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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.

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Diferencia esencial con RC serie

RC serieRC paralelo
Igual en ambos
CorrienteMisma I en R y CI_R ≠ I_C; I_T combina fasores
VoltajeV_R + V_C (fasorial)V_T igual en cada rama
Falla típica de cálculoSumar V aritméticoSumar I aritmético

En paralelo empiezas casi siempre con V_T conocido (voltaje de línea).

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Corrientes en cada rama

I_R = V_T / Ren fase con V_T

I_C = V_T / X_Cadelanta 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
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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.

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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.

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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.

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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.

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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:

  1. V de barra conocida.
  2. Cada escalón aporta I_C = V / X_C del escalón.
  3. Escalones activos suman fasorialmente con la corriente inductiva de planta.
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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.

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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.

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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.

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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

  1. Cap corto (I_C alto)
  2. cap abierto (escalón muerto)
  3. V distinta a diseño

Qué medir

  1. 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

Errores comunes

Síntoma Causa típica Acción
I_T mayor que suma de ramas Suma aritmética incorrecta Fasores
Escalón «no hace nada» Cap abierto o fusible Medir µF; revisar fusible
Trip al cerrar contactor I_C de inrush Secuencia soft; revisar kVAR
Cálculo con V incorrecto Medir fase-fase vs fase-neutro Usar V de la rama del cap