Cómo se comporta la corriente en un circuito paralelo

Circuito en paralelo

Descubre cómo se comporta la corriente en un circuito paralelo. En la imagen se muestra un circuito en paralelo con dos cargas. Este circuito tiene más de una trayectoria para el flujo de corriente. Una de las leyes básicas de un circuito de este tipo es que el voltaje es el mismo a través de todas sus derivaciones. La segunda ley declara que la corriente total es la suma de las corrientes de las derivaciones separadas.

Una de las cargas tiene una baja impedancia de 2 ohms. La ley de Ohm indica que 240 amperes circulan a través de la carga. La segunda carga tiene una impedancia alta (6 kΩ). La misma ley indica que sólo 0.08 amperes circulan a través de ella. La imagen nos indica, primero, que la impedancia limita al flujo de corriente y, segundo, que no importa qué tan alta sea la impedancia, habrá alguna corriente circulando a través de la alta impedancia cuando las cargas se conectan en paralelo.

Ver también: Qué es reactancia capacitiva y cuál es su fórmula

Cuando una corriente circula en un circuito en paralelo los electrones tienen más de una trayectoria para fluir. No importa qué tan alta sea la impedancia de la trayectoria a tierra, algunos electrones viajarán por todas las ramas del circuito en paralelo. En el establecimiento de trayectorias en paralelo se puede interrumpir el control en el flujo de los electrones y como consecuencia se producen flujos de corrientes variables, las cuales producen sobrevoltajes o picos debido a los cambios del campo magnético.

Cómo se comporta la corriente en un circuito serie-paralelo

Las leyes básicas de un circuito compuesto de una configuración en donde una sección se encuentra en serie y el resto en paralelo, indican que la corriente de la sección en serie del circuito tiene una sola trayectoria para circular. Pero cuando llega al punto donde existen muchas trayectorias, la corriente se divide y las corrientes resultantes circularán en cada trayectoria disponible. En trayectorias de menor impedancia circulará un flujo más alto de corriente. Es importante tener presente que la corriente circulará en todas las trayectorias disponibles.

La trayectoria en un material conductivo puede producirse ya sea en forma intencional o accidental, pero la corriente siempre busca todas las posibles trayectorias disponibles.

Qué es reactancia capacitiva y cuál es su fórmula

¿Qué es reactancia capacitiva y cuál es su fórmula?

La tercera componente de la corriente alterna es la reactancia capacitiva. ¿Qué es reactancia capacitiva y cuál es su fórmula? La reactancia capacitiva se define como la oposición al flujo de corriente alterna debida a la capacitancia. Y ésta a su vez es la oposición a los cambios de voltaje y también se mide en ohms. Los condensadores, también llamados capacitores, introducen una capacitancia o capacidad en el circuito de corriente alterna.

X_c = 12𝛑ƒC

En donde:

          X_c = reactancia capacitiva

          ƒ = frecuencia

          C = capacitancia

Los capacitores consisten en dos superficies de metal separadas por un dieléctrico o material aislante. Su función eléctrica es la de acumular electrones en las dos placas del capacitor. Los problemas causados por la capacitancia en el circuito son menores para el sistema de conexión a tierra. La corriente debido a la capacitancia almacenada en el circuito se mide a menudo en fracciones de amperes y volts. Estos microamperes y microvolts son importantes en las operaciones microelectrónicas y equipos con microprocesadores, tales cmo las computadoras.

Impedancia

La resistencia, la reactancia inductiva y la reactancia capacitiva ofrecen oposición al flujo de la corriente en un circuito de corriente alterna. Para encontrar la oposición total al flujo de corriente en un circuito de corriente alterna es necesario sumar vectorialmente la resistencia, la reactancia inductiva y la reactancia capacitiva, todas medidas en ohms.

Ver también: Qué es inductancia y reactancia inductiva en corriente alterna

La suma de estos componentes se conoce como impedancia y su símbolo es “Z”. El término impedancia y su símbolo se usan muchas veces en la puesta a tierra de circuitos de corriente alterna. Se refiere a la oposición al flujo de corriente. Cuando el Código una la frase “baja impedancia” indica una trayectoria de baja oposición al flujo de corriente.

Z = R2 +(XL + Xc)2

En donde:

          R = resistencia

          X_L = reactancia inductiva

          X_C = reactancia capacitiva

Amperes y dispositivos de protección contra sobrecorriente

En los circuitos en paralelo, como los que usamos en las instalaciones eléctricas residenciales, si el voltaje se mantiene constante, la impedancia disminuye y tiene como resultado un incremento de la corriente. ¿Por qué debemos incrementar la corriente en el circuito de tierra?

La corriente activa los dispositivos automáticos de protección. El peligro existe durante el tiempo en que dura la falla. Si la impedancia es alta la falla durará más tiempo. Si la impedancia es baja se activará el interruptor de circuito en forma inmediata. La mejor manera de expresarlo es mediante una pequeña “Z” y una “I” grande.

Qué es inductancia y reactancia inductiva en corriente alterna

La reactancia inductiva en un circuito de corriente alterna se debe a la inductancia del circuito. Eso a su vez origina el campo magnético producido por la corriente alterna. Y cuando la corriente alterna circula a través de un conductor se genera un campo magnético. Entonces, La inductancia la produce la corriente alterna, al cambiar de dirección y magnitud. Esto hace que la magnitud de los campos magnéticos ascienda y disminuya. La reactancia inductiva es la oposición que presenta un inductor al flujo de corriente.

X_L = 2πƒL

En donde:

          X_L = reactancia inductiva

          ƒ = frecuencia

          L = inductancia

Cuando las líneas de fuerza magnética suben y baja de valor, cortan el conductor. Y eso inducen en el conductor un voltaje de corriente alterna directamente opuesto al voltaje aplicado. Este voltaje inducido se expresa por la ley de Lenz. Y representa el sobrevoltaje transitorio o voltaje de pico generado por cualquier cambio en el flujo de corriente:

E = -L di/dt

En donde:

          E = voltaje inducido

          L = inductancia

          di = cambio de flujo de corriente

          dt = unidad de tiempo

Cuando esta inducción ocurre en un conductor individual se llama autoinductancia. Y cuando ocurre entre dos o más conductores se le llama inducción mutua.

Qué es inductancia y reactancia inductiva en corriente alterna

La inducción es un efecto relacionado con la corriente en un sistema de corriente alterna. Cuando se encuentra presente una corriente alterna se genera un campo magnético que se eleva y disminuye, creando así la inducción. Ésta produce la reactancia inductiva, lo que crea una oposición al flujo de la corriente. La reactancia inductiva y la resistencia pura se miden en ohms.

Ver también: Georg Ohm y la resistencia eléctrica

El Código toma especial interés en la sección 300-20(a) Corrientes inducidas en cubiertas metálicas o conductores eléctricos. En esta sección el Código exige que los conductores de fase, el neutro y la tierra del equipo se instalen en el mismo conductor metálico para evitar la inducción mutua. Si ésta existe entonces se genera calor. Eso crea más oposición al flujo de corriente.

Qué es la resistencia pura al flujo de corriente

Símbolos de resistencia eléctrica

El primer componente de la corriente alterna es la resistencia pura u oposición al flujo de corriente. Los materiales conductores tienen resistencia y el tubo conduit ofrece también una resistencia al flujo de los electrones libres. Cuando los tubos conduit metálicos no se conectan o unen correctamente, ofrece una resistencia al circuito.

El calor producido también cambia la resistencia de los conductores.

Todos los materiales presentan cierta oposición al flujo de electrones o corriente eléctrica. Pero unos obstruyen la circulación más que otros. Esto se debe a que en los átomos de algunos materiales los electrones externos son cedidos con relativa facilidad. Eso disminuye la resistencia al paso de la corriente. Por definición, la resistencia eléctrica es la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente o flujo de electrones.

La resistencia pura al flujo de corriente y la tierra física

Como sabemos, la corriente eléctrica circula con relativa facilidad en los metales. Por ello, se utilizan en la construcción de circuitos para conducir la energía eléctrica y se denominan conductores.

Ver también: 4 factores que influyen en la resistencia eléctrica

En cambio, existen otros materiales, con el hule, la madera, el plástico, el vidrio, la porcelana, la seda y el corcho, que presentan gran dificultad para permitir el paso de la corriente. Por eso reciben el nombre de aislantes o dieléctricos. Los alambres de conexión de los circuitos casi siempre están protegidos con hule o algún recubrimiento aislante plástico a fin de evitar que la corriente pase de un alambre a otro al ponerse accidentalmente en contacto.

En el caso de la tierra física, la resistencia del electrodo de tierra varía no sólo por su composición química sino también depende de la temperatura y la humedad del ambiente.

Para mantener una baja resistencia del sistema total, es necesario que cuando se instale un sistema de tierra, se asegure que la resistencia no aumentará en la trayectoria a tierra por medio de conexiones flojas o un circuito abierto.

Que te pareció descubrir qué es la resistencia pura al flujo de corriente?

Por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados

¿Por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados? Para la transmisión de energía de plantas generadoras, más del 90% de todas las líneas eléctricas de alimentación llevan corriente alterna. En pocas aplicaciones se utiliza corriente directa en sistemas o redes de alimentación y alumbrado. Sin embargo, la corriente directa es importante en los circuitos electrónicos.

Existen muchas ventajas en el uso de corriente alterna pues es capaz de efectuar todo lo que no puede la corriente directa. Además, la transmisión de corriente alterna es más sencilla y económica. El voltaje se puede incrementar o disminuir sin que haya pérdida apreciable de potencia mediante el uso de transformadores.

En las estaciones generadoras de potencia, el voltaje se eleva mediante transformadores de elevación, y se distribuye a través de las líneas de transmisión. Luego, en el extremo opuesto de la línea de transmisión, otro transformador reductor reduce el voltaje a magnitudes que puedan usarse para alumbrado y alimentación.

La potencia transmitida por una línea de transmisión es el producto del voltaje (E) y la corriente (I) (P = EI). Para transmitir la potencia máxima es necesario que E x I sean tan grandes como sea posible.

El calibre del alambre utilizado limita la intensidad de corriente mientras que el aislamiento del alambre limita el voltaje. Es más fácil y económico fabricar una línea de transmisión con un aislamiento adecuado que permita el uso de un voltaje elevado, que fabricar un conductor de alambre capaz de transportar corrientes muy elevadas.

Ver también: Transmisión y distribución de la energía eléctrica

También existe una pérdida de energía en el alambre, la cual es proporcional al cuadrado de la corriente:

P = I²R

en donde P es la pérdida de energía y R es la resistencia del alambre.

¿Por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados?

Al utilizar un voltaje elevado se requiere menor cantidad de corriente para transmitir cierta cantidad de energía. La transmisión eficiente de energía demanda el uso de voltajes muy elevados.

Podemos ilustrar y analizar la utilización de transmisión de voltaje elevado y baja corriente por las empresas generadoras de energía eléctrica. Asimismo, podemos obtener un megawatt (un millón de watts) de dos formas, de acuerdo con la fórmula:

P = V x I

En donde V = voltaje

                 I = corriente

10,000 volts x 100 amperes = 1,000,000 watts

100,000 volts x 10 amperes = 1,000,000 watts

Si usamos la fórmula anterior de pérdida de energía P = I²R, podemos obtener lo siguiente, si consideramos una línea de transmisión de 10 ohms.

Para la línea de 10,000 volts y 100 amperes

P= (100)² x 10 ohms = 100,000 watts

Para la línea de 100,000 volts y 10 amperes

P= (10)² x 10 ohms = 1,000 watts

Se puede observar que la línea de transmisión con voltaje elevado tiene menores pérdidas que la de menor voltaje.

Por esta razón la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados y baja corriente. Una planta generadora puede generar la energía a 10 KV y 100 A, elevarla por medio de transformadores de elevación a 100 KV y 10 A para transmitirla a lo largo de áreas geográficas y en una subestación disminuirla con transformadores de reducción de nuevo a 10 KV y 100 A, para la distribución en áreas comerciales y residenciales. De nuevo, cerca de la residencia, en el transformador del poste, se reduce a los voltajes conocidos (120, 240, etcétera).

¿Conocías la razón de por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados?