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Cuando hablamos de un circuito en paralelo o una conexión en paralelo, nos referimos a una conexión de dispositivos eléctricos (como bobinas, generadores, resistencias, condensadores, etc.) colocados de manera tal que tanto los terminales de entrada o bornes de cada uno, como sus terminales de salida, coincidan entre sí.
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El circuito en paralelo es el modelo empleado en la red eléctrica de todas las viviendas, para que todas las cargas tengan el mismo voltaje. Si lo entendemos usando la metáfora de una tubería de agua, tendríamos dos depósitos de líquido que se llenan simultáneamente desde una entrada común, y se vacían del mismo modo por un desagüe compartido.
Este tipo de circuitos permiten reparar alguna conexión o dispositivo sin que se vean afectados los demás, y además mantiene entre todos los dispositivos la misma exacta tensión, a pesar de que mientras más dispositivos sean más corriente deberá generar la fuente eléctrica. Además, la resistencia obtenida de esta manera es menor que la sumatoria de las resistencias del circuito completo: mientras más receptores, menor resistencia.
La gran ventaja de los circuitos en paralelo es esa: la independencia de cada estación de la red, cuya posible falla no alteraría en absoluto la diferencia de potencial que hay en los extremos del circuito. Esta es su principal diferencia de uso con los circuitos en serie.
Ejemplo de circuito en paralelo
Cada bombilla posee su propia línea de suministro de energía.
Un perfecto ejemplo de un circuito en paralelo lo constituye una lámpara que tenga varias bombillas encendidas al mismo tiempo. En caso de que una de dichas bombillas se funda y deje de operar, el flujo eléctrico no se interrumpirá hacia las otras bombillas, que seguirán brillando. Esto se debe a que cada una posee su propia línea paralela de suministro de energía.
Lo mismo ocurre con el cableado eléctrico de nuestras casas: he allí la razón de que podamos tener un enchufe dañado y usar el siguiente de la pared, o tener una lámpara fundida en la sala y poder encender la del cuarto, por ejemplo.
En un circuito paralelo, hay más de un resistor (bombilla, por ejemplo) y están conectados por muchos caminos. Esto significa que la electricidad (electrones) puede viajar desde un extremo de la batería a través de muchas ramas hasta el otro extremo de la batería.
Otra definición es: Se llama circuito paralelo cuando dos o más componentes están conectados al mismo nodo y ambos lados de los componentes están conectados directamente a la batería o cualquier otra fuente. La corriente en un circuito eléctrico paralelo tiene dos o más caminos para fluir a través de él.
Echemos un vistazo a algunos ejemplos de circuitos paralelos. Comenzaremos con un circuito paralelo que consta de tres resistencias y una sola batería:
Características
Los circuitos paralelos poseen determinadas características que permiten su diferencia entre los demás circuitos. Entre estas, algunas de las más principales son las siguientes:
- El voltaje es igual en todos los componentes del circuito.
- Los terminales de entrada y salida de todos los componentes son conectados en paralelo.
- Los caminos seguidos por la corriente eléctrica son denominados “Ramas”.
- La Resistencia Total (RT) siempre será menor que las resistencias individuales.
- La corriente total es la misma enviada a cada componente.
- Son fáciles de modificar y reparar.
- La pila se gasta más que en el circuito serie.
- La electricidad no fluye mediante un solo camino, por ello, un resistor puede dejar de funcionar y los demás bombillos no se verán afectados.
- Facilita el encendido o apagado independiente de cada componente, sin tener que perjudicar al resto del sistema.
- Si se agregan más componentes, esto no afectará a la corriente.
Fórmulas
Para saber el funcionamiento del voltaje, la intensidad, resistencia y demás factores de un circuito, es necesario la aplicación de fórmulas físicas para así alcanzar una comprensión total. En vista de ello, las fórmulas para determinar los diferentes componentes de un circuito en paralelo son las que se detallan a continuación:
Voltaje
Antes que nada, es importante resaltar que el voltaje es igual en todos los componentes del circuito. Por lo tanto, si en un circuito el voltaje en R1 es 15V, todos los demás voltajes del circuito tendrán el mismo valor. Esta igualdad de voltajes es representada a través de la siguiente ecuación:
VTotal = VR1 = VR2 = VR3 = 15V.
Intensidad de corriente
Para los circuitos paralelos existe una regla la cual se resumen en que la intensidad total, será la suma de las intensidades individuales. Por lo tanto, será mayores cuantos más receptores tenga el circuito. Su fórmula es la siguiente:
IT = I1 + I2 + I3... = ΣIn. Donde IT es la intensidad total e In son las intensidades de rama.
Resistencia total
Las resistencias individuales en un circuito en paralelo disminuyen (en vez de sumar) para hacer el total. En el circuito en serie, la resistencia total coincide con la suma de las resistencias individuales, pero en el caso de los circuitos paralelos, la resistencia equivalente o total es menor que la menor de las resistencias del circuito.
RT = 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/ R3… +1/ Rn.
Capacitancia
La capacitancia equivalente del grupo de condensadores que están conectados en paralelo será igual a la suma de capacidades de sus condensadores individuales. Por lo tanto, su fórmula se resume en lo siguiente:
Ceq = C1 + C2... ΣCn.
Inductancia
Este cálculo es similar a la resistencia total de varias resistencias en paralelo. Por lo tanto, el cálculo del inductor se determinará que es igual a la inversa de la suma de las inversas de los inductores que hay en el circuito. Su fórmula quedaría de esta manera:
1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3… 1/Ln. Donde “n” es el número de inductores que se conectan en paralelo.
Ley de Ohm
Para aplicar la Ley de Ohm es primordial que los valores de resistencia, voltaje y corriente estén en el mismo contexto para que los cálculos trabajen adecuadamente. La fórmula de Ley de Ohm se representa de la siguiente manera:
R = ET / IT. Donde “ET” es el voltaje total e “IT” es la intensidad total de la corriente.
La aplicación de los circuitos en paralelo es completamente eficiente para determinadas áreas de uso común, como los interruptores de la casa o el uso de dispositivos inteligentes. Es de total importancia comprender su funcionamiento para evitar una confusión con los circuitos en serie.
Ejercicios Resueltos de Resistencias en Paralelo
Problema 1.- En el siguiente circuito determine la resistencia total
Solución:
Para poder solucionar este problema, es realmente muy sencillo, porque observamos de primera instancia que las tres resistencias están completamente en paralelo, para ello aplicamos la fórmula de sumar resistencias en paralelo.
RT=112Ω+14Ω+15Ω=1.053Ω
Si dispone de una calculadora como la CASIO fx-82MS o cualquier otro modelo.
Basta con colocar lo siguiente:
1÷((1÷2)+(1÷4)+(1÷5))
Y con eso obtenemos la resistencia total equivalente de la reducción.
Veamos otro ejemplo.
Problema 2.- En la siguiente red en paralelo calcular los siguientes puntos a) La Resistencia Total, b) La Corriente Total, c) Calcular la corriente en I1 e I2, d) Determine la Potencia para cada carga resistiva, e) Determine la potencia entregada por la fuente.
Solución:
Nos piden 5 incisos a resolver, para ello vamos a comenzar con el primer punto.
a) La resistencia Total
Aplicamos nuevamente nuestra fórmula, pero antes de ello te quiero mostrar una manera de hacerlo más fácil pero solo es aplicable cuando hay solo dos resistencias en paralelo ( o sea cuando queremos hacerlo con dos resistencias).
Aplicamos la siguiente fórmula:
RT=R1R2R1+R2
y con eso obtenemos lo siguiente:
RT=R1R2R1+R2=(9Ω)(18Ω)9Ω+18Ω=6Ω
Por lo que 6 Ohms vendría a ser nuestra resistencia equivalente.
b) La corriente Total
Para encontrar la corriente total, aplicamos la Ley del Ohm, y como ya tenemos una fuente de tensión de 24 Volts, nada más reemplazaremos en la fórmula.
It=VRT=27V6Ω=4.5A
Por lo que la corriente que pasa a través de todo el circuito es de 4.5 Amperes, pero eso no significa que en las resistencias de 9 y 18 ohms también pase esa corriente, pues en paralelo las corrientes no son iguales, se tienen que calcular por aparte, pero lo que si sabemos es que en paralelo las tensiones son las mismas, por lo que podemos afirmar que en cada resistencias habrá 27 Volts.
c) Calcular la corriente I1 e I2
Para poder hacer el cálculo de la corriente que pasa a través de la resistencia de 9 Ohms, es muy sencillo, pues ya sabemos que en cada resistencia van a pasar 27 volts, por lo que ahora nada más basta con relacionar la ley del ohm y aplicarla.
I1=VR1=27V9Ω=3A
Ahora calculamos la otra corriente.
I2=VR2=27V18Ω=1.5A
Listo!!!!
Ahora podemos, comprobar si la suma de las corrientes en paralelo nos da la corriente total del circuito, para ello;
IT=I1+I2
IT=3A+1.5A=4.5
Por lo que podemos observar que efectivamente si cumple
d) La potencia en cada carga resistiva
Para poder calcular la potencia en cada resistencia es muy fácil, pues es necesario aplicar la fórmula de la potencia eléctrica.
Y aplicamos.
P=IV
Aplicamos para la primera resistencia de 9 Ohms, que nos dio una corriente de 3 Amperes.
P1=(3A)(27V)=81W
La otra resistencia de 18 Ohms
P2=(1.5A)(27V)=40.5W
Si sumamos ambas potencias, obtendremos lo siguiente:
P1+P2=81W+40.5W=121.5W
e) La potencia entregada por la fuente
Para ello, vamos a realizar lo siguiente:
PT=ITV=(4.5A)(27V)=121.5W
Por lo que la potencia total es de 121.5 Watts, algo similar a la suma de las potencias individuales de cada resistencia.
Por lo que podemos concluir, que….
La potencia total en un arreglo de resistencias en paralelo es igual a la suma individual de la potencia de cada resistencia.
Veamos otro ejemplo.
Problema 3.- En la siguiente red encontrar lo siguiente: a) Determine la R3, b) Calcule la Tensión de la fuente, c) Encuentre la Corriente Total, d) Encuentre la Corriente en la resistencia de 20 Ohms, e) Determine la Potencia en la resistencia de 20 Ohms
Procedemos a resolverel ejercicio 3.
a) Determinar la R3
Para encontrar la resistencia 3, debemos observar que la resistencia equivalente o total del circuito ya se tiene y es igual a 4 Ohms, por lo que ahora tenemos algo similar a lo siguiente:
4Ω=1110Ω+120Ω+1R3
Por lo que tendremos que despejar a la resistencia 3, para poder encontrarla.
Despejando nos queda:
R3=114Ω−110Ω−120Ω=10Ω
b) Calcula la tensión de la fuente
Para poder encontrar la tensión de la fuente, debemos tener la corriente que pasa a través del circuito, así como también la resistencia total, y para ello debemos recordar que en paralelo, la fuente de voltaje que tiene una resistencia es la que tendrá en todo el arreglo, y vemos que la resistencia de 10 Ohms, tiene una corriente de 4 Amperes, por lo cual procedemos al cálculo.
V=IR=(4A)(10Ω)=40V
Por lo que la tensión de la fuente, es de 40 Volts.
c) Encontrar la corriente total
Muy fácil si ya sabemos la fuente de voltaje total y su resistencia total, pues nada más aplicamos la ley del Ohm
I=VR=40V4Ω=10A
Por lo que la corriente total es de 10 Amperes.
d) Encontrar la corriente en la Resistencia de 20 Ohms
Para ello, observamos que en esa resistencia tendremos 40 Volts que pasarán por ahí, aplicando la ley del Ohm nuevamente, observamos que;
I2=VR=40V20Ω=2A
e) Calcular la potencia en la Resistencia de 20 Ohms
Para ello, si sabemos que en esa resistencia pasan 2 Amperes de corriente, y una fuente de tensión de 40 Volts, procedemos aplicar.
P2=I2V
y sustituyendo en la fórmula, tenemos;
P2=I2V=(2A)(40V)=80W
Por lo que la potencia disipada por esa resistencia, es de 80 Watts.
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