La diferencia de la corriente alterna con la corriente continua, es que la corriente continua circula sólo en un sentido. La corriente alterna (como su nombre lo indica) circula por durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante. Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y la usamos para alimentar la TV, el equipo de sonido, la lavadora, la refrigeradora, etc.En el siguiente gráfico se muestra el voltaje (que es también alterno) y tenemos que la magnitud de éste varía primero hacia arriba y luego hacia abajo (de la misma forma en que se comporta la corriente) y nos da una forma de onda llamada: onda senoidal.
Hisotria
A partir de los trabajos iniciales de físico Nikola Tesla, el también físico Guillermo Stanley, diseñó, en 1885, uno de los primeros dispositivos prácticos para transferir la CA eficientemente entre dos circuitos eléctricamente aislados. Su idea fue la de arrollar un par de bobinas en una base de hierro común, denominada bobina de inducción. De este modo obtuvo lo que sería el precursor del actual transformador. El sistema usado hoy en día fue ideado fundamentalmente por Nikola Tesla, y pronto perfeccionado por George Westinghouse, Lucien Gaulard, Juan Gibbs y Oliver Shallenger entre los años a 1881 a 1889. Estos sistemas superaron las limitaciones que aparecían al emplear la corriente continua (CC), según se pusieron de manifiesto en el sistema inicial de distribución comercial de la electricidad, utilizado por Thomas Edison.
La primera transmisión interurbana de la corriente alterna ocurrió en 1891, cerca de Telluride, Colorado, a la que siguió algunos meses más tarde otra en Alemania. A pesar de las notorias ventajas de la CA frente a la CC, Thomas Edison siguió abogando fuertemente por el uso de la corriente continua, de la que poseía numerosas patentes (véase la guerra de las corrientes). Utilizando corriente alterna, Charles Proteus Steinmetz, de General Electric, pudo solucionar muchos de los problemas asociados a la producción y transmisión eléctrica.
Corriente alterna vs. Continua
La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua.
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 de transporte de energía eléctrica dependen de la intensidad, podemos, mediante un transformador, elevar el voltaje hasta altos valores (alta tensión). Con esto la misma energía puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas pérdidas por causa del efecto Joule. Una vez en el punto de utilización o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o doméstico de forma cómoda y segura.
Las matemáticas y la CA senoidal
Algunos tipos de ondas periódicas tienen el inconveniente de no tener definida su expresión matemática, por lo que no se puede operar analíticamente con ellas. Por el contrario, la onda senoidal no tiene esta indeterminación matemática y presenta las siguientes ventajas:
La función seno está perfectamente definida mediante su expresión analítica y gráfica. Mediante la teoría de los números complejos se analizan con suma facilidad los circuitos de alterna.
Las ondas periódicas no senoidales se pueden descomponer en suma de una serie de ondas senoidales de diferentes frecuencias que reciben el nombre de armónicos. Esto es una aplicación directa de las series de Fourier.
Se pueden generar con facilidad y en magnitudes de valores elevados para facilitar el transporte de la energía eléctrica.
Su transformación en otras ondas de distinta magnitud se consigue con facilidad mediante la utilización de transformadores.
¿Por qué se utiliza?
Las primeras fuentes de energía eléctrica que usaron ampliamente proporcionaban corriente directa. Pero, mientras mejor se conocían las características de la corriente alterna, ésta fue sustituyendo a la corriente directa como la forma de energía más usada en el mundo. Actualmente, de toda la energía que se consume en el mundo, cerca del 90% es de corriente alterna. En Estados Unidos este porcentaje es aún mayor. Es cierto que aun allí hay colonias en las ciudades más antiguas en donde todavía se usa energía eléctrica de c-c; sin embargo, también en estas colonias se está cambiando gradualmente a c-a.
¿ Cuáles son las razones de este cambio? ¿ Por qué es nueve veces mayor el consumo de energía de c-a que de c-c? Básicamente, hay dos razones para esto. Una de ellas es que, por lo general, la c-a Sirve para las mismas aplicaciones que la c-c y, además, es más fácil y barato transmitir c-a desde el punto donde se produce hasta el punto donde se consumirá. La segunda razón para el amplio uso de la c-a es que con ella se pueden hacer ciertas cosas y sirve para ciertas aplicaciones en las cuales la c-c no es adecuada.
No debe pensarse que se dejará de usar la c-c y que toda la electricidad utilizada será de c-a. Hay muchas aplicaciones en donde sólo la c-c puede efectuar la función deseada, especialmente en el interior de equipo eléctrico.
Transmision de potencia eléctrica de corriente alterna
En un circuito eléctrico ideal, toda la energía producida por la fuente, la carga la convertirá en alguna forma útil, por ejemplo luz o calor. Sin embargo, en la práctica, es imposible construir un circuito ideal. Parte de la energía que procede de la fuente se consume en los conductores de interconexión del circuito y parte se consume dentro de la misma fuente de potencia. Este consumo de energía fuera de la carga es energía desperdiciada o potencia desperdiciada, por lo que su valor debe mantenerse al mínimo posible. La mayor parte de estas pérdidas de potencia son en forma de calor generado cuando la corriente del circuito fluye a través de la resistencia en el alambrado y la resistencia interna de la fuente.
Según lo estudiado en el volumen 2, se recordará que estas resistencias generalmente son muy bajas y que, en consecuencia, las pérdidas de potencia serán muy pequeñas. No obstante, la excepción importante a esto ocurre cuando el alambrado entre la fuente y la carga es muy largo, corno en el caso de la transmisión de potencia eléctrica desde las estaciones generadoras hasta los usuarios Estas líneas de fuerza eléctrica con las que el lector seguramente está familiarizado, pueden tener longitudes de cientos de kilómetros. Aun un alambre de cobre de gran diámetro, cuya resistencia es muy baja. Tiene una resistencia total considerable cuando se trata de cientos de kilómetros. Podría usarse el alambre de plata, que tiene la resistencia más baja de todas, pero esto no reduciría sustancialmente la resistencia total y su costo sería excesivo.
¿Cómo pueden entonces, transmitirse grandes cantidades de potencia eléctrica a través de grandes distancias sin grandes pérdidas en las líneas de transmisión? Esto no se puede hacer con c-c. Sin embargo, es relativamente fácil lograrlo con c-a.
