Es posible que en multitud de ocasiones hayas oído las expresiones "serie" y "paralelo" al hablar sobre determinados circuitos y/o componentes eléctricos o electrónicos. De hecho, en algunos de los artículos publicados en nuestro blog hemos mencionado alguna vez estos vocablos. Pero... ¿sabes exactamente que significan?. ¿Puedes distinguir cuando un condensador o una resistencia están conectados en paralelo o en serie?. ¿Que diferencias existen entre estos dos tipos de conexiones eléctricas?.

La verdad es que hemos estado tan ocupados hablando de la transmisión y recepción de radio, que no le hemos prestado casi ninguna atención a algo tan fundamental como son los circuitos serie y paralelo. A partir del presente artículo y en los que siguen, vamos a aprender todo lo relacionado con este tema.

En principio debes saber que cualquier componente electrónico puede conectarse de una o de otra manera, según nos interese, para conseguir un determinado propósito. Y según sea el tipo de conexión, el comportamiento de dicho componente será uno o será otro. A veces solo es posible un solo tipo de conexionado, ya que podría suceder que cualquier otro tipo de conexión fuese incompatible con el circuito que tenemos entre manos. Toda la información la tienes a continuación.

En este articulo y en los que siguen vamos a analizar los diferentes tipos y configuraciones posibles de conexión y el comportamiento respectivo de algunos componentes electrónicos en diferentes situaciones de montaje. Comencemos explicando que significa que un componente determinado esté conectado en serie o en paralelo.

CONEXIONADO EN SERIE Y EN PARALELO
Cualquier componente eléctrico o electrónico que sea apropiado para que a través de él circule una corriente eléctrica, puede conectarse en serie, en paralelo o en una configuración mixta que incluya las dos anteriores si consideramos más de dos componentes. A dichos componentes se les llama "receptores", ya que no producen energía sino que "reciben" la corriente eléctrica y realizan un trabajo transformándola en luz, calor, sonido, movimiento, etc...

No solo los receptores pueden conectarse de estas tres maneras. También podemos hacerlo con los generadores. Por ejemplo, podemos conectar las pilas o baterías en serie, en paralelo o en una configuración mixta que incluya ambas de las anteriores.

Se dice que unos determinados componentes electrónicos se encuentran en serie cuando están conectados unos a continuación de otros formando una cadena.

Al usar una configuración de componentes montados en serie la intensidad de corriente que los atraviesa es la misma para todos los que forman el circuito.

Por ejemplo, supongamos que tenemos un circuito compuesto por una pila y dos bombillas eléctricas conectadas de esta manera. Para hacerte una idea más clara de lo que decimos puedes echarle un vistazo a la ilustración adjunta.

Conexionadas de esta forma, la intensidad de corriente es exactamente la misma para ambas bombillas.

Si tuviéramos tres bombillas en vez de dos, las conectaríamos tal y como podemos apreciar en este otro dibujo, de manera que la intensidad de corriente que circula a través de las tres bombillas es idéntica. Así podríamos conectar las bombillas que quisiéramos, siempre que respetemos los valores de tensión y corriente nominales de cada uno de los componentes del circuito.

Por el contrario, decimos que unos componentes electrónicos se encuentran en paralelo cuando tienen unidos entre sí los terminales de un lado y también tienen unidos entre sí los terminales del otro lado. En este caso las corrientes que atraviesan cada uno de ellos no están directamente relacionadas entre sí.

Como ejemplo de este tipo de configuración, y siguiendo con el modelo de las bombillas eléctricas, podemos ver en la ilustración dos de ellas conectadas en paralelo. Supongamos que una de ellas es de 5 watios y la otra de 10 watios.

Lógicamente, la bombilla de 10 watios lucirá más y consumirá el doble de corriente que su compañera de 5 watios. Si la bombilla de 10 watios fuera de 15 watios, consumiría el triple de corriente que su compañera de 5 watios.

Como vemos, en un circuito paralelo la intensidad de corriente de cada uno de sus componentes no tiene relación directa con la corriente que circula a través de los demás componentes.

Para saber cual es uno u otro tipo de conexión, basta echarles un ojo a los dibujos adjuntos, los cuales creemos que son lo suficientemente explícitos.

Queremos terminar este subtema diciendo que existe cierta similitud en la disposición que adoptan los componentes electrónicos al conectarse de una u otra forma, con la que ordinariamente adoptamos al aparcar nuestro automóvil. Normalmente, en la mayoría de los supermercados tenemos que aparcar "en paralelo", también llamado aparcamiento "en batería". Sin embargo, en muchas de las calles de la mayoría de las ciudades la forma de aparcar habitual es "en serie" o "en linea".

Una vez que hemos entendido que son las conexiones serie y paralelo, vamos a ver el comportamiento de las resistencias cuando se conectan en un circuito con una u otra configuración.

RESISTENCIAS EN SERIE
Consideremos ahora el circuito mostrado en la ilustración, el cual se compone de una pila de 9 voltios conectada a tres resistencias en serie; una de 120 Ω, otra de 270 Ω y una más de 470 Ω. ¿Recuerdas la ley de Ohm?. Si es así... ¿como calcularías la intensidad de corriente que circula por este circuito?.

Según la ley mencionada, la intensidad de corriente es el resultado de dividir la tensión entre la resistencia. La tensión sabemos que son los 9 voltios de la pila, pero... ¿y la resistencia? ¿que valor de resistencia hemos de usar en nuestros cálculos para hallar la intensidad de corriente en este circuito?. Tenemos que buscar un valor de resistencia único que sea equivalente a las tres resistencias en serie.

Si has leído el artículo en el que hablábamos de la resistencia eléctrica recordarás que la resistencia de un conductor dependía, entre otras cosas, de la longitud del conductor. ¿No es cierto que cuando colocamos varias resistencias en serie es como si hiciéramos el conductor más largo?. Observa que lo que hacen dos o más resistencias en serie es aumentar la resistencia total. Esto nos indica que para hallar la resistencia equivalente a varias posicionadas en serie, símplemente tenemos que sumar sus valores.

Por lo tanto, el valor de la resistencia equivalente a las tres anteriores colocadas en serie sería de 120 + 270 + 470 = 860 Ohmios. Solo nos queda dividir los 9 voltios de la batería entre los 860 Ohmios de la resistencia equivalente para saber cual es la intensidad de corriente que circula a través de nuestro circuito. La solución es la siguiente: 0,010465 amperios, o lo que aproximadamente es lo mismo, 10,5 miliamperios.

Tenemos ya la fórmula para hallar la resistencia que equivale a varias posicionadas en serie:

Resistencia equivalente (serie)
R1 + R2 + R3 +... Rn

En la fórmula anterior "Rn" representa el valor de la última resistencia que esté presente en el circuito serie, de manera que si existen por ejemplo 5 resistencias en serie "Rn" será la número 5. Con esto, llegamos a la conclusión de que en un circuito podemos sustituir varias resistencias en serie por una sola cuyo valor sea la suma de ellas, de lo que se deduce que dicha resistencia equivalente siempre será mayor que cualquiera de las que componen la red serie.

RESISTENCIAS EN PARALELO
De idéntica forma, también existe una resistencia equivalente para cuando hay varias conectadas en paralelo, aunque en esta ocasión su evaluación no resulta tan sencilla. Para que en este caso podamos entender el método de cálculo debemos introducir un concepto nuevo en nuestro estudio: se trata de la llamada "conductancia".

Aunque ahora no vamos a ahondar mucho en este tema, si mencionaremos que este parámetro, la conductancia, se representa con la letra "G" y su unidad de medida es el siemens (G viene del inglés "Gate" que significa "puerta").

La conductancia es la propiedad inversa de la resistencia y viceversa, la resistencia es la propiedad inversa de la conductancia. Dicho de forma un tanto coloquial, al igual que la resistencia es el nivel de dificultad que un cuerpo presenta al paso de la corriente eléctrica, podríamos decir que la conductancia es el nivel de permisión o facilidad que un cuerpo ofrece al paso de dicha corriente. Teniendo en cuenta lo que hemos dicho al principio de este párrafo, fíjate en la fórmula para calcular la conductancia de un cuerpo en función de su resistencia observando la figura siguiente.

De la fórmula anterior, suponiendo que tenemos una resistencia con un valor de 1 ohmio, podemos deducir que 1 siemens es la conductancia que presenta al paso de la corriente eléctrica una resistencia de 1 ohmio.

Cuantas más resistencias existan en un circuito paralelo más fácil será que la corriente eléctrica pase a su través, ya que le estamos ofreciendo más caminos por donde circular en un mismo instante. Con cada resistencia añadida a la red en paralelo estamos aumentando la facilidad con que el circuito deja pasar la corriente eléctrica (es como si aumentáramos la sección de un hilo conductor). Dicho de otra forma, con cada resistencia añadida se aumenta la conductancia de la red de resistencias en paralelo. Cuanto mayor es la conductancia, menor es la resistencia y viceversa.

Lo podemos ilustrar mediante la acción de desalojar un estadio de futbol. Si suponemos que al acabar el partido se abre solo una puerta para que la gente salga al exterior, el estadio tardará mucho más en ser desalojado que si abrimos al mismo tiempo 10 puertas distintas. De esta última manera, la "corriente" de personas que se establecerá durante el desalojo será diez veces superior. Habrá disminuido la "resistencia del estadio para ser desalojado" y "habrá aumentado su conductancia" (hipotéticamente hablando, claro está) por el gran número de personas que pueden circular al mismo tiempo.

Si aumentamos la conductancia de un circuito añadiendo resistencias en paralelo, ello significa que estamos reduciendo su resistencia equivalente, por lo que afirmamos que dicha resistencia equivalente siempre será menor que cualquiera de las que componen la red en paralelo.

La conductancia suele utilizarse cuando nos vemos obligados a hacer cálculos con resistencias muy pequeñas, de menos de un ohmio, ya que es muy incómodo manejar números con varios decimales. Por ejemplo, una hipotética resistencia de 0,005 ohmios tendría una conductancia de 200 siemens.

De todo lo anterior deducimos que podemos calcular la resistencia equivalente de un circuito paralelo sumando las respectivas conductancias de cada una de las resistencias para hallar la conductancia total, es decir, sumando los inversos de todas y cada una de las resistencias que lo forman. Una vez que tengamos el resultado de esta operación, es decir, la conductancia total del circuito paralelo, su resistencia equivalente la hallaremos calculando el inverso de dicho resultado, ya que la resistencia es la propiedad inversa de la conductancia. ¿Lo coges?. Fíjate como mostramos esto en la imagen que viene a continuación tomando como ejemplo el circuito paralelo de las tres resistencias insertado arriba.

Si el circuito paralelo estuviera formado por solo dos resistencias, podemos simplificar el cálculo de la resistencia equivalente de la manera que ilustramos en la imagen siguiente.

Como ves, realizar el cálculo de la resistencia equivalente de solo dos resistencias en paralelo es más fácil que hacerlo con un número más elevado de componentes.

También es muy fácil hallar la resistencia equivalente cuando todas las que participan en el circuito paralelo son del mismo valor. En este otro caso, el resultado buscado puede obtenerse simplemente dividiendo el valor de una sola de las resistencias entre el numero total de ellas que componen el circuito paralelo, tal y como se muestra a continuación. Para el caso de dos resistencias idénticas en paralelo:

En el caso de que fueran tres las resistencias en paralelo, todas ellas del mismo valor, el cálculo lo haríamos de la manera que sigue a continuación:

De esta manera hemos llegado al final de este interesante artículo. Seguiremos hablando de los circuitos serie y paralelo en la siguiente entrega, pero en esta ocasión lo haremos con relación a los condensadores, viejos conocidos por artículos anteriores publicados en este blog. Esperamos verte por aquí de nuevo, en Radioelectronica.es, tu punto de encuentro.