¿Te has preguntado alguna vez cómo funcionan las luces de tu casa para que puedan funcionar de forma independiente? ¿O por qué, cuando se funde una bombilla, las demás siguen brillando? La respuesta está en un circuito paralelo. En el vasto e intrincado mundo de los circuitos eléctricos, el circuito paralelo destaca por sus propiedades únicas y sus amplias aplicaciones.
En este artículo, desvelaremos los misterios de los circuitos paralelos. Exploraremos su definición, cómo se comparan con sus homólogos, los circuitos en serie, y su papel tanto en sistemas simples como complejos.
Al final de este artículo, tendrás una sólida comprensión de lo que son los circuitos paralelos, cómo funcionan y dónde puedes verlos en tu vida diaria.
Artículo Relacionado: Diferencia entre circuito en serie y paralelo¿Qué es un Circuito en Paralelo?
La electricidad impulsa nuestro mundo, desde la iluminación de nuestros hogares hasta la carga de nuestros teléfonos. En el corazón de estas maravillas eléctricas están los circuitos, vías por las que circula la corriente eléctrica. Entre los distintos tipos de circuitos, los circuitos en paralelo ofrecen muchos usos debido a sus características y ventajas únicas.
Entendiendo los circuitos paralelos
Los circuitos paralelos son un tipo de circuito eléctrico en el que existen múltiples caminos por los que fluye la corriente eléctrica. En primer lugar, imaginemos un río que se bifurca en varios arroyos más pequeños; del mismo modo, en un circuito paralelo, la corriente eléctrica se divide y fluye por múltiples vías antes de volver a unirse. Esta configuración garantiza que, si una vía se interrumpe o no está disponible, la corriente pueda seguir fluyendo por las demás.
Las principales características de los circuitos en paralelo son:
- Uniformidad de tensión: La tensión a través de cada componente es la misma en un circuito paralelo.
- Caminos independientes: Cada componente tiene su propio camino independiente. Si un componente falla, no afecta al funcionamiento de los demás.
- Resistencia Variada: La resistencia total en un circuito paralelo disminuye a medida que se añaden más vías o caminos. Esto se debe a que hay más rutas que puede tomar la corriente, lo que facilita que se produzca el flujo.
Diagrama de circuito en paralelo
Los diagramas o esquemas nos ayudan a visualizar los circuitos en paralelo. Estos diagramas representan los distintos componentes (como resistores, bombillas o pilas) con símbolos estándar y muestran cómo están conectados. En un diagrama de circuito paralelo, verás varios componentes que se ramifican desde el circuito principal, cada uno formando su propio bucle.
He aquí algunos consejos para leer estos diagramas:
- Identifique la fuente de alimentación: Suele representarse mediante una línea larga y otra corta paralelas entre sí. La línea larga indica el lado positivo, mientras que la corta es el lado negativo.
- Trace los caminos: Siga las líneas desde un extremo de la fuente de alimentación a través de los diferentes componentes y de vuelta al otro extremo. Cada trayectoria separada representa una rama paralela.
- Busque las uniones: Las uniones son puntos donde el circuito se divide o fusiona. Indican el principio y el final de las ramas paralelas.
Diferencia entre circuito en serie y paralelo
Mientras que los circuitos en paralelo tienen múltiples caminos por los que circula la corriente, los circuitos en serie son más sencillos, con todos los componentes dispuestos en un único camino. Las diferencias entre estos dos tipos de circuitos tienen implicaciones significativas:
- Corriente: En los circuitos en serie, circula la misma corriente por todos los componentes. Por el contrario, en los circuitos en paralelo, la corriente se divide y la suma de las corrientes que circulan por cada vía es igual a la corriente total de la fuente.
- Resistencia y tensión: En los circuitos en serie, la resistencia total es la suma de las resistencias individuales, y la tensión a través de cada componente varía. En los circuitos en paralelo, la resistencia total se reduce, y la tensión a través de cada rama es la misma que el de la fuente.
- Aplicación: Los circuitos en serie son más sencillos y se utilizan en aplicaciones en las que la corriente debe ser la misma en todos los componentes, como en las cadenas de luces. Los circuitos en paralelo, por el contrario, son más comunes en el cableado doméstico y en dispositivos electrónicos complejos donde se necesita una tensión uniforme y la fiabilidad es clave.
Ejemplos de circuitos en paralelo en la vida cotidiana
Los circuitos paralelos no son sólo un concepto; están a nuestro alrededor, en numerosos dispositivos y sistemas que utilizamos a diario. Por eso es importante saber dónde y por qué se utilizan, para comprender mejor su utilidad y versatilidad.
Sistemas de iluminación domésticos
Uno de los ejemplos más comunes de circuitos paralelos es el cableado eléctrico de su casa, en particular el sistema de iluminación. Cada luz tiene su propio camino hacia la fuente de alimentación. Esta configuración garantiza que si una luz se funde o se apaga un interruptor, la corriente siga fluyendo hacia las demás luces, manteniéndolas encendidas.
Sistemas eléctricos del automóvil
En los vehículos, los circuitos en paralelo se utilizan para alimentar elementos como los faros, las luces traseras, la radio y el salpicadero. Cada componente requiere un nivel de tensión constante para funcionar correctamente, que es exactamente lo que proporciona un circuito paralelo. Además, esta disposición significa que una luz trasera defectuosa no afectará al funcionamiento de los faros delanteros, garantizando la seguridad y la comodidad.
Justificación del uso de circuitos paralelos
En resumen, la elección de utilizar circuitos paralelos en estos escenarios se debe a la necesidad de:
- Tensión uniforme: Garantizar que cada componente reciba el mismo nivel de tensión para un uso adecuado.
- Fiabilidad: Aumentar la fiabilidad general del sistema permitiendo que otras vías funcionen si una falla.
- Flexibilidad: Permitir añadir o eliminar componentes sin afectar al sistema global.
Corriente en circuito paralelo
En un circuito paralelo, la corriente total que fluye desde la fuente de alimentación se divide entre las distintas ramas paralelas. Además, la cantidad de corriente en cada rama viene determinada por la resistencia de esa rama. Las ramas con menor resistencia tienen mayor flujo de corriente, y viceversa. La corriente total es la suma de las corrientes de todas las ramas, por lo que se cumple el principio de conservación de la carga.
Normas de aplicación e implicaciones
La ley de Ohm y la ley de corriente de Kirchhoff, en concreto, son dos principios que explican el comportamiento de la corriente en circuitos en paralelo: la Ley de Ohm establece que el voltaje (V) a través de un resistor es igual al producto de la corriente (I) que fluye a través de él y su resistencia (R). En circuitos en paralelo, como el voltaje es el mismo en todas las ramas, la corriente varía inversamente con la resistencia.
La Ley de corriente de Kirchhoff afirma que la corriente total que entra en una unión debe ser igual a la corriente total que sale de la unión. En este caso, significa que la suma de las corrientes en todas las ramas es igual a la corriente total suministrada por la fuente.
Estas reglas tienen importantes repercusiones en la seguridad, la eficacia y la resolución de problemas. Comprender cómo se divide la corriente en un circuito paralelo ayuda a diseñar circuitos más seguros, garantizando que ningún componente se sobrecargue. Además, los ingenieros pueden diseñar circuitos más eficientes optimizando la resistencia y la disposición de los componentes. Cuando surgen problemas, saber cómo se comporta la corriente facilita la localización de problemas como cortocircuitos o componentes defectuosos.
Cómo calcular la resistencia total en un circuito paralelo
Una de las ventajas de un circuito en paralelo es que la resistencia total disminuye a medida que se añaden ramas. A diferencia de los circuitos en serie, en los que basta con sumar las resistencias, el cálculo de la resistencia en circuitos en paralelo requiere un enfoque diferente.
| Resistencia total en un circuito paralelo \frac1{R_{total}}=\frac1{R_1}+\frac1{R_2}+\frac1{R_3}\cdot\cdot\cdot |
Guía paso a paso
Aquí tienes una guía simplificada para hallar la resistencia total (Rtotal) en un circuito en paralelo con dos resistencias, R1 y R2.
En primer lugar, identificaremos la resistencia de cada elemento. Anota los valores de resistencia de R1 y R2 en el circuito.
A continuación, podemos aplicar la fórmula para calcular la resistencia total en un circuito en paralelo:
\frac1{R_{total}}=\frac1{R_1}+\frac1{R_2}Puedes añadir cualquier número de resistores sumando 1/R por cada una.
A continuación, realiza los cálculos en el lado derecho de la ecuación.
Por último, calcula el recíproco. Una vez que tengas la suma, calcula el recíproco (1 sobre ese valor) para hallar la Rtotal.
Ejemplo de cálculo de la resistencia total de un circuito paralelo
Vamos a intentarlo con un ejemplo. Tienes un circuito paralelo con dos resistores. El primer resistor es de 4 ohmios y el segundo de 6 ohmios. La resistencia total es:
\frac1{R_{total}}=\frac1{R_1}+\frac1{R_2}=\frac1{4\Omega}+\frac1{6\Omega}Si no tienes calculadora, puedes sumar las fracciones utilizando el denominador común:
\frac1{R_{total}}=\frac3{12}+\frac2{12}=\frac5{12}Luego, toma el recíproco para hallar la resistencia total:
\frac1{R_{total}}=\frac{12}5=2.4\;ohmEste método simplificado le ayudará a comprender el concepto de cálculo de la resistencia total en circuitos en paralelo. Puedes ampliar fácilmente esta fórmula y estrategia para cualquier número de resistores.
Problemas prácticos: Resistencia total y Ley de Ohm
Ahora, intentemos resolver algunos problemas para calcular la resistencia total en circuitos en paralelo y aplicar la ley de Ohm. Estos ejercicios te ayudarán a aplicar los conceptos que has aprendido en situaciones del mundo real.
¿Cómo Calcular la Intensidad Total de un Circuito en Paralelo?
En el circuito de la figura anterior, podemos aplicar inmediatamente la Ley de Ohm a cada resistor para calcular su intensidad porque conocemos el voltaje de cada resistor (9 voltios) y la resistencia de cada resistor:
En este punto, todavía no sabemos cuál es la intensidad total o la resistencia total para este circuito paralelo, por lo que no podemos aplicar la Ley de Ohm en la columna derecha («Total»). Sin embargo, si pensamos cuidadosamente sobre lo que está sucediendo, debería ser evidente que la corriente total debe ser igual a la suma de todas las corrientes de los resistores individuales:
A medida que la intensidad total sale del terminal positivo (+) de la batería en el punto 1 y viaja a través del circuito, parte del flujo se separa en el punto 2 para pasar por R1, otros se divide en el punto 3 para pasar por R2, y el resto pasa por R3. Al igual que un río que se ramifica en varias corrientes más pequeñas, las tasas de flujo combinadas de todas las corrientes deben ser iguales a la tasa de flujo de todo el río.
Lo mismo ocurre cuando las corrientes a través de R1, R2 y R3 se unen para regresar al terminal negativo (-) de la batería hacia el punto 8. El flujo de corriente desde el punto 7 al punto 8 debe ser igual a la suma de las corrientes a través de R1, R2 y R3.
Itotal = IR1 + IR2 + IR3 = 0.9 + 4.5 + 9.0 = 14.4 mA
Entonces decimos que: la intensidad total del circuito en paralelo es igual a la suma de las corrientes de derivación individual.
¿Cómo Calcular la Resistencia Total de un Circuito en Paralelo?
Aplicando la ley de Ohm al circuito total con voltaje (9 V) y corriente (14.4 mA), podemos calcular la resistencia total del circuito paralelo.
Tenga en cuenta algo muy importante aquí. La resistencia total del circuito es de solo 625 Ω: menos que cualquiera de los resistores individuales. En el circuito en serie, donde la resistencia total era la suma de las resistencias individuales, el total debía ser mayor que cualquiera de los resistores individualmente.
Aquí en el circuito paralelo, sin embargo, ocurre lo contrario: decimos que las resistencias individuales disminuyen en lugar de sumar para hacer el total.
Este principio completa nuestra tríada de «reglas» para circuitos paralelos, así como se descubrió que los circuitos en serie tienen tres reglas para voltaje, corriente y resistencia.
Matemáticamente, la relación entre la resistencia total y las resistencias individuales en un circuito eléctrico en paralelo se ve así:
Características de un Circuito en Paralelo
A continuación se mencionan algunas características de los circuitos en paralelo:
- Lo mejor de los circuitos paralelos es que, incluso cuando un resistor (bombilla) se quema, las otras bombillas funcionarán porque la electricidad no fluye a través de un solo camino. Por ejemplo, piense en todas las bombillas de su hogar. Si una bombilla se quema, las otras bombillas de su habitación aún funcionarán.
- El Voltaje es el mismo en todos los componentes del circuito: Otra característica es que las bombillas en un circuito paralelo no se atenúan como en los circuitos en serie. Esto se debe a que el voltaje en una rama es el mismo que el voltaje en todas las demás ramas.
- La corriente no se ve afectada incluso cuando se agregan o eliminan más componentes (resistores) al circuito.
- A cada uno de los caminos que sigue la corriente eléctrica se denomina «rama».
- La Resistencia Total siempre va a ser menor que las resistencias individuales
Ventajas de un circuito en paralelo
Las ventajas de los circuitos en paralelo son:
- Componentes independientes: En un circuito paralelo, todos los componentes funcionan de forma independiente. Como los componentes tienen una tensión independiente, funcionan incluso cuando un componente de cualquier otra rama no funciona.
- Distribución de corriente diferente: En el mundo real, cada aparato tiene sus necesidades de corriente en función de su potencia. En un circuito paralelo, cada rama puede tener una corriente diferente que fluye a través de ella, lo que permite una distribución de corriente diferente.
- Tensión estable: Cada aparato de un circuito paralelo recibe una tensión constante. Esta tensión de funcionamiento estable es la misma en todas las ramas, lo que garantiza un circuito estable.
- Baja resistencia: En un circuito paralelo, la resistencia equivalente es menor que la resistencia individual más pequeña. Como sabemos, la corriente es inversamente proporcional a la resistencia, por lo que puede aumentar el flujo de corriente, lo que resulta útil cuando se requiere una corriente elevada.
- Baja Complejidad: Los circuitos paralelos son fáciles de diseñar debido a su baja complejidad y son circuitos fiables.
Desventajas de un circuito en paralelo
Las desventajas de los circuitos en paralelo son:
- Coste adicional: Debido a los componentes adicionales en los circuitos paralelos en comparación con los circuitos en serie, los circuitos paralelos tienen un coste adicional asociado a la compra de componentes.
- Consumo de energía: Debido al mayor número de componentes en los circuitos paralelos que en los circuitos en serie, el consumo de energía de estos circuitos puede aumentar drásticamente. Esto es habitual cuando varios componentes funcionan simultáneamente.
- Diagnóstico complejo: En un circuito paralelo, la identificación de la fuente de un error puede ser más difícil que en un circuito en serie, ya que hay múltiples caminos por los que fluye la corriente y, por tanto, múltiples fuentes de error.
¿Cómo Funciona un Circuito Paralelo?
Al igual que un río que se bifurca, luego se une al otro lado de una isla, el circuito paralelo transporta electricidad en sus dos ramas. Al igual que el río, la potencia disminuye ligeramente, pero la electricidad fluye a través de ambas ramas.
En el caso de que una rama de un río se interrumpa, tal vez por represarse, el río aún fluye a través de la otra rama. Del mismo modo, si el circuito en una rama del circuito paralelo se interrumpe, por ejemplo, con una bombilla rota, el otro lado del circuito paralelo continuará funcionando normalmente.
¿Cómo Hacer un Circuito en Paralelo?
Dos o más componentes del circuito están conectados a través de una fuente de voltaje común para formar un circuito eléctrico en paralelo. La siguiente imagen muestra un circuito paralelo típico donde los resistores (R1, R2, R3, R4) están conectados en paralelo. Ambos lados de los resistores están conectados directamente a la fuente de voltaje. La ruta paralela se llama rama y el voltaje en todas las ramas es el mismo, pero la corriente puede ser diferente.
En el siguiente video mostraremos como funciona un circuito en paralelo
Conclusión
En conclusión, hemos desvelado su diseño subyacente, sus aplicaciones prácticas y los diversos cálculos que podemos hacer para los circuitos en paralelo. Desde la iluminación de nuestros hogares hasta la alimentación de aparatos electrónicos avanzados, los circuitos en paralelo desempeñan un papel importante en la alimentación de nuestras vidas. A medida que continúe su viaje, recuerde que los conceptos de voltaje, corriente y resistencia en circuitos paralelos son herramientas útiles en el vasto dominio de la comprensión y el diseño eléctrico.
Preguntas Frecuentes
Un circuito paralelo es aquel en el que los dos extremos de cada componente están conectados directamente a la pila o fuente de electricidad sin ningún otro componente entre ellos. La electricidad fluye de la fuente directamente a cada componente. Si la parte del circuito que va a un componente se rompe, los otros componentes siguen teniendo circuitos completos y pueden seguir funcionando.
Un circuito paralelo tiene como función mantener el flujo de electricidad cuando se interrumpe una vía. Un buen ejemplo son las lámparas que usan múltiples bombillas. Cuando una sola bombilla en el dispositivo se apaga, el dispositivo de iluminación continúa funcionando. Esto se debe a que, en cada receptáculo de luz, hay un circuito paralelo que permite que la electricidad fluya alrededor del foco que no funciona.
Puedes determinar si un circuito es paralelo o en serie observando las conexiones y los componentes. Si los dos extremos de cada componente están conectados directamente a la batería o a la fuente de electricidad sin ningún otro componente en medio, se trata de un circuito en paralelo.
La corriente en un circuito eléctrico es el flujo de electricidad. En un circuito paralelo, la corriente total es la suma de cada rama o bucle del circuito.
En un circuito en serie, cada componente del circuito no se conecta directamente a la batería. En un circuito en paralelo, cada componente del circuito se conecta directamente a la batería o a la fuente de alimentación.