AC/DC: No es sólo una banda, es cómo se electrifica el mundo


La electricidad se divide en dos tipos de corriente: alterna y continua. La corriente alterna alterna alterna su polaridad muchas veces por segundo, mientras que la corriente continua permanece constante e invariable.

La electricidad que proviene de la pared es corriente alterna, mientras que la electricidad de una batería es corriente continua. Pero no son sólo los dispositivos alimentados por baterías los que utilizan corriente continua: casi todos los dispositivos electrónicos convierten la CA de su pared en CC utilizando un dispositivo llamado rectificador.

La constancia de la corriente continua es esencial para el funcionamiento de dispositivos como los ordenadores, que requieren un estado estable para comparar los ceros y unos digitales que hacen que el sistema funcione.

¿Qué es la electricidad?

La electricidad es el flujo de electrones a través de un material conductor como un alambre metálico. Los electrones chocan entre sí en una larga cadena, lo que provoca un movimiento general de electrones por el cable. Este movimiento de los electrones a través del conductor crea electricidad, así como un campo magnético. Esa energía eléctrica alimenta todo en su vida con un enchufe o un interruptor de «encendido».

La electricidad tiene tres componentes principales que nos dicen cuán poderosa es la corriente. Estos tres atributos son voltaje, corriente y resistencia. El voltaje nos dice cuán poderoso es el flujo eléctrico, la corriente nos dice cuán rápido está fluyendo la electricidad, y la resistencia nos dice cuán difícil es para los electrones fluir a lo largo de nuestro conductor. Esta definición generalizada no es lo suficientemente precisa para un libro de texto, pero es lo suficientemente completa para los propósitos de este libro.

La diferencia entre CA y CC

Tanto la corriente alterna (AC) como la corriente continua (DC) tienen voltaje, corriente y resistencia. Es la forma en que fluye la corriente lo que marca la diferencia.

La corriente alterna fluye rápidamente hacia delante y hacia atrás, invirtiendo su polaridad entre 50 y 60 veces por segundo. Esto choca inmediatamente con una comprensión intuitiva: Si los electrones están entrando y luego volviendo a salir, ¿cómo pueden dar energía a algo?

Sin embargo, no es la acumulación de electrones lo que crea energía. Los electrones no tienen un destino que necesiten alcanzar antes de que se cree la energía. Es el movimiento de los propios electrones el que crea la energía eléctrica. Así como el agua que fluye a través de una tubería crea una fuerza sin importar la dirección, los electrones que fluyen a través de un alambre crean electricidad.

Onda sinusoidal ideal de corriente alterna La onda sinusoidal ideal de corriente alterna.SparkFun / CC BY-SA 4.0

DC, por otro lado, no se alterna en absoluto. Bajo condiciones ideales, es una corriente constante sin cambios en el voltaje con el tiempo. Mientras que la CC convertida de CA con un rectificador es a menudo una aproximación de esta línea estable, definitivamente no se invierte como la CA. Si visualizamos la corriente continua como flujo de agua, se crea una tasa constante de movimiento en una sola dirección.

Diagrama lineal de tensión continua Un diagrama lineal de tensión continua.SparkFun / CC BY-SA 4.0

¿Para qué se utilizan la CA y la CC?

Gracias a sus diferentes naturalezas, la CA y la CC tienen diferentes usos.

La mayoría de los motores eléctricos del mundo funcionan con corriente alterna. En estos motores, la rápida inversión de tensión de la corriente se utiliza para invertir rápidamente la polaridad de un imán hacia adelante y hacia atrás. Esta rápida inversión de polaridad hace que un alambre dentro de los imanes gire, creando una fuerza de giro que alimenta al motor.

Visualización del motor alimentado por CA con armadura e imanes Visualización del motor alimentado por CA con armadura e imanes.

La CA también se utiliza para la transmisión de potencia. El voltaje de la CA es relativamente fácil de cambiar, por lo que es una mejor opción para la transmisión de largo alcance que la corriente continua. La CA puede ser enviada a enormes voltajes a través de los cables, lo que resulta en muy pocas pérdidas en su camino hacia el cliente.

Al llegar, el voltaje se reduce drásticamente de unos 765.000 voltios a unos 110-220 voltios más manejables y se envía a su casa. La corriente continua no puede lograr transformaciones de voltaje tan dramáticas sin pérdidas de potencia mucho mayores.

La corriente continua se utiliza normalmente para alimentar dispositivos más pequeños y delicados. Toda la electrónica de consumo, desde su tableta hasta su PC, funciona con corriente continua, al igual que todo lo que funciona con baterías.

Estos dispositivos no sólo se benefician de la corriente continua: simplemente no pueden funcionar en corriente alterna. Los dispositivos que funcionan en 1s y 0s (como las computadoras) necesitan un nivel de voltaje sólido como una roca para distinguir entre una señal alta, que representa un uno, y una señal baja, que representa un cero. Con la corriente continuamente cambiante de la CA, los dispositivos electrónicos no tienen un estado estable para usar para la comparación. Sin una corriente estable, esos dispositivos no podrían funcionar. Dado que la CA cambia constantemente, no puede proporcionar un nivel de comparación estable para la electrónica.

Tanto la potencia de CA como la de CC se utilizan ampliamente en diferentes tipos de dispositivos, desde refrigeradores hasta computadoras. Algunos dispositivos pueden incluso usar ambos, usando CA para alimentar un motor y CC para alimentar una pantalla táctil. Uno no es mejor que el otro, sino simplemente diferente.

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