Cómo calcular la impedancia

Por Azpe 1

Si estás estudiando electrotecnia, ya sea en bachillerato, o en la universidad, seguro que quieres aprender cómo puedes calcular la impedancia, ya que es fundamental para aprobar esta asignatura.

Los circuitos de corriente continua son bastante sencillos y seguro que cualquiera los ha aprobado sin problemas, sin embargo, luego viene la temida corriente alterna, la cual es para muchos la parte más difícil del curso.

La corriente alterna añade el elemento de los campos magnéticos , creando una corriente que va fluctuando, en vez de una corriente que va seguida en un circuito como la continua. Por este motivo, tenemos una corriente muy difícil de explicar si no se es un experto.

En este caso, la impedancia suele ser algo que piden mucho en los problemas y es necesario aprender para aprobar. Además, no sólo hay que saber una simple fórmula, sino que antes de poder llegar a esto, debes dominar el cálculo de otros elementos del circuito, ya que los necesitarás para realizar esta fórmula.

Además, también deberás manejar elementos como los números complejos, algo que sin duda no es tan fácil. Eso sí, una vez que aprendes a hacerlo, podrás resolver todos los problemas con la suficiente prácticamente. La práctica es lo que funciona y hace al maestro, así que una vez aprendas, es tu turno de practicar y hacer los ejercicios que te mande el profesor.

Nosotros te enseñaremos no sólo la fórmula de la impedancia y cómo se calcula, sino que también te enseñaremos a calcular todos los datos necesarios para poder resolver la fórmula de forma correcta. Te enseñaremos además la definición de la misma, para qué sirve y por qué se debe calcular una impedancia en un circuito de corriente alterna.

Instrucciones para calcular la impedancia

Saber lo que es la impedancia:
La impedancia es una característica que se encuentra únicamente en circuitos de electricidad de corriente alterna, es decir, que no la vas a encontrar en corriente continua. En un circuito eléctrico, se mide en ohmios y se representa con una letra Z. La definición de la misma es realmente parecida a la de la resistencia en corriente continua, es decir, la resistencia del mismo, pero añadiendo el elemento de la reactancia también, algo que después explicaremos.. En un circuito, es necesario que existan impedancias para lograr un equilibrio de corriente y que no haya demasiada intensidad. En este caso, la impedancia no es tan simple como en la corriente continua, ya que aquí tenemos que mirar tanto la resistencia, como la reactancia, tanto con los inductores, como si los capacitores, para calcular la impedancia.
1. Resistencia: La resistencia es igual que la de corriente continua, ya que se trata simplemente de frenar a la corriente. En este caso, tenemos que mirar los resistores.
2. Reactancia: La reactancia es un tipo de resistencia especial, pero en vez de basarse sólo en el material, se basa en campos magnéticos. Aquí hay dos tipos de elementos que la realizan, que son los inductores y capacitores.
Calcular la resistencia:
Esta es la parte más sencilla del problema, ya que lo único que tenemos que hacer es calcular las resistencias que haya en el circuito. Para ello recurrimos a la ley de ohm, es decir, voltaje es igual a intensidad por resistencia. Si despejamos la ecuación, pasamos la intensidad a dividir, así que tenemos que dividir el voltaje entre la intensidad para calcular la resistencia. Otra forma es sumar las resistencias, siempre que tengamos el dato y en un circuito real, tenemos que usar un polímetro para asegurarnos de que hemos hecho bien las operaciones.
Sumar las reactancias para calcular la total:
Ahora toca calcular la reactancia, algo que no es tan sencillo, ya que además de generarse únicamente en corriente alterna, depende mucho de la reactancia de los inductores, de los capacitores y de si estos están en serie, o si están en paralelo.
1. Sólo inductores en series: Los inductores o bobinas, son los que crean un campo magnético para oponerse a los cambios de dirección. Para calcular la reactancia inductiva en serie, debemos de realizar la fórmula de que reactancia inductiva es igual a dos veces el número pi, por la frecuencia del circuito en hercios por la inductancia del circuito en henrios. Entonces, a más frecuencia, más inducción. Si son en serie, debemos calcular cada reactancia inductiva y sumar sin problemas.
2. Sólo inductores en paralelo: Si es en paralelo, el procedimiento es el mismo, pero se suma la inversa, es decir, que en vez de sumar x1+x2, sumamos 1/x1+1/x2 y esto a su vez se hace la inversa, dejando 1/(1/x1+1/x2).
3. Sólo capacitores en serie: Los capacitores son unos elementos que se encargan de almacenar una carga eléctrica, la cual entra y sale del mismo para oponerse a la corriente de la forma correcta. En este caso, la reactancia capacitora es inversamente proporcional a la inductora, ya que si la otra es directamente proporcional a la frecuencia, aquí es inversamente proporcional. La fórmula es prácticamente igual a la anterior, pero a la inversa y cambiando la inductancia por la capacitancia, la cual se mide en faradios. Al final la reactancia capacitora es igual a la inversa de dos veces pi, por la frecuencia y por la capacitancia. Al igual que con la inductora, debemos sumar todos si están en serie.
4. Sólo capacitores en paralelo: Al igual que antes, debemos calcular la de cada uno de la misma forma que en serie, pero sumar como hemos sumado en paralelo la inductiva.
Restar reactancia inductiva y capacitiva para calcular la total:
Ahora vamos a calcular la reactancia total, a la cual vamos a llamar X. Para esto tan sólo tenemos que restar la reactancia inductiva, menos la capacitiva, las cuales hemos calculado anteriormente. Esto nos dará la reactancia total, la cual vamos a juntar con la resistencia para calcular la impedancia.
Calcular la impedancia:
Ahora ya es el momento de calcular la impedancia, la cual después de un largo camino, ya podemos calcular. Vamos a necesitar la reactancia total que acabamos de calcular, habiendo calculado previamente la reactancia inductiva y capacitiva de cada aparato y también necesitaremos la resistencia del circuito de corriente alterna. Para resolver esto, vamos a usar la geometría, ya que todo esto acaba formando un triángulo rectángulo.
1. En serie aplicamos el teorema de pitágoras: Z=√(R²+x²): Vamos a aprovechar las leyes de la geometría, para formar un triángulo rectángulo. Aquí, tenemos a hipotenusa que es la impedancia Z, el cateto primero que es la resistencia y el segundo que es la reactancia. Aplicando el teorema de Pitágoras, debemos elevar al cuadrado los catetos y después, hacer la raíz para hallar la hipotenusa, la cual es la rectancia.
2. En paralelo, con números complejos: Z= R+jX:
  En el caso de que estemos en paralelo, debemos usar números complejos, los cuales ya son de nivel universitario. En este caso, la fórmula es Z=R+jX, donde la j es el número complejo. Esto es porque es un elemento imaginario, pero la R es un componente Real. Entonces calcularemos la impedancia simplemente haciendo la fórmula y dejando la j indicada. Por ejemplo, si la R es 5 y la X es ½, tendremos que indicar Z=5+1/2j, dejándolo así. Debemos siempre usar la j, ya que la i se usa en corriente alterna para la corriente en una operación que no viene al caso.

¿Te ha gustado?

84 usuarios han opinado y a un 47,62% le ha gustado.