TENSIÓN ALTERNA Y ONDA SENOIDAL

     Hasta ahora henos mencionado la existencia de una tensión continua y una alterna. La denominación utilizada es corriente continúa (CC) y corriente alterna (CA) y al referirnos a las tensiones sería VCC y VCA (tensión en corriente continua y tensión en corriente alterna respectivamente).

       Sabemos que la corriente continua no cambia siempre permanece constante en sus valores y en su polaridad, es decir, siempre la corriente viajará desde el polo positivo al negativo (el sentido convencional de la corriente). [recordemos que el sentido real de la corriente es de negativo a positivo pero usaremos el sentido convencional] 

        Veamos el ejemplo mediante  una gráfica:

    Vemos que el valor de V (tensión) se representa con una línea recta que es constante y no cambia a medida que pasa el tiempo. El sentido tampoco cambia. Se considera que si la fuente de CC es perfecta la magnitud siempre será constante. 

    En el caso de que la fuente de CC sea una batería podremos medir y observar que la tensión va disminuyendo debido a la descarga que sufre al ser usada. Pero jamas cambiará sentido siempre viajará de positivo a negativo.

La corriente alterna CA

    Imaginar como es la tensión y corriente continua es fácil ¿Pero que ocurre con la tensión y corriente alterna? 

    Como su nombre lo indica, la tensión y la corriente son variables (de allí el nombre alterna o alternada). Dicho de forma mas específica, los valores de tensión y corriente van a cambiar a medida que pasa el tiempo (habiendo máximos y mínimos) y además también van a cambiar de sentido (en unos momentos serán positivos y en otros negativos). 

    La razón de por qué es así tiene que ver con los generadores que producen la energía eléctrica. Al ser máquinas rotativas trabajan en ciclos que se corresponden con su forma circular que abarca 360° (el ángulo de un circulo). 

    Veamos unos ejemplos animados:

    Sin entrar por ahora en detalles, observamos que el generador, debido a su construcción, cada vez que gira nos entrega un voltaje que cambia progresivamente entre un valor máximo y un mínimo. Podemos agregar que mientras mas rápido gire menos se va notar el cambio. 

    Veamos ahora unas gráficas de una tensión alterna:

    Vemos como se movería la corriente eléctrica de acuerdo al ciclo alterno cambiando siempre de sentido. El dibujo que representa el comportamiento de la CA se llama forma de onda  y en este caso particular la forma de onda es senoidal.

        

Ahora veremos en otro gráfico y algunas características importantes:

•     Observamos que hay un valor máximo positivo y un valor máximo negativo (pico positivo y pico negativo). Los podemos denominar VP (Valor Pico) y tendremos entonces VP y -VP.
•     Observamos también que existe un valor T. T es un tiempo y se lo llama periodo. El periodo es justamente el tiempo que tarda el generador en completar un ciclo de generación. En este caso tarda 20 ms (20 milisegundos) con lo cual (haciendo cuentas) serían 50 ciclos en un segundo.
•     No podemos hablar del periodo T sin hablar de la frecuencia f porque justamente conociendo ese tiempo podremos conocer la frecuencia que se puede calcular así:

  
• Según el ejemplo el periodo T = 20 ms podemos escribirlo como T =  0,02 s entonces:

  

    Y es así porqué dijimos que el generador hace 50 ciclos que se corresponden con 50 vueltas en un segundo. La frecuencia justamente dependerá de la velocidad con la gire el generador. Mientras mas rápido, mas frecuencia. Sin embargo por una razón práctica se mantiene siempre una frecuencia de 50/60 ciclos en un segundo.  

• En cuanto a la frecuencia, esta se mide en Hertz o Hertzios (Hz) que es justamente la cantidad de ciclos en un segundo por eso 50 ciclos por segundo son 50 Hz. La frecuencia que se emplea en nuestro país es de 50 Hz.

• El valor pico a pico es el resultado de una diferencia entre el valor pico positivo y el valor pico negativo: 

• Vpp = Vp - (-Vp) = 2*Vp.

• Los valores instantáneos son valores que toma la onda a medida que pasa el tiempo eso se puede calcular mediante una fórmula que usa la función seno:

• V = Vp*sen(2π*f*t) siendo f la frecuencia y t un tiempo que va de 0 s hasta el valor máximo que dura el periodo (0,02 s por ejemplo).
• V = Vp*sen (α )siendo alfa (α) un ángulo entre 0° y 360°.

• El valor eficaz de la tensión Vef o también llamado Vrms es un  valor medio cuadrático que vendría a ser el valor de la tensión alterna  que es aprovechada eficazmente para realizar un trabajo útil (encender una lámpara, hacer funcionar un motor, una estufa, etc). Ese valor se puede calcular mediante una formula también:

    Por ejemplo si el valor pico Vp es de 311V el valor eficaz Vrms = 311V * 0,707 = 219,87V. Como vemos de ello surge el hecho de que digamos que el voltaje de nuestros domicilios es de 220 voltios aunque en realidad nos estaríamos refiriendo al valor eficaz de la tensión alterna que utilizamos en nuestros inmuebles.

   

     Quedarían explicar algunos conceptos relacionados con la generación de la tensión alterna con lo que quedarían mas claro la formula de la tensión instantánea V.

Fuente: Pablo Alcalde San Miguel / Año: 2003 / Electrotecnia, 4a Edición, 2a Reimpresión / Edit. Thomson-Paraninfo/ Madrid, España