1 % donde el valor decide (divisores, referencia), 5 % donde sobra margen (LED, pull-up). Pagar precisión donde no importa es impuesto; no pagarla donde importa es lotería.
03 · Peor caso
Las cuatro esquinas del divisor
Divisor 5 V con 1,8k/3,3k al 5 %: cada R puede estar arriba o abajo. Las 4 combinaciones dan el rango real de Vout:
| R1 | R2 | Vout |
|---|---|---|
| 1710 (−5 %) | 3465 (+5 %) | 3,35 V (máx) |
| 1890 (+5 %) | 3135 (−5 %) | 3,12 V (mín) |
| Rango total | 3,12 – 3,35 V (±3,5 %) | |
Conclusión: resistores al 5 % dan referencia al ±3,5 %. Si tu ADC necesita ±1 %, el cálculo ya te dice que pagues 1 % (rango ≈ ±0,7 %) o uses referencia dedicada.
04 · Derating
El techo que baja con el calor
Un resistor de 1/4 W lo es a 25–70 °C; a 100 °C aguanta ~60 %; a 150 °C, cero (curva de derating de la hoja). Regla práctica del curso: diseñar al 50 % a temperatura ambiente absorbe calor propio + ambiente + vejez de una vez.
- Temperatura
- Cada 10 °C de más, vida media a la mitad (regla aproximada). Gabinete cerrado al sol ≠ mesa ventilada: estimar el peor ambiente.
- Tiempo y vejez
- Electrolíticos pierden capacidad y ganan ESR con años y calor; carbón deriva valor. Diseñar con margen los vuelve eternos en hobby.
- Tensión en capacitores
- Regla 2× del curso 2 (nominal ≥ doble de trabajo): es derating de tensión puro.
- Corriente en semiconductores
- Trabajar al 50–70 % de Ic max con disipación verificada (P = V×I contra Ptot con margen).
05 · Peor caso en código
Esquinas y derating automáticos
Función que calcula las 4 esquinas de un divisor con tolerancia:
Python en tu navegador. Pasale tus tolerancias reales y ejecutá el rango.
def esquinas_divisor(vs, r1, r2, tol=0.05):
vals = []
for f1 in (1 - tol, 1 + tol):
for f2 in (1 - tol, 1 + tol):
v = vs * (r2 * f2) / (r1 * f1 + r2 * f2)
vals.append(v)
print(f"R1x{f1:.2f} R2x{f2:.2f} -> Vout={v:.2f} V")
print(f"Rango: {min(vals):.2f} – {max(vals):.2f} V")
esquinas_divisor(5, 1800, 3300, 0.05)
esquinas_divisor(5, 1800, 3300, 0.01)
Compará rangos 5 % vs 1 %: ¿cuánto achica el ±%? ¿Justifica el precio?
Derating lineal simple
Modelo de techo móvil con la temperatura (lineal entre 70 °C y 150 °C, típico):
def p_admisible(p_nominal, temp_c):
# 100% hasta 70°C, 0% a 150°C (lineal)
if temp_c <= 70:
factor = 1.0
else:
factor = max(0.0, 1 - (temp_c - 70) / 80)
print(f"A {temp_c}°C: admisible {p_nominal*factor*1000:.0f} mW de {p_nominal*1000:.0f} mW")
return p_nominal * factor
for t in [25, 70, 100, 130]:
p_admisible(0.25, t)
06 · Analogía programador
SLA, headroom y chaos
- 1Tolerancia = varianza.
Los valores reales forman una distribución, no un punto: diseñar para los percentiles, no para la media.
- 2Derating = headroom.
Operar al 50 % es como escalar al doble del pico: el sistema respira en calor y envejece lento.
- 3Peor caso = chaos test.
Las 4 esquinas son tus casos borde automatizados: si pasan, el centro pasa solo.
07 · Exploración
Laboratorio: rango por tolerancia
Elegí tolerancia y temperatura: el laboratorio muestra el rango de Vout del divisor 5 V (1,8k/3,3k), el techo derateado de 1/4 W y el veredicto combinado.
Tolerancia + calor
rango + techo
5 % a 25 °C: rango ±3,5 %, techo intacto.
Preguntas para explorar
- ¿Cuánto achica el rango pasar a 1 %? ¿Alcanza para ±1 % en Vout?
- Subí a 100 °C: ¿qué techo queda? ¿Sigue cómodo el diseño de 12 mW?
- ¿Qué pesa más en tu diseño: tolerancia o temperatura?
Ver respuestas sugeridas
- A ≈ ±0,7 %: no llega a ±1 % exacto pero sobra para ±2 %. Pagar 1 % compra un orden de magnitud.
- Techo ≈ 156 mW (62 %): 12 mW sigue al 8 %: cómodo igual. El derating muerde diseños exigidos, no holgados.
- La tolerancia (mueve el valor años) frente al calor (mueve el techo): se verifican las dos, mandan por separado.
08 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«Tolerancia es error de medición»
No: es dispersión de fabricación. Tu multímetro mide perfecto un resistor de 490 Ω nominal 470: el “error” es del componente, no del instrumento.
«Nominal aguanta siempre»
Solo a 25 °C y nuevo. Con calor o años, el techo baja: diseñar al 50 % absorbe ambas sin calcular cada una.
«Peor caso es pesimismo»
Es garantía: si las 4 esquinas cumplen, las 100 unidades cumplen. Diseñar al centro es lotería de producción.
«1 % para todo, por las dudas»
Por las dudas se paga donde importa (referencias) y se ahorra donde sobra (LED, pull-up). Precisión indiscriminada es impuesto.
09 · Práctica guiada
Ejercicios de margen
Ejercicio 1: referencia ±2 %
Necesitás 3,3 V ±2 % de 5 V. ¿Alcanzan R al 5 %? ¿Y al 1 %? Verificá con esquinas_divisor() y decidí compra.
Ver solución razonada
5 % da ±3,5 %: no alcanza. 1 % da ±0,7 %: sobra. Compra: metal film 1 % (o referencia dedicada si el ADC es exigente).
Ejercicio 2: gabinete caliente
Resistor 1/4 W disipa 100 mW en gabinete a 90 °C. Con p_admisible(): ¿techo? ¿Margen real? ¿Veredicto?
Ver solución
Techo a 90 °C: 250 × (1 − 20/80) = 187 mW. 100/187 = 53 %: justo al límite de la regla → subir a 1/2 W o ventilar.
Ejercicio 3: vejez del electrolítico
Filtro con 100 µF ±20 % nuevo. ¿Rango? ¿Y si envejece −30 % más? ¿Tu τ sigue válido?
Ver solución
Nuevo: 80–120 µF. Viejo: ~56–84 µF. τ cae hasta −44 %: si el diseño lo tolera (filtro sobrado), bien; si era temporizador justo, falla en años. Diseñar τ con margen o medir al mantener.
10 · Síntesis
Ideas para recordar
- Tolerancia = rango; verificar esquinas, no el centro.
- 1 % donde decide, 5 % donde sobra; electrolíticos ±20 % siempre.
- Derating 50 % absorbe calor + vejez sin calcular cada uno.
- Techo móvil con temperatura: consultar curva ante gabinetes.
esquinas_divisor()+p_admisible()en cada diseño serio.
Margen como disciplina. Ahora, a comprar sin que te vendan humo: en el próximo tema, calidad y compra inteligente.