En artículos anteriores analizamos como se comportaban los circuitos con resistencias e inductancias puras cuando se conectaban a la corriente alterna. Para finalizar el estudio de los circuitos elementales en CA veremos cómo se comporta un circuito con capacidad pura.



La capacidad proviene de los capacitores o condensadores, como los que se emplean para el arranque de motores monofásicos.  Los condensadores también tienen una característica especial debida a su habilidad para almacenar cargas eléctricas: siempre se oponen a la variación de la tensión aplicada a sus bornes. Esto hace que la tensión no varíe de la misma forma que la corriente sino que se atrase 90 grados respecto de la misma. Gráficamente esto se aprecia en la Fig. 1

Fasores circuito C

Fig. 1. Tensión y corriente en un circuito con capacidad pura

A la izquierda se puede ver la representación vectorial y se aprecia la diferencia de fase entre Tensión y Corriente. En este caso, la corriente está adelantada 90 grados con respecto a la tensión.

En este simulador puedes ver cómo varían la tensión y la corriente

El condensador presenta una oposición al paso de la corriente que se denomina Reactancia Capacitiva (XC) cuyo valor depende del valor de la capacidad y de la frecuencia:

Reactancia capacitiva

Donde f es la frecuencia en Hertz y C el valor de la Capacidad en Faradios (F)

La reactancia capacitiva es un fenómeno que ocurre solamente en Corriente Alterna. Si en la fórmula anterior ponemos f=0 (CC), nos queda que XC=∞, o sea que en CC el capacitor se comporta como un circuito abierto.

La corriente eficaz que circula a través de la inductancia se puede calcular usando la ley de Ohm con la tensión eficaz aplicada y la reactancia capacitiva:

Corriente circuito C

Al calcular la potencia sobre el condensador veremos algo similar a lo que ocurrió con el circuito de la inductancia, tal como se ve en la Fig. 2. También en este caso, la potencia media es cero, porque tenemos la misma cantidad de valores positivos como negativos. Esto implica que en un circuito capacitivo puro no hay consumo o gasto de potencia en forma de calor como en el circuito con resistencia. Sin embargo, la energía va y viene hacia y desde el condensador y también se desarrolla una potencia reactiva (Q) que se mide en Volt Amper Reactivos (VAR).

Potencia en circuito C

Fig. 2. Potencia en un circuito con capacidad pura

 

Ejemplo:

Calcular la corriente que circula por un condensador que tiene una capacidad de 4,7 uF cuando es conectado a una tensión de 220 V eficaces y frecuencia de 50 Hz y la potencia reactiva sobre el mismo.

Solución:

Primero calculamos la reactancia capacitiva:

XC = 1 / (2*π*f*C) = 1 / (6,28 * 50 * 0,0000047 F) = 1 / 0,000148 = 6756 Ω

La corriente es:

I = V / XC = 220 V / 6756 Ω = 0,0326 A = 32,6 mA

Y la potencia reactiva:

Q = XC * I2 = 6756 Ω * (0,0326 A)2 = 7,2 VAR (Volt Amper Reactivos)