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Electricidad
Corriente eléctrica

¿Qué es la corriente alterna (CA)?

La corriente alterna (CA) es un tipo de corriente eléctrica que cambia a lo largo del tiempo. La variación puede ser en intensidad de corriente o en sentido a intervalos regulares.

¿Qué es la corriente alterna (CA)?

El voltaje varía entre los valores máximo y mínimo de manera cíclica. El voltaje es positivo la mitad del tiempo y negativo la otra mitad. Esto significa que la mitad del tiempo la corriente circula en un sentido y, la otra mitad en sentido opuesto.

La forma más habitual de la ondulación sigue una función trigonométrica tipo seno. Esta es la forma más eficiente y práctica de producir energía eléctrica mediante alternadores. Sin embargo hay ciertas aplicaciones en las que se utilizan otras formas de onda, como la onda cuadrada o la onda triangular.

La corriente continua es aquella que mantiene su valor de tensión constante y sin cambio de polaridad.

¿Qué es la frecuencia de una corriente alterna?

La frecuencia es la cantidad de ciclos de la onda senoidal que se producen en una unidad de tiempo.

La curva senoidal representa la variación de la tensión en una corriente alterna. La frecuencia de la misma corriente es la cantidad de vueltas o ciclos que da el radio del círculo trigonométrico en una unidad de tiempo.

Frecuencias habituales

La frecuencia del sistema eléctrico varía según el país y, a veces, dentro de un país.

La mayoría de la energía eléctrica se genera a 50 o 60 Hertz. Algunos países tienen una mezcla de suministros de 50 Hz y 60 Hz.

Una baja frecuencia facilita el diseño de motores eléctricos. Especialmente para aplicaciones de elevación, trituración y laminación. Estos motores requieren una gran velocidad de giro. También es beneficioso para motores de tracción de tipo conmutador para aplicaciones como ferrocarriles.

Sin embargo, la baja frecuencia también causa un parpadeo notable en las lámparas de arco y las bombillas incandescentes. El uso de frecuencias más bajas también proporcionó la ventaja de pérdidas de impedancia más bajas, que son proporcionales a la frecuencia.

Efectos de las altas frecuencias

Una corriente continua fluye uniformemente a través de la sección transversal de un cable uniforme. En una corriente alterna de cualquier frecuencia, la carga eléctrica es forzada lejos del centro del cable, hacia su superficie exterior. Esto se debe a que la aceleración de una carga eléctrica en una corriente alterna produce ondas de radiación electromagnética. 

Estas ondas cancelan la propagación de la electricidad hacia el centro de los materiales con alta conductividad. Este fenómeno se llama efecto pelicular.

A frecuencias muy altas, la corriente ya no fluye en el cable. La corriente fluye en la superficie del cable dentro de un grosor con poca profundidad de la corteza.

La profundidad de la corteza es el grosor al que se reduce la densidad de corriente en un 63%. Incluso a frecuencias relativamente bajas utilizadas para la transmisión de potencia (50 Hz - 60 Hz), la distribución no uniforme de la corriente todavía se produce en conductores suficientemente gruesos.

Por ejemplo, la profundidad pelicular de un conductor de cobre es de aproximadamente 8,57 mm a 60 Hz. Por esta razón, los conductores de alta corriente generalmente son huecos. Así se ahorra en masa y costo.

Dado que la corriente tiende a fluir en la periferia de los conductores, se reduce la sección transversal efectiva del conductor. Esto aumenta la resistencia de corriente alterna efectiva del conductor, ya que la resistencia es inversamente proporcional al área de la sección transversal.

La resistencia de corriente alterna a menudo es muchas veces mayor que la resistencia de corriente continua. esta diferencia causa una pérdida de energía mucho mayor debido al calentamiento óhmico.

Conversión de alterna a continua

La corriente alterna se puede pasar con facilidad a corriente continua. La continua no tiene esta facilidad. Precisamente, esta es la razón del uso generalizado de este tipo de corriente.

Para convertir corriente continua en alterna, la elevación de la tensión se logra conectando dinamos en serie. Esta técnica es muy poco práctica comparado con la alterna que cuenta con un transformador, que permite elevar la tensión de una forma eficiente.

La energía eléctrica viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo. Dado que la sección de los conductores de las líneas eléctricas depende de la intensidad, mediante un transformador se puede elevar la tensión hasta altos valores. Corriente eléctrica de alta tensión. Al aumentar la tensión disminuye la intensidad de corriente.

La gran ventaja de distribuir la corriente a alta tensión es que la electricidad se puede distribuir a largas distancias se con bajas intensidades. Esto reduce las pérdidas energéticas provocadas:

  • El efecto Joule.

  • La histéresis.

  • Las corrientes de Foucault.

És habitual que en las instalaciones de energía solar fotovoltaica se utilice un convertidor de corriente continua a corriente alterna para que la energía generada pueda ser suministrada a la red.

Distribución de electricidad

En Europa, la electricidad se distribuye en forma de corriente alterna sinusoidal a una frecuencia constante de 50 Hz.

El uso de este tipo de corriente se debe a:

  • El transporte de altas potencias eléctricas es muy eficiente si se lleva a cabo a altos voltajes. Los altos voltajes se alcanzan con bastante facilidad con el uso de transformadores.

  • Los alternadores son más simples. También tienen mayor eficiencia que las dinamos.

  • En corriente continua no es posible explotar las ventajas de un sistema trifásico. Casi todos los dispositivos electrónicos de consumo operan en corriente continua. A pesar de ello, esta conversión se puede lograr fácilmente por medio de un rectificador simple.

Por otro lado, es posible obtener corriente eléctrica alterna de la corriente continua. Los inversores de corriente pueden generar esta conversión y suministrar la corriente en parámetros apropiados de frecuencia, forma de onda y voltaje.

Historia de la corriente alterna

En los orígenes industriales de uso de la electricidad en el siglo XIX se utilizó corriente continua. La corriente continua ofrece la ventaja de ser capaz de ser almacenada en las baterías.

Sin embargo, con la llegada de la corriente alterna por el científico Nikola Tesla el mundo se revolucionó de nuevo.

Expansión de la corriente alterna

La eficiencia de este nuevo tipo de corriente se debe a que puede reducir drásticamente las pérdidas de energía a grandes distancias gracias al aumento de la tensión eléctrica.

Esta característica permitió sobreponerse a la corriente continua de Thomas Edison.

La corriente alterna se extendió gracias a la utilización del transformador. El transformador permite llevar la diferencia de potencial (voltaje) a niveles muy altos (alta tensión) y la corriente a valores muy bajos.

De este modo, se mantiene la potencia se mantiene inalterada al transmitirla a grandes distancias.

Además, los motores eléctricos de corriente alterna son más confiables y eficientes que los motores eléctricos de corriente continua.

Actualmente en el mundo, la energía eléctrica alterna se distribuye en dos frecuencias, 50 Hz (Europa, Asia, África) y 60 Hz (América, parte de Japón) y diferentes voltajes.

Guerra de las corrientes

La guerra de las corrientes fue una serie de eventos que rodearon a la pugna motivada por la introducción de los sistemas de transmisión de energía eléctrica en los Estados Unidos. Sucedió entre el final de la década de 1880 y el comienzo de la década de 1890.

La pugna estaba motivada por la expectativa de los enormes beneficios que las grandes compañías esperaban obtener del rápido crecimiento del negocio del suministro de electricidad.

Los sistemas de corriente continua CC de la Compañía Edison y de corriente alterna CA de la Westinghouse Electric, (cuyo propietario era George Westinghouse) con sus respectivas ventajas e inconvenientes, se convirtieron en los protagonistas del enfrentamiento entre empresas.

Thomas Edison estaba en el bando de los defensores de la corriente continua. Por otro lado, el ingeniero Nikola Tesla era partidario de la corriente alterna.

A pesar de la popularidad de Edison y sus descubrimientos e inventos, fue la corriente alterna de Tesla la que ganó la batalla.

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Fecha publicación: 9 de agosto de 2016
Última revisión: 18 de abril de 2020