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Manual
de referencia
Cuarta
parte: Electricidad
Tensión
Para generar una corriente eléctrica a través de
un cable es necesario tener una diferencia de tensión
entre los dos extremos del cable - al igual que si quiere hacer
que el aire se mueva a través de un conducto, necesita
tener una diferencia de presión entre los dos extremos
del conducto.
Si
dispone de una gran diferencia de tensión, puede transportar
grandes cantidades de energía por segundo a través
del cable, es decir, puede transportar grandes cantidades de
potencia. (Recuerde que potencia = energía por unidad
de tiempo, ver la página sobre definiciones
de energía y de potencia.)
Corriente
alterna
La electricidad que proviene de una batería es corriente
continua (CC), es decir, los electrones circulan en una única
dirección. Sin embargo, la mayoría de las redes
eléctricas del mundo son de corriente alterna (CA).
Una
de las razones para el uso de la corriente alterna es que resulta
bastante barato aumentar o disminuir su voltaje, y cuando se
desea transportar la corriente a largas distancias se tendrá
una menor pérdida de energía si se utiliza la alta
tensión. Otra de la razones por la que se utiliza corriente
alterna es que resulta difícil y caro construir disyuntores
(interruptores) para altas voltajes de CC que no produzcan chispas
enormes.
Frecuencia
de red
Con una corriente alterna en la red eléctrica la corriente
cambia de dirección muy rápidamente, tal como se
ilustra en el gráfico de arriba: la corriente doméstica
en casi todo el mundo es una corriente alterna de 230 voltios
y 50 ciclos por segundo = 50 Hz (el "hercio" debe su
nombre al físico alemán H.R. Hertz (1857-1894)).
Al número de ciclos por segundo también se le llama
frecuencia de la red. En América la corriente es de 130
V con 60 ciclos por segundo (60 Hz).
En
un sistema a 50 Hz un ciclo completo dura 20 milisegundos (ms),
es decir, 0'020 segundos. En ese tiempo la tensión recorre
realmente un ciclo completo entre +325 V hasta -325 V. La razón
por la que decimos que es un sistema a 230 voltios es que la
energía eléctrica por segundo (la potencia) en
promedio es equivalente a la que se obtendría de un sistema
de CC a 230 voltios.
Como puede ver en el gráfico, la tensión
tiene una bonita variación suave. Este tipo de forma de
onda se llama curva sinusoidal, debido a que puede obtenerse
a partir de la fórmula matemática.
tensión = vmax * sin(360
* t * f),
donde vmax es la máxima tensión (amplitud), t es el tiempo medido
en segundos, y f es la frecuencia en hercios, en nuestro caso f = 50. 360 es el número
de grados alrededor de una circunferencia. (Si prefiere medir
los ángulos en radianes, sustituya 360 por 2*pi).
Fase
Dado que la tensión en un sistema de corriente alterna
oscila continuamente arriba y abajo, no puede conectarse a red
de forma segura un generador a menos que la corriente del generador
oscile exactamente con la misma frecuencia, y vaya exactamente
"al paso" con la red, es decir, que la duración
de los ciclos de tensión del generador coincidan exactamente
con los de la red. Ir "al paso" con la red se suele
denominar estar en fase con la red.
Si
las corrientes no están en fase, habrá una gran
sobretensión que provocará enormes chispas, que
a la larga causarán daños al circuito disyuntor
(el interruptor), y/o al generador.
En
otras palabras, la conexión de dos líneas activas
de CA es como saltar a un balancín en movimiento. Si no
lleva exactamente la misma velocidad y dirección que el
balancín, tanto usted como los que ya están en
el balancín probablemente resulten malparados.
La
página sobre cuestiones
sobre calidad de potencia explica cómo hacen los aerogeneradores
para conectarse a red de forma segura.
Corriente
alterna y electromagnetismo
Para aprender sobre electromagnetismo, empiece con las siguientes
páginas.
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