¿Qué es la Corriente Alterna (CA)? Definición, ventajas y usos

AC y DC: significado

Antes de entender el significado de CA y CC (AC y DC en sus siglas en Ingles), es importante entender la corriente. La corriente eléctrica es el flujo de partículas cargadas a través de un conductor eléctrico. La unidad de corriente eléctrica es el amperio (A). En un circuito, pueden estar presentes portadores de carga positivos y negativos al mismo tiempo. Un flujo de portadores de carga positivos da lugar a la misma corriente que el flujo de portadores de carga negativos, pero en la dirección opuesta. Por convención, la dirección en la que fluyen los portadores de carga positivos se define como positiva. Esto significa que los portadores de carga negativos fluyen en la dirección opuesta. Otro término importante es voltaje o diferencia de potencial. Esto describe la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Es causada por la acumulación de carga eléctrica.

La corriente continua (CC) describe la corriente que fluye en un circuito en una dirección con muy poca variación. La corriente a través de una fuente de corriente continua es constante, al igual que el voltaje a través de una fuente de voltaje continuo. La CC se produce mediante fuentes como baterías y células solares. Por el contrario, la corriente alterna (CA) describe cuando el flujo de corriente cambia de dirección periódicamente. El voltaje en un circuito de CA también cambia de polaridad. La forma de un gráfico de CA suele ser una onda sinusoidal, donde la parte positiva representa el flujo de portadores de carga positivos y la parte negativa representa el flujo de portadores de carga negativos. La frecuencia de potencia describe la velocidad de un ciclo completo. En los EE. UU., esta frecuencia de potencia de CA es de 60 Hz, lo que significa que pasa por 60 ciclos por segundo.

Historia

La corriente continua fue producida por primera vez en 1800 por el físico italiano Alessandro Volta utilizando una batería que él mismo diseñó y construyó. En la década de 1870 y principios de la de 1880, la iluminación por arco se estaba volviendo común en las ciudades para el alumbrado público y en las fábricas. Estas se alimentaban con electricidad generada en centrales eléctricas. Posteriormente, en 1879, el inventor estadounidense Thomas Edison desarrolló la primera lámpara incandescente. En los años siguientes, Edison estableció una empresa de servicios públicos basada en el uso de corriente continua, para competir con la iluminación a gas. Un problema con la corriente continua era el rango de transmisión relativamente corto. Esto se debe a las pérdidas de energía en el sistema de transmisión.

La corriente alterna fue generada por primera vez por el fabricante de instrumentos francés Hippolyte Pixii en 1832, sin embargo, realizó ajustes a su instrumento de manera que produjera corriente continua, en particular la adición de un conmutador. La primera aplicación de la corriente alterna fue por parte de un neurólogo francés que la utilizó para la electroterapia en 1855. A fines de la década de 1870, se comenzó a trabajar para desarrollar sistemas de transformadores que pudieran “aumentar” o “reducir” el voltaje de la corriente alterna. Esta es una clara ventaja de la corriente alterna sobre la corriente continua y una de las razones por las que la corriente alterna se usa ampliamente.

En 1885, el inventor estadounidense George Westinghouse comenzó a trabajar para desarrollar un sistema de energía que funcionara con corriente alterna y que pudiera competir con el sistema de corriente continua de Edison. El rango de transmisión de la corriente alterna es mucho mayor que el de la corriente continua porque se puede transmitir a voltajes más altos. Por esta razón, Westinghouse pudo construir un sistema más grande que el de Edison. En 1887, el inventor serbio-estadounidense Nikola Tesla desarrolló un motor de inducción que funcionaba con corriente alterna. Al año siguiente, trabajó con Westinghouse Electric en formas de implementar la corriente alterna.

A finales de la década de 1880 y principios de la de 1890, la transmisión de energía de CA sustituyó oficialmente a la de CC en la transmisión de energía eléctrica. En 1893, Westinghouse Electric suministró electricidad a la Exposición Mundial de Chicago para demostrar el uso seguro, eficaz y altamente flexible de los sistemas de CA. Esto se consideró como la victoria de Westinghouse y la CA en la Guerra de las Corrientes.

Ventajas de la CA sobre la CC

Ahora que sabemos qué son la corriente alterna y la corriente continua, la pregunta es ¿por qué usamos corriente alterna en lugar de corriente continua? Esto se debe a que existen varias ventajas de la corriente alterna sobre la corriente continua. La mayor ventaja de la corriente alterna sobre la corriente continua es el uso de transformadores. Un transformador es un componente eléctrico que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro. Esto se hace utilizando corriente eléctrica alterna y bobinas separadas. La carga alterna en una bobina genera un campo magnético, que induce un voltaje en otra bobina. De esta manera, el voltaje de la corriente alterna se puede aumentar o disminuir dependiendo del tamaño de las bobinas.

Las aplicaciones iniciales de la transmisión eléctrica eran de alto voltaje. Los sistemas de iluminación de arco utilizaban voltajes superiores a 3000 V para alimentar múltiples lámparas conectadas. Sin embargo, muchas aplicaciones posteriores requieren voltajes más bajos. Los transformadores permitieron transmitir corriente alterna a altos voltajes, lo que implica mayores distancias de transmisión, y luego se podía “reducir” mediante un transformador para aplicaciones de bajo voltaje.

Otra ventaja de la corriente alterna es que la generación de energía es más barata y mucho más sencilla que la de la corriente continua. Los generadores eléctricos funcionan convirtiendo la energía mecánica en energía eléctrica. Un alternador es un tipo de generador eléctrico que utiliza una bobina giratoria y un campo magnético para inducir una corriente eléctrica. Esto crea naturalmente una corriente alterna que cambia de dirección con cada media rotación. Estos generadores son simples y no suelen requerir mantenimiento ni reparaciones.

La corriente alterna también tiene la ventaja de poder transmitir información. Las señales de información se pueden transmitir en una amplia gama de frecuencias de corriente alterna, lo que las hace útiles para las telecomunicaciones, la radiodifusión y el wifi.

¿Utilizamos CA o CC en nuestros hogares?

Como se mencionó, existen ventajas de la CA o la CC. Pero, ¿usamos CA o CC en nuestros hogares? La corriente eléctrica se transmite como CA porque los voltajes pueden aumentar o disminuir. Esto permite que la CA se transmita a través de las líneas eléctricas con menos pérdidas, lo que significa que puede transmitirse a mayor distancia que la CC. Por este motivo, se utiliza CA en las redes eléctricas que alimentan nuestros hogares.

La electricidad se genera en una central eléctrica a un voltaje determinado según el generador. Este voltaje se puede aumentar o disminuir con transformadores antes de transmitirse. Los voltajes domésticos suelen ser de unos pocos cientos de voltios. Por lo tanto, el voltaje transmitido se “reduce” a los voltajes utilizados en los hogares.

Caso en el que la CC es mejor que la CA

Si bien la corriente alterna tiene una gran ventaja sobre la corriente continua para la transmisión de energía, existen algunas aplicaciones para las que la corriente continua es más adecuada. La corriente continua se produce en baterías y celdas de combustible. Esto significa que la corriente continua es más adecuada para aplicaciones en las que la portabilidad es clave. Los artículos personales, como teléfonos celulares, computadoras portátiles y relojes, funcionan con corriente continua.

La CC también es intrínsecamente compatible con las fuentes de energía renovables, como la energía solar. La generación de energía a partir de estas fuentes tiende a ser intermitente y requiere almacenamiento. La mayoría de las tecnologías de almacenamiento de energía se basan en CC. También es posible utilizar CC para el control de velocidad en aplicaciones como los coches de control remoto. Esto se debe a que los motores de CC se pueden variar con un control mucho más preciso que los motores de CA.

Las aplicaciones de alto voltaje, como las líneas de transmisión de larga distancia, también son adecuadas para la CC. Las líneas de transmisión eléctrica de CC de alto voltaje se utilizan para transmitir energía entre redes eléctricas que no están sincronizadas o que funcionan con frecuencias diferentes. Tienen un costo menor y menores pérdidas que un sistema de transmisión de CA equivalente.

Resumen de la lección

La corriente eléctrica describe el flujo de portadores de carga en un circuito, que puede ser positivo o negativo. La corriente continua (CC) describe la corriente que fluye en una dirección. La corriente alterna (CA) describe la corriente que cambia de dirección periódicamente. La polaridad del voltaje también cambia en los circuitos de CA. La frecuencia de la energía describe la velocidad a la que esto ocurre; en los EE. UU. es de 60 Hz.

A finales del siglo XIX, hubo un desacuerdo sobre cuál era mejor para un uso generalizado; esto se conoció como la Guerra de las Corrientes. Thomas Edison creía que la CC era mejor, mientras que George Westinghouse creía que la CA era mejor. En 1893, Westinghouse utilizó la CA para suministrar electricidad a la Feria Mundial de Chicago.

Las ventajas de la CA sobre la CC incluyen un mayor rango de transmisión eléctrica, generación de energía sencilla , alto voltaje y sistemas multifásicos. Esto significa que se puede utilizar en productos como electrodomésticos, bombillas incandescentes y fluorescentes, y para la transmisión de información. Por otro lado, la CC es más adecuada para aplicaciones como el almacenamiento de energía y los controles de velocidad variable.