Lección Capacitancia en AC · Circuitos RC y factor de potencia
Circuitos RC en paralelo
En RC paralelo, cada rama tiene la misma tensión V_T. La corriente total es la suma fasorial de I_R e I_C: I_R en fase con V, I_C adelantada 90° a V. Calculas I_R = V/R, I_C = V/X_C, luego I_T = √(I_R² + I_C²). El ángulo total hace que I_T adelante a V en un circuito capacitivo. Así se modelan bancos FP y cargas con ramas activas y reactivas.
Diferencia esencial con RC serie
| RC serie | RC paralelo | |
|---|---|---|
| Igual en ambos | — | — |
| Corriente | Misma I en R y C | I_R ≠ I_C; I_T combina fasores |
| Voltaje | V_R + V_C (fasorial) | V_T igual en cada rama |
| Falla típica de cálculo | Sumar V aritmético | Sumar I aritmético |
En paralelo empiezas casi siempre con V_T conocido (voltaje de línea).
Corrientes en cada rama
I_R = V_T / R — en fase con V_T
I_C = V_T / X_C — adelanta a V_T 90°
Magnitudes RMS en AC senoidal.
Ejemplo. V_T = 120 V, R = 60 Ω, X_C = 80 Ω
- I_R = 120/60 = 2,0 A
- I_C = 120/80 = 1,5 A
Corriente total I_T
Fasorialmente, I_C es perpendicular a I_R:
I_T = √(I_R² + I_C²)
I_T = √(2,0² + 1,5²) = √(4 + 2,25) = √6,25 = 2,5 A
No es 2,0 + 1,5 = 3,5 A.
Ángulo de la corriente total
θ = arctan(I_C / I_R) — corriente total adelanta al voltaje (circuito capacitivo neto si solo R||C).
En el ejemplo: θ = arctan(1,5/2,0) → 36,9°
FP = cos θ = I_R / I_T = 2,0/2,5 = 0,80
Coherente con triángulo de corrientes análogo al de potencias.
Admitancia (opcional pero útil)
Conductancia G = 1/R (Siemens)
Susceptancia capacitiva B_C = 1/X_C
En paralelo, admitancias se suman vectorialmente:
Y_T = √(G² + B_C²)
I_T = V_T × Y_T
Útil cuando tienes muchas ramas capacitivas en banco FP.
Potencia en paralelo
- P = V_T × I_R = V_T² / R (solo rama resistiva)
- Q_C = V_T × I_C = V_T² / X_C (reactiva del cap)
- S = V_T × I_T = √(P² + Q_C²)
En C ideal, P_C = 0; toda la P viene de R.
Modelo del banco de corrección FP
Motores y cargas inductivas en una rama equivalente; capacitores en paralelo con la barra inyectan I_C. El medidor en alimentación ve I_T menor cuando I_C cancela componente inductiva de la carga (análisis completo requiere RL paralelo — curso RLC).
Paso mental en servicio:
- V de barra conocida.
- Cada escalón aporta I_C = V / X_C del escalón.
- Escalones activos suman fasorialmente con la corriente inductiva de planta.
RC paralelo vs solo C en línea
Conectar solo capacitor a 240 V (sin R de carga) es paralelo con la impedancia de la red: I_C muy alto si C grande → peligro de sobrecorriente al cerrar contactor. Por eso bancos FP tienen fusibles, contactores y secuencia de energización.
Medición práctica
- Pinza en conductor de alimentación → I_T.
- Pinza en solo conductor al capacitor (no neutro/tierra mezclados) → I_C aproximado.
- Voltímetro en barra → V_T.
Comparar I_T antes/después de energizar escalón FP; verificar que FP mejore sin pasarse a capacitivo extremo.
Cuando hay más de dos ramas
Varios C en paralelo: X_C equivalente baja → I_C total sube (suma de I_C de cada cap si misma V).
Varias R (cargas) en paralelo: I_R total sube. I_T general = suma fasorial de todas las ramas.
Caso de campo
Situación. Barra 480 V trifásica; un escalón monofásico equivalente del banco es 30 kVAR a 480 V (dato de placa del fabricante — en trifásico real el cálculo es por fase; aquí simplificamos una fase para enseñanza).
I_C aproximada: Q = V × I_C en cap ideal → I_C = Q/V = 30 000/480 Ω 62,5 A reactivos por escalón (orden de magnitud).
Al energizar escalón sin carga inductiva conectada (error de procedimiento), la barra ve corriente capacitiva pura alta → disparo de breaker o daño. Procedimiento: energizar banco con carga presente; verificar secuencia del fabricante; LOTO al mantener.
En el campo
Síntoma
Breaker FP trip; zumbido en caps; FP no cambia al conectar escalón
Dónde mirar
Fusibles banco, contactor, caps hinchados, medidor FP
Causas probables
- Cap corto (I_C alto)
- cap abierto (escalón muerto)
- V distinta a diseño
Qué medir
- V barra, I_T, I en ramal cap, µF por escalón
Qué no hacer
- Sumar corrientes RMS
- energizar banco vacío sin autorización
Checklist
- Misma V_T en ramas R y C
- I_R = V/R, I_C = V/X_C
- I_T = √(I_R² + I_C²)
- θ = arctan(I_C/I_R); FP = I_R/I_T
- Relaciono paralelo con banco FP
- Respeto procedimiento de energización