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Lección Capacitancia en AC · Capacitancia y reactancia en AC

Reactancia capacitiva

La reactancia capacitiva X_C es la oposición al flujo de corriente AC en un capacitor, medida en ohms. Fórmula clave: X_C = 1 / (2π f C). A mayor frecuencia o capacitancia, X_C baja y circula más corriente. En serie las X_C se suman; en paralelo se combinan como resistencias en paralelo. Es la herramienta numérica para calcular corriente y voltaje en circuitos AC capacitivos.

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De la idea cualitativa al número en ohms

En la lección anterior viste que el capacitor «deja pasar» AC. X_C cuantifica cuánto se opone a ese paso, en la misma unidad que la resistencia: ohm (Ω). No es resistencia real (no disipa en calor en el cap ideal); es reactancia.

Ley de Ohm para el capacitor en AC (magnitudes eficaces RMS):

I = V / X_C

V = I × X_C

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Fórmula X_C = 1 / (2π f C)

  • f = frecuencia en hertz (Hz)
  • C = capacitancia en faradios (F) — convierte µF
  • π ≈ 3,1416

Ejemplo. C = 50 µF = 0,00005 F, f = 60 Hz

X_C = 1 / (2 × 3,1416 × 60 × 0,00005)

X_C = 1 / 0,01885 ≈ 53,1 Ω

A 60 Hz ese capacitor presenta ~53 Ω de reactancia.

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Efecto de f y C (memoriza la dirección)

Si aumenta…X_CCorriente (V fijo)
fDisminuyeAumenta
CDisminuyeAumenta

Por eso los capacitores «cortocircuitan» visualmente las rutas de alta frecuencia en filtros: X_C muy bajo a HF.

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Calcular C cuando conoces X_C y f

Despeje:

C = 1 / (2π f X_C)

Útil cuando mides corriente y voltaje en un cap conocido y quieres verificar si el µF real coincide con la etiqueta.

Ejemplo. V = 120 V, I = 2 A, f = 60 Hz → X_C = V/I = 60 Ω

C = 1 / (2τ × 60 × 60) ≈ 44,2 µF

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Corriente y voltaje con X_C

En un circuito con solo capacitor (ideal):

  • Corriente total la dicta X_C.
  • Voltaje en el capacitor es el voltaje de la fuente (serie) o el voltaje común (paralelo).

En la práctica siempre hay R (cables, bobinas, ESR). Por eso los circuitos reales son RC, no C puro.

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Reactancias en serie (AC)

Conectados en serie, la misma corriente pasa por ambos. Las reactancias se suman:

X_C(total) = X_C1 + X_C2 + X_C3 + …

Equivalente a capacitores en serie (C baja): menos capacitancia → más X_C.

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Reactancias en paralelo (AC)

En paralelo, misma tensión en cada rama. Las conductancias capacitivas se suman:

1 / X_C(total) = 1 / X_C1 + 1 / X_C2 + …

Equivalente a capacitores en paralelo (C sube): más capacitancia → menos X_C total.

Ejemplo paralelo. Dos ramas con X_C1 = 100 Ω y X_C2 = 100 Ω

1/X_T = 1/100 + 1/100 = 2/100X_T = 50 Ω

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Comparación con resistencias (no invertir fórmulas)

MagnitudEn serieEn paralelo
RSuma1/R_T = √(1/Rn)
X_CSuma1/X_T = √(1/Xn)
C1/C_T = √(1/Cn)Suma

Las fórmulas de C y X_C se comportan de forma opuesta a R porque X_C es inversamente proporcional a C.

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X_C en motores y bancos FP

El capacitor de marcha introduce corriente adelantada en la bobina auxiliar para crear campo giratorio. El valor de µF fija X_C a 60 Hz y por tanto la corriente de fase. µF incorrecto → par de arranque/marcha incorrecto.

En banco FP, agregar capacitancia baja X_C equivalente del banco → más corriente reactiva capacitiva que contrarresta la inductiva de motores.

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Precaución con unidades

Error clásico en examen y en obra:

  • C en µF sin convertir → X_C incorrecto por 10⁶.
  • f en kHz sin convertir → error por 1000.
  • Usar 50 Hz cuando la red es 60 Hz → X_C distinto ~17 %.

Siempre anota: V, I, f, C con unidades antes de calcular.

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Caso de campo

Situación. Compresor con capacitor run 45 µF según placa. Técnico mide: 240 V en línea, 4,2 A en ramal del cap (clamp en conductor del capacitor). Estima X_C = 240/4,2 ≈ 57 Ω (simplificación; en realidad hay bobina en serie — el cálculo exacto es RC).

Comparación: X_C teórico cap solo = 1/(2π×60×45×10⁻⁶) → 59 Ω — coherente con cap cercano a valor nominal. Si X_C medido implícito fuera 120 Ω, sospecharía cap ~22 µF (mitad) o cap abierto en dual.

Acción. Medir µF fuera de circuito tras descarga; reemplazar con 45 µF / V correcto si fuera de tolerancia.

En el campo

Síntoma

Corriente de cap anormal; motor caliente; banco FP no corrige

Dónde mirar

µF nominal, f de red, conexión serie/paralelo

Causas probables

  1. C bajo/alto, f errónea en cálculo, cap parcialmente abierto

Qué medir

  1. V, I, µF, f (si hay variador/VFD revisar espectro)

Qué no hacer

  • Usar X_C de tablas 50 Hz en planta 60 Hz sin convertir

Checklist

  • Calculo X_C = 1/(2πfC) con C en faradios
  • Despejo C = 1/(2πfX_C)
  • Serie: X_C total = suma
  • Paralelo: 1/X_T = suma de inversos
  • Recuerdo: ↑ f o ↑ C → ↓ X_C
  • Verifico f del sistema antes de calcular

Errores comunes

Síntoma Causa típica Acción
X_C «imposiblemente» bajo C en µF sin convertir Multiplicar por 10⁻⁶
Repuesto no corrige FP C calculada para otra f Usar f de la red
Suma X_C en paralelo Confundir con serie Invertir fórmula
Motor sigue mal con µF OK Ignorar bobina en serie (RC) Pasar a análisis RC