Circuitos RLC en serie

Ya viste circuitos solo resistivos, solo inductivos y solo capacitivos en AC. En el mundo real casi siempre aparecen mezclados. Un motor tiene R y L; un filtro tiene L y C; un banco de corrección mezcla R, L y C.

En serie, tres reglas no negociables:

1. La corriente es la misma en R, L y C.
2. Los voltajes en cada elemento se suman como fasores (vectores), no como números escalares a ciegas.
3. La impedancia total Z decide cuánta corriente pide el circuito: I = E / Z.

La reactancia inductiva crece con la frecuencia: XL = 2πfL.

La reactancia capacitiva baja cuando sube la frecuencia: XC = 1/(2πfC).

En serie, lo que “pelea” es XL contra XC. Se define una reactancia neta X = XL − XC:

• Si XL > XC, el circuito se comporta inductivo (corriente atrasada).
• Si XC > XL, se comporta capacitivo (corriente adelantada).
• Si XL = XC, hay resonancia (la siguiente lección).

Z = √(R² + (XL − XC)²) = √(R² + X²)

θ = arctan(X / R)

Analogía de campo: R es el “rozamiento” que convierte energía en calor. XL y XC son empujones opuestos en el tiempo. El resultado neto es un empuje X y un tamaño total Z.

ER = I × R · EL = I × XL · EC = I × XC

ET = √(ER² + (EL − EC)²)

Puedes medir más voltaje en el inductor o en el capacitor que en la fuente. No es magia ni “sobretensión de la compañía”: es cancelación de reactancias.

• Watts (P): solo la resistencia. P = I²R.
• VARs: energía que va y viene en L y C.
• VA (aparente): VA = ET × I.
• Factor de potencia: FP = R / Z = cos θ.

1. Identifica si R, L y C están realmente en serie (un solo camino de corriente).
2. Mide frecuencia (60 Hz en red; otra si es VFD o generador).
3. Calcula o mide XL y XC, o infiere desde voltajes e I.
4. Compara EL y EC: si son parecidos y grandes, estás cerca de resonancia.
5. Anota I, ET, ángulo o FP, y voltajes de cada elemento.

Regla de campo: en serie, si la corriente es alta y Z parece “pequeña”, revisa si XL ≈ XC antes de culpar a la fuente.

Debes poder decir en voz alta:

1. Misma corriente; voltajes vectoriales.
2. X neta = XL − XC.
3. Z = √(R² + X²).
4. Voltajes en L o C pueden superar a la fuente sin que eso signifique “la red está alta”.

Situación. Un banco de prueba tiene R = 40 Ω, XL = 80 Ω y XC = 50 Ω a 60 Hz. La fuente es 120 V AC. El ayudante suma 80 + 50 + 40 = 170 Ω y dice “casi no va a haber corriente”.

Cómo pensarlo.

• X = 80 − 50 = 30 Ω.
• Z = √(40² + 30²) = 50 Ω.
• I = 120 / 50 = 2,4 A.
• ER = 96 V; EL = 192 V; EC = 120 V.

Conclusión de aprendizaje: el error fue sumar reactancias como resistencias.