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Comprender el tema
La corriente alterna (CA) es una corriente eléctrica cuya polaridad e intensidad varían periódicamente con el tiempo, normalmente de forma sinusoidal. Este recurso explica sus magnitudes características, como el valor eficaz y la frecuencia, el comportamiento de circuitos con resistencias, bobinas y condensadores, y las razones por las que la CA domina el transporte y la distribución de energía eléctrica frente a la corriente continua.
Por qué se usa corriente alterna en la red eléctrica
La ventaja decisiva de la corriente alterna es que su tensión puede transformarse de forma sencilla y eficiente mediante transformadores, dispositivos sin partes móviles basados en la inducción electromagnética. Al elevar la tensión para el transporte, la intensidad disminuye para una misma potencia, y con ella se reducen las pérdidas por efecto Joule en los cables. Por eso las centrales generan CA, la elevan a cientos de miles de voltios para el transporte, y después la reducen progresivamente en subestaciones hasta los 230 V eficaces que llegan a los hogares europeos. La corriente continua, en cambio, es más difícil de transformar a gran escala, aunque se usa en enlaces de larga distancia y en electrónica.
Magnitudes eficaces y valores de la red doméstica
En CA, el valor instantáneo cambia constantemente, por lo que se emplea el valor eficaz o RMS: es el valor de corriente continua que produciría la misma disipación de calor en una resistencia. Para una señal sinusoidal, el valor eficaz equivale al valor máximo dividido por la raíz de dos. Así, la red doméstica europea de 230 V eficaces alcanza picos de unos 325 V. La frecuencia estándar en España y en la mayor parte de Europa es de 50 Hz, es decir, cincuenta ciclos por segundo, mientras que en América del Norte se usa habitualmente 60 Hz. Conviene distinguir siempre entre valor máximo, valor eficaz y valor medio, que en un ciclo completo sinusoidal es nulo.
Comportamiento de bobinas y condensadores
En un circuito de CA, los elementos reactivos no disipan energía como la resistencia, sino que la almacenan y la devuelven a la fuente cada ciclo. En una bobina ideal, la reactancia inductiva crece con la frecuencia y la intensidad se retrasa 90° respecto a la tensión; en un condensador ocurre lo contrario: la reactancia capacitiva disminuye con la frecuencia y la intensidad se adelanta 90°. La impedancia combina resistencias y reactancias vectorialmente, de modo que la intensidad total depende de la frecuencia. En un circuito RLC en serie existe una frecuencia de resonancia en la que las reactancias se cancelan y la impedancia es mínima, un principio usado en radios y filtros.
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Preguntas de repaso
¿Qué diferencia hay entre el valor máximo y el valor eficaz de una tensión alterna?
El valor máximo es la amplitud del pico de la onda sinusoidal, mientras que el valor eficaz (RMS) es el valor de tensión continua que produciría la misma potencia media en una resistencia. En una señal sinusoidal, el eficaz es el máximo dividido por raíz de dos: una red de 230 V eficaces tiene picos de aproximadamente 325 V.
¿Por qué se transporta la energía eléctrica a muy alta tensión?
Para una potencia dada, al aumentar la tensión disminuye la intensidad circulante. Las pérdidas por calentamiento en los cables dependen del cuadrado de la intensidad, así que elevar la tensión con transformadores reduce mucho esas pérdidas. Por eso la CA, fácil de transformar, domina el sistema eléctrico de transporte y distribución.
¿Qué ocurre con la intensidad en una bobina y en un condensador conectados a corriente alterna?
En una bobina ideal, la intensidad se retrasa 90° respecto a la tensión y su reactancia inductiva aumenta con la frecuencia. En un condensador, la intensidad se adelanta 90° y su reactancia capacitiva disminuye al crecer la frecuencia. Ambos elementos desfasan la corriente, a diferencia de la resistencia, donde tensión e intensidad están en fase.