¿Qué es Conductancia?
En el estudio de los circuitos de corriente continua, el estudiante de electricidad se encuentra con un término que significa lo contrario de resistencia: conductancia. Es un término útil cuando se explora la fórmula matemática de las resistencias en paralelo: Rparalelo = 1 / (1/R1 + 1/R2 + . . . 1/Rn).
A diferencia de la resistencia, que disminuye a medida que se incluyen más componentes paralelos en el circuito, la conductancia simplemente se suma. Matemáticamente, la conductancia es el recíproco de la resistencia, y cada término 1/R de la «fórmula de la resistencia en paralelo» es en realidad una conductancia.
Mientras que el término «resistencia» denota la cantidad de oposición al flujo de electrones en un circuito, la «conductancia» representa la facilidad con la que pueden fluir los electrones. La resistencia es la medida de lo que un circuito resiste a la corriente, mientras que la conductancia es la medida de lo que un circuito conduce la corriente.
La conductancia solía medirse en la unidad de mhos. Ahora, la unidad de medida correcta es Siemens. Cuando se simboliza en una fórmula matemática, la letra adecuada para la conductancia es «G».
Los componentes reactivos, como inductores y capacitores, se oponen al flujo de electrones con respecto al tiempo, en lugar de hacerlo con una fricción constante e invariable, como las resistencias. Llamamos reactancia a esta oposición basada en el tiempo y, al igual que la resistencia, también la medimos en la unidad de mhos.
¿Qué es la Susceptancia?
Como la conductancia es el complemento de la resistencia, existe también una expresión complementaria de la reactancia, llamada susceptancia. Matemáticamente, es igual a 1/X, el recíproco de la reactancia. Al igual que la conductancia, antes se medía en la unidad de mhos, pero ahora se mide en Siemens.
Su símbolo matemático es «B», desgraciadamente el mismo que se utiliza para representar la densidad de flujo magnético.
Reactancia y Susceptancia
Los términos «reactancia» y «susceptancia» tienen cierta lógica lingüística, al igual que la resistencia y la conductancia. Mientras que la reactancia es la medida de la reacción de un circuito ante un cambio de corriente en el tiempo, la susceptancia es la medida de la susceptibilidad de un circuito a conducir una corriente cambiante.
Si tuviéramos que determinar el efecto total de varias reactancias puras conectadas en paralelo, podríamos convertir cada reactancia (X) en una susceptancia (B) y, a continuación, sumar susceptancias en lugar de disminuir reactancias: Xparalelo = 1/(1/X1 + 1/X2 + . . . 1/Xn). Al igual que las conductancias (G), las susceptancias (B) se suman en paralelo y disminuyen en serie.
Al igual que la conductancia, la susceptancia es una magnitud escalar.
Cuando los componentes resistivos y reactivos están interconectados, sus efectos combinados ya no pueden analizarse con cantidades escalares de resistencia (R) y reactancia (X).
Del mismo modo, las cifras de conductancia (G) y susceptancia (B) son más útiles en circuitos en los que no se mezclan los dos tipos de oposición, es decir, un circuito puramente resistivo (conductor), o un circuito puramente reactivo (susceptivo).
Para expresar y cuantificar los efectos de la mezcla de componentes resistivos y reactivos, hubo que recurrir a un nuevo término: la impedancia, medida en ohms y simbolizada por la letra «Z».
Admitancia
En general, al hablar de circuitos eléctricos sólo nos referimos a ciertas propiedades como la tensión desarrollada y la resistencia ofrecida por el circuito. La resistencia puede definirse como la oposición que ofrece el circuito eléctrico para que circule la corriente. En esta sección, introduciremos una nueva propiedad conocida como la admitancia del circuito. Se suele tener en cuenta cuando queremos saber la facilidad con la que el circuito permite que la corriente fluya a través de él. Básicamente, es un término contrario a resistencia.
En este artículo analizaremos qué es la admitancia y su derivación de la impedancia. También aprenderemos sobre el triángulo de la admitancia y cómo varía la admitancia en circuitos combinados en serie y en paralelo. Enumeraremos los componentes de la admitancia y haremos una comparación entre admitancia e impedancia. Esta información, cuando se pone en uso, puede aplicarse en varios lugares que han sido discutidos a través de las aplicaciones. Concluiremos el artículo con algunos puntos y enumeraremos algunas preguntas frecuentes como referencia.
¿Qué es la admitancia?
La admitancia es el recíproco de la impedancia y puede definirse como la medida de la facilidad con la que un circuito permite que la corriente fluya a través de él. En los circuitos de corriente alterna, además de la magnitud de la corriente, hay que tener en cuenta su fase. El término impedancia se utilizó para medir la resistencia que ofrece el circuito junto con la fase. Por lo tanto, podemos decir que la admitancia es el recíproco de la impedancia en lugar de la resistencia porque la admitancia tiene en cuenta la fase de la corriente en el circuito. La admitancia se mide en la unidad Siemens
Derivación de la admitancia a partir de la impedancia
La admitancia se denota con el símbolo Y y la impedancia con el símbolo Z. Relacionemos los dos símbolos. Obsérvese que la impedancia tiene una parte real y otra imaginaria, por lo que puede expresarse como
Z=R+jX
donde,
- Z es la impedancia (ohmios)
- R es la resistencia (ohmios)
- X es la reactancia (ohmios)
Ahora sabemos que la admitancia es recíproca de la impedancia por lo que
Y=1/Z =Z-1
Al poner los valores
Y=1/(R+jX )
Multiplicando y dividiendo por (R-jX )
Por lo tanto
Y=(R-jX )/(R2+X2)
Componentes de la admitancia
La admitancia también es una magnitud compleja y tiene una parte real denominada Conductancia (G) y una parte imaginaria denominada Susceptancia (B).
Y=G+jB
Al comparar
- Y = Admitancia (Siemens)
- G = Conductancia (Siemens) = R/(R2+X2)
- B = Susceptancia (Siemens) = -X/(R2+X2)
Magnitud de la admitancia
|Y|= √(G2+B2)= 1/√(R2+X2)
Fase de la admitancia
∠Y= arctan(B/G)= arctan( -X/R)
Aplicaciones de la admitancia
Hemos visto la importancia de la admitancia para determinar las características de un circuito. Veamos sus aplicaciones
- Sabemos que podemos calcular fácilmente el factor de potencia utilizando la admitancia del circuito. Por lo tanto, la admitancia se utiliza a menudo en el análisis de potencia de un circuito. Ayuda a comprender cómo fluye la potencia reactiva en el circuito junto con su fase. De este modo, ayuda a determinar la estabilidad del sistema.
- Al diseñar un filtro, a menudo utilizamos parámetros S y requerimos el cálculo de la impedancia a través de métodos más sencillos. El cálculo de la impedancia a través de la admitancia es un método común empleado para diseñar y analizar filtros en la industria electrónica.
- La admitancia puede utilizarse en sistemas de comunicación, especialmente para líneas de transmisión y antenas. La admitancia se utiliza en el diseño de antenas, ya que ayuda a comprender y analizar con qué eficacia se producirá la transmisión de la señal.
- La adaptación de impedancias es un fenómeno importante en el que se utiliza la admitancia. La técnica de adaptación de impedancias se utiliza para analizar la eficacia con la que se transfiere la señal con un mínimo de reflexiones. La adaptación de impedancias es una parte integral y se realiza para casi todos los componentes del circuito.
- La admitancia tiene otra aplicación en la ingeniería de microondas, donde se utiliza para determinar la naturaleza y el comportamiento de componentes como guías de ondas, filtros y resonadores. Midiendo la admitancia, podemos diseñar algunos circuitos de alta frecuencia.