¿Qué es la corriente alterna? - Propiedades y características de la corriente alterna

En sus inicios, la corriente eléctrica era un avance tecnológico que le proporcionó al mundo un cambio radical. Al principio, toda la infraestructura se basaba en corriente continua, pero gracias a los aportes de Nikola Tesla, esto cambió totalmente. Tanto así, que el simple hecho de haber descubierto la frecuencia eléctrica para la corriente alterna y continua fue la base de toda la tecnología actual.

En esta oportunidad nos centraremos en conocer todos los aspectos más esenciales de la corriente alterna para la física. Partiremos desde su definición y la forma en cómo se genera, hasta cubrir temas cómo su funcionamiento, los tipos de corriente y algunas ventajas y desventajas de esta.

Definición de corriente alterna

La corriente eléctrica se puede definir como un tipo de energía el cual varía la magnitud de la frecuencia en función del tiempo. Es decir, que cada cierto periodo, la magnitud de la misma cambia, de tal forma que en un instante de tiempo es positiva, y luego pasa a ser negativa. Este ciclo se repite a lo largo del tiempo hasta que haya una perturbación o modificación de la energía, que haga que sus magnitudes cambien nuevamente.

Podemos decir que este tipo de corriente se caracteriza por cambiar su dirección, lo que quiere decir que no va en una misma dirección como ocurre con la corriente alterna. Un aspecto a tener en cuenta con la corriente alterna, es que esta cambia cada cierto tiempo, a diferencia de la corriente continua, que siempre tiene la misma magnitud y la misma dirección. Por ejemplo, si tenemos 5V, en corriente continua habrá dos valores posibles para la magnitud de su frecuencia, positiva y negativa. Por otro lado, para la corriente alterna, estos 5A siempre se mantendrán con la misma frecuencia a lo largo del tiempo.

Este simple hecho hace que en la corriente alterna, los 5V no sean constantes en el tiempo. Por lo tanto, y gracias a sus características cambiantes, en un instante de tiempo será 4V, en otro será 3V y así hasta volver a tener el valor inicial. A diferencia de la corriente directa, que siempre serán los 5V a menos que se le inyecte más energía y haga que este valor aumente. Ahora bien, para resumir todo esto en puntos muy específicos, mira la siguiente lista:

• La corriente alterna es cambiante y variable.
• Cuenta con una dirección cambiante.
• Su voltaje en un instante de tiempo es positivo, como también puede ser negativa.
• La mitad de la corriente alterna circula en un sentido, mientras que la otra mitad va en el sentido contrario.

Cabe mencionar que, a nivel gráfico, tanto la corriente continua como la alterna cuenta con una función trigonométrica que la representa. En el caso de la corriente directa, se representa mediante una línea recta, mientras que en la alterna es representada por una onda sinusoide. De hecho, es gracias a esta forma tan particular y cambiante, que podemos ver a simple vista que cuenta con una parte positiva y una negativa, además de tener acceso a otros parámetros, como la fase, la frecuencia y otras magnitudes de la corriente eléctrica alterna.

¿Cómo se genera la corriente alterna?

Luego de haber respondido al qué es la corriente alterna, ahora debes conocer cómo se produce o se genera esta. Esta logra generarse a partir de dispositivos especiales conocidos como alternadores. Esta es solo una de las diversas maneras de producir este tipo de corriente, pero es la más común y la más empleada en el campo de la electricidad y sus derivados. Ten en cuenta que el uso de una planta eléctrica de emergencia funciona de una forma un poco distinta, pero ya entenderás esto a medida que leas el artículo.

Ahora bien, otras de las formas en las que podemos conseguir obtener CA es mediante un dispositivo conocido como generadores básicos. Estos particularmente utilizan una sola bobina en el que hay imanes con dos polos magnéticos, además de que existe un único bucle o recorrido que viaja a través de un alambre rectangular. El principio que se esconde detrás de este equipo generador de electricidad es el de inducción magnética. De hecho, es por esta razón de que existe una bobina e imanes con polos magnéticos, puesto que el resultado de todo este proceso es corriente eléctrica.

Para entender un poco mejor el funcionamiento detrás de todo este proceso, consideremos los siguientes puntos clave:

• Se inyecta una corriente con ciertos valores al sistema.
• Hay tres alambres dentro del dispositivo.
• La corriente inducida al sistema recorre un alambre caliente.
• El segundo cable es neutro y debe encontrarse conectado a tierra. Esto hace que la corriente cuente con un camino de retorno que viaja a través del primer alambre.
• El último cable o alambre también está conectado a tierra, pero con la diferencia de que tiene partes metálicas a la que se encuentra unido. Esto con el objetivo de poder eliminar o reducir los riesgos de descarga eléctrica en el sistema o equipo.

¿Cuáles son las propiedades o características de la corriente alterna?

La principal característica, y quizás, la más importante, es que esta se encuentra asociada a la onda sinusoide. Es decir que, si queremos ver el comportamiento de la corriente eléctrica de forma gráfica, veremos una onda con las mismas características que la función seno en trigonometría. Es gracias a esta “simple” propiedad, que se pueden efectuar diferentes estudios en función de los parámetros que nos proporciona la misma. Es decir, no solo podemos conocer la frecuencia de la corriente alterna que esté circulando por un circuito, sino también su amplitud, su fase, su voltaje y demás magnitudes físicas-eléctricas.

La siguiente característica o propiedad se le atribuye a su eficiencia en cuanto emitir o transportar energía. Es decir, que, en comparación con la corriente continua, la alterna es mucho más eficiente en este aspecto. Sin embargo, esto solo aplica para redes locales o residenciales, puesto que, a gran escala o largas distancias, no es muy práctico enviar energía en corriente alterna, requiere más potencia y no resulta rentable.

Un aspecto súperimportante de la CA, es que esta resulta imposible almacenarla en baterías. Por ende, este tipo de almacenamiento de energía solo está limitado a la corriente continua. La buena noticia es que gracias a las propiedades de la corriente alterna, resulta más práctica y barata de producir. Esto se consigue con un alternador, generador o cualquier otro dispositivo que cumpla con la misma función.

En cuanto a la representación de la misma, se puede identificar mediante los símbolos o letras CA. Sin embargo, a nivel práctico, se suele utilizar un círculo con una onda dentro de la misma para hacer referencia a que se está trabajando con un circuito eléctrico con corriente alterna. Ante la presencia de la misma, podemos saber que hay una fase, una parte con magnitudes positivas y otra con partes negativas.

Por último, pero no menos importante, está la característica de que la corriente es variable en el tiempo. Por lo que nunca tendrá el mismo valor siempre. De hecho, esto hace que sea menos letal que la corriente alterna, así que es más segura y por tal razón, no te has muerto luego de tocar cables pelados mientras haces trabajos de electricidad. En caso de que te preguntes cómo es esto posible, es debido a que la corriente alterna dentro de un recinto, oficina, hogar y demás no es letal y el cuerpo humano, de cierta manera, lo puede soportar.

¿Qué es la potencia en corriente alterna?

Ya sea que estemos trabajando con un circuito eléctrico en CA o CC, la definición de la potencia sigue siendo la misma. Esta se define como la cantidad de energía que se genera o en su defecto, se disipa durante un periodo de tiempo determinado. Es decir, que cuando hacemos circular corriente a través de un sistema conductor, se está generando o disipando cierta cantidad de energía, a esto se le conoce como potencia y a nivel internacional, se representa con la letra W. Es importante tener en cuenta que potencia y diferencia de potencial son cosas distintas. Una viene expresada en Vatios (W) y la otra es tensión eléctrica o voltaje (V).

Uno de los aspectos más vitales a considerar con respecto a la potencia, es que todo dispositivo eléctrico o electrónico tiene la capacidad de “absorber” energía eléctrica. En tal caso, esto se representa como Wh, es decir, la cantidad de potencia que se absorbe por hora. Ahora bien, en caso de que quieras conocer la fórmula para calcular la potencia eléctrica en un sistema eléctrico, lo puedes hacer a través de la siguiente expresión: P = I*V. La “P” representa la potencia a calcular, mientras que la I y la V hacen referencia a la intensidad (A) y el voltaje presente (V). De hecho, esta es tan solo una forma de calcularla, puesto que hay dos fórmulas más.

¿Qué es un motor de corriente alterna?

Los motores de corriente alterna son dispositivos que funcionan a través de CA que circula a través de ellos. Se puede decir que se trata de dispositivos que toman la energía eléctrica y la convierten en energía mecánica o de rotación. La gran mayoría de estos motores funcionan bajo el mismo principio: un campo magnético que está presente.

Esto se hace posible gracias a la constitución del mismo. Es decir, que existe un electroimán que va girando a la misma velocidad que el campo inducido. A estos dispositivos se les conoce como motores síncronos. Claro, no todos funcionan de la misma manera, puesto que también hay equipos como los alternadores, que basan su funcionamiento bajo el principio de inducción.

¿Cómo funciona la corriente alterna?

Si nos basamos en el comportamiento gráfico de la corriente alterna, podemos intuir su funcionamiento. Al igual que en un sistema de corriente directa, hay un flujo de electrones a través de un medio conductor. En el caso de la CA, los electrones no se mantienen constantes en el tiempo, sino que cambian sus magnitudes en cada parte de su ciclo. En cuanto su funcionamiento como tal, lo podríamos resumir de la siguiente manera:

• Se necesita un sistema conductor.
• Se emplea un alternador o generador de CA
• Se hace fluir electrones a través del cable conductor.
• Los electrones cuentan con un comportamiento de vaivén
• Se produce tensión eléctrica y un consumo de energía.

¿Cuáles son los tipos de corriente alterna?

Siendo objetivos con este punto, solo existe un único tipo de corriente alterna. Ahora bien, dentro de esta, hay diferentes formas en las que se puede representar la CA. La forma más habitual y la más conocida es la que cuenta con la onda sinusoidal, el cual cuenta con la mayor implementación en todo el mundo y de cierta forma, es la estándar. Sin embargo, hay otras dos formas de la corriente alterna que cuenta con una forma triangular y otra cuadra. Sin embargo, no suelen tener tanta cobertura como la primera mencionada.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la corriente alterna?

En cuanto a sus ventajas, podemos mencionar las siguientes de la lista:

• Proporciona facilidad a la hora de producir generadores y motores con mayor índice de rentabilidad.
• Cuentan con un diseño menos complejo que los motores la corriente continua.
• Existen dispositivos como lo alternadores que permiten convertir la corriente alterna en continua con mayor facilidad.
• La magnetización desaparece ante la presencia de la CA, además que la polarización no supone un problema.
• La corrosión electrolítica disminuye significativamente.

Ahora bien, esta pese a ofrecer grandes ventajas, también cuenta con algunas desventajas que debes considerar, tales como las que mostraremos a continuación:

• Da paso a lo que se conoce como el efecto piel.
• El transporte de la energía en CA es más costoso a largas distancias.
• Los equipos eléctricos y electrónicos son más propensos a sufrir daños debido al cambio de polaridad
• Hay pérdidas de energía mientras la distancia recorrida se hace más grande.
• Las baterías tienen que ir en función de sus polos.

¿Qué diferencia hay entre la corriente alterna y directa?

La primera diferencia que podemos destacar, se trata de la dirección en ambos tipos de corriente. Por un lado, tienes a la CA donde la dirección de los electrones cambia, mientras que en la CC se mantiene constante todo el tiempo. Algo similar ocurre con la frecuencia, mientras que en la corriente alterna contamos con una frecuencia que varía en función de otros parámetros, esta misma magnitud en la corriente continua no existe, por lo tanto, es cero.

Un dato importante que marca la diferencia entre la CA y la CC, es que el factor de potencia para el primer caso es de 0 a 1, mientras que en el segundo caso siempre es cero. Por otro lado, la forma en cómo se producen cada una es distinta. Mientras que la corriente alterna se genera a través de alternadores y otros dispositivos, la corriente continua puede provenir de celdas fotovoltaicas, generadores, y baterías.

Ejemplos del uso de la corriente alterna

El ejemplo más simple que te podemos dar en este aspecto, para finalizar, es la red doméstica que hay en tu hogar. La corriente alterna al ser tan eficiente, resulta más práctico desplegar una red que funcione con corriente alterna en tu hogar. De lo contrario, las facturas de luz mensual serían muy elevadas. Del resto, todos los dispositivos electrónicos funcionan con corriente alterna en sus circuitos.

Pero lo curioso de todo esto, es que, al conectarlos a la red doméstica, estos reciben la energía en AC, luego ocurre el almacenamiento de la misma en sus baterías. Este último proceso se hace en CC y cuando se está utilizando el dispositivo, se emplea la corriente alterna. Como dato final, una soldadora utiliza CA por la diferencia de potencia que se genera cuando se está utilizando.