Corriente eléctrica

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Corriente Eléctrica
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Corriente eléctrica. No es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de Fuerza Electromotriz (FEM).

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Generación de Corriente Eléctrica

Hay distintas maneras de generar una corriente eléctrica, en el planeta en si la naturaleza es una gran portadora de energía, desde la fotosíntesis, las olas, el sol, el aire, etc. El cuerpo humano también es generador de corriente eléctrica ejemplo de ello son los llamados toques que se producen cuando se toca algún otro cuerpo que genere electricidad.

1. Energía solar:La energía solar viene directamente del sol. Esta energía maneja las estaciones del año y el clima, ayuda prácticamente a toda la vida en la tierra. El calor y la luz provienen del sol, las fuentes basadas en energía solar tales como, el viento y la fuerza de las olas, la hidroelectricidad y la biomasa, se suma a la mayoría de las corrientes disponibles de energía renovable.

Las tecnologías de energía solar, atrapan la energía del sol para fines prácticos, estas tecnologías datan desde principios de los griegos, los nativos americanos y los chinos, quienes calentaban sus edificios orientándolos hacia el sol.

Las tecnologías solares modernas nos proveen de calor, luz y electricidad. La potencia del sol se utiliza como un sinónimo de energía solar o mas específicamente se refiere a la conversión de la luz del sol en electricidad. Esto puede hacerse de dos maneras, a través del efecto fotovoltaico o por calor transferido a un fluido para producir vapor que manejara un generador.

2. Celdas fotovoltaicas: Una celda fotovoltaica es un diodo semiconductor especializado que convierte la luz visible en corriente directa. Algunas celdas fotovoltaicas pueden tambien convertir los rayos infrarrojos o la radiacion ultravioleta en electricidad las celdas PV son parte integral de los sistemas de energia solar los cuales estan incrementandose de manera importante como fuentes alternativas de utilidad de energia.

La primer celda PV fue creada de silicon combinado, o contaminado con otros elementos que afectan la conducta de los electrones o los huecos(la ausencia de electrones en los atomos). Otros materiales como diseleneo de indio y cobre(CIS),teluro de cadmio(CDTE), arseniuro de galio(GAAS) se han desarrollado para usarse en las celdas PV.

3. Energía eólica: Es la energia obtenida del viento es decir, aquella que se obtiene de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire y así mismo las vibraciones que el aire produce.

4. Central hidroeléctrica: Es aquella que se utiliza para la generación de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energia potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la central. El agua se lleva por una tubería de descarga a la sala de máquinas de la central, donde mediante enormes turbinas hidraulica se produce la generación de energia electrica en alternadores.

5. Energía mareomotriz: Se debe a las fuerzas de atracción gravitatoria entre la Luna, la Tierra y el Sol. La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del Sol sobre las masas de agua de los mares.

6. Central termoeléctrica: Una central termoelectrica es una instalacion industrial empleada para la generación de energia electrica a partir de la energia liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustion de algun combustible fosil como petroleo, gas natural o carbon.

Tipos de Corriente Eléctrica

En la práctica, los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes son: corriente directa (CD) o continua y corriente alterna (CA). La corriente directa circula siempre en un solo sentido, es decir, del polo negativo al positivo de la fuente de fuerza electromotriz (FEM) que la suministra. Esa corriente mantiene siempre fija su polaridad, como es el caso de las pilas, baterías y dinamos.

La corriente alterna se diferencia de la directa en que cambia su sentido de circulación periódicamente y, por tanto, su polaridad. Esto ocurre tantas veces como frecuencia en hertz (Hz) tenga esa corriente. A la corriente directa (C.D.) también se le llama corriente continua (C.C.).

La corriente alterna es el tipo de corriente más empleado en la industria y es también la que consumimos en nuestros hogares. La corriente alterna de uso doméstico e industrial cambia su polaridad o sentido de circulación 50 ó 60 veces por segundo, según el país de que se trate. Esto se conoce como frecuencia de la corriente alterna.

En los países de Europa la corriente alterna posee 50 ciclos o hertz (Hz) por segundo de frecuencia, mientras que los en los países de América la frecuencia es de 60 ciclos o hertz.

Relación existente entre la intensidad y la densidad de corriente

Se denomina corriente eléctrica al flujo de carga eléctrica a través de un material sometido a una diferencia de potencial Históricamente, se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo.

Sin embargo, posteriormente se observó, gracias al efecto Hall que en los metales los portadores de carga son electrones, con carga negativa, y se desplazan en sentido contrario al convencional.

A partir de la corriente eléctrica se definen dos magnitudes: la intensidad y la densidad de corriente. El valor de la intensidad de corriente que atraviesa un circuito es determinante para calcular la sección de los elementos conductores del mismo.

  • La intensidad de corriente
  • En una sección dada de un conductor
  • Se define como la carga eléctrica
  • Que atraviesa la sección en una unidad de tiempo
  • Si la intensidad de corriente es constante, entonces..

La densidad de corriente: Es la intensidad de corriente que atraviesa una sección por unidad de superficie de la sección.

Corriente continua

Rectificador de corriente alterna en continua, con puente de Gratz. Se emplea cuando la tensión de salida tiene un valor distinto de la tensión de entrada.

Se denomina [[corriente continua]] CC en español, en inglés DC, de Direct Current al flujo de cargas eléctricas que no cambia de sentido con el tiempo. La corriente eléctrica a través de un material se establece entre dos puntos de distinto potencial.

Cuando hay corriente continua, los terminales de mayor y menor potencial no se intercambian entre sí. Es errónea la identificación de la corriente continua con la corriente constante ninguna lo es, ni siquiera la suministrada por una batería. Es continua toda corriente cuyo sentido de circulación es siempre el mismo, independientemente de su valor absoluto.

Su descubrimiento se remonta a la invención de la primera pila voltaica por parte del conde y científico italiano Alessandro Volta

No fue hasta los trabajos de Edison sobre la generación de electricidad, en las postrimerías del siglo XIX cuando la corriente continúa, comenzó a emplearse para la transmisión de la energía eléctrica.

Ya en el siglo XX este uso decayó en favor de la corriente alterna, que presenta menores pérdidas en la transmisión a largas distancias, si bien se conserva en la conexión de redes eléctricas de diferentes frecuencias y en la transmisión a través de cables submarinos. Desde 2008 se está extendiendo el uso de generadores de corriente continua a partir de células fotoeléctricas que permiten aprovechar la energía solar

Cuando es necesario disponer de corriente continua para el funcionamiento de aparatos electrónicos, se puede transformar la corriente alterna de la red de suministro eléctrico mediante un proceso, denominado rectificación, que se realiza con unos dispositivos llamados rectificadores basados en el empleo de diodos semiconductores o tiristores antiguamente, también de tubos de vacío.

Corriente alterna

Onda senoidal. Voltaje de las fases de un sistema trifásico. Entre cada una de las fases hay un desfase de 120º

Conexión en triángulo y en estrella

Se denomina corriente alterna (simbolizada CA en español y AC en inglés, de Alternating Current a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda sinoidal

En el uso coloquial, corriente alterna se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas.

El sistema usado hoy en día fue ideado fundamentalmente por Nikola Tesla y la distribución de la corriente alterna fue comercializada por George Westinghouse. Otros que contribuyeron al desarrollo y mejora de este sistema fueron Lucien Gaulard, John Gibbs y Oliver Shallenger entre los años 1881 y 1889

La corriente alterna superó las limitaciones que aparecían al emplear la corriente continua (CC), la cual constituye un sistema ineficiente para la distribución de energía a gran escala debido a problemas en la transmisión de potencia.

La razón del amplio uso de la corriente alterna, que minimiza los problemas de transmisión de potencia, viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua.

La energía eléctrica trasmitida 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 depende de la intensidad, se puede, mediante un transformador, modificar el voltaje hasta altos valores alta tensión, disminuyendo en igual proporción la intensidad de corriente.

Esto permite que los conductores sean de menor sección y, por tanto, de menor costo; además, minimiza las pérdidas por efecto Joule, que dependen del cuadrado de la intensidad. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para permitir su uso industrial o doméstico de forma cómoda y segura. Las frecuencias empleadas en las redes de distribución son 50 y 60 Hz. El valor depende del país.

Corriente trifásica

Se denomina corriente trifásica al conjunto de tres corrientes alternas de igual frecuencia, amplitud y valor eficaz que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120°, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes que forman el sistema se designa con el nombre de fase.

La generación trifásica de energía eléctrica es más común que la monofásica y proporciona un uso más eficiente de los conductores. La utilización de electricidad en forma trifásica es mayoritaria para transportar y distribuir energía eléctrica y para su utilización industrial, incluyendo el accionamiento de motores. Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, arrolladas en un sistema de tres electroimanes equidistantes angularmente entre sí.

Los conductores de los tres electroimanes pueden conectarse en estrella o en triángulo. En la disposición en estrella cada bobina se conecta a una fase en un extremo y a un conductor común en el otro, denominado neutro. Si el sistema está equilibrado, la suma de las corrientes de línea es nula, con lo que el transporte puede ser efectuado usando solamente tres cables. En la disposición en triángulo o delta cada bobina se conecta entre dos hilos de fase, de forma que un extremo de cada bobina está conectado con otro extremo de otra bobina.

El sistema trifásico presenta una serie de ventajas, tales como la economía de sus líneas de transporte de energía (hilos más finos que en una línea monofásica equivalente) y de los transformadores utilizados, así como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.

Tesla fue el inventor que descubrió el principio del campo magnético rotatorio en 1882 el cual es la base de la maquinaria de corriente alterna. Él inventó el sistema de motores y generadores de corriente alterna polifásica que da energía al planeta.

Corriente monofásica

Se denomina corriente monofásica a la que se obtiene de tomar una fase de la corriente trifásica y un cable neutro. En España y demás países que utilizan valores similares para la generación y transmisión de energía eléctrica, este tipo de corriente facilita una tensión de 220/230 voltios, lo que la hace apropiada para que puedan funcionar adecuadamente la mayoría de electrodomésticos y luminarias que hay en las viviendas.

Desde el centro de transformación más cercano hasta las viviendas se disponen cuatro hilos: un neutro (N) y tres fases (R, S y T). Si la tensión entre dos fases cualesquiera (tensión de línea) es de 380 voltios, entre una fase y el neutro es de 220 voltios. En cada vivienda entra el neutro y una de las fases, conectándose varias viviendas a cada una de las fases y al neutro; esto se llama corriente monofásica. Si en una vivienda hay instalados aparatos de potencia eléctrica alta (aire acondicionado, motores, etc., o si es un taller o una empresa industrial) habitualmente se les suministra directamente corriente trifásica que ofrece una tensión de 380 voltios.

Requisitos para que circule la corriente eléctrica

Para que una corriente eléctrica circule por un circuito es necesario que se disponga de tres factores fundamentales:

1- Una fuente de fuerza electromotriz (FEM) como, por ejemplo, una batería, un generador o cualquier otro dispositivo capaz de bombear o poner en movimiento las cargas eléctricas negativas cuando se cierre el circuito eléctrico.

2- Un camino que permita a los electrones fluir, ininterrumpidamente, desde el polo negativo de la fuente de suministro de energía eléctrica hasta el polo positivo de la propia fuente. En la práctica ese camino lo constituye el conductor o cable metálico, generalmente de cobre.

3- Una carga o consumidor conectada al circuito que ofrezca resistencia al paso de la corriente eléctrica. Se entiende como carga cualquier dispositivo que para funcionar consuma energía eléctrica como, por ejemplo, una bombilla o lámpara para alumbrado, el motor de cualquier equipo, una resistencia que produzca calor (calefacción, cocina, secador de pelo, etc.), un televisor o cualquier otro equipo electrodoméstico o industrial que funcione con corriente eléctrica.

Materiales conductores y aislantes de la corriente eléctrica

Los materiales conductores de corriente eléctrica, son aquello que ofrecen poca o ninguna resistencia al paso de la electricidad a través de ellos.

Mejores conductores: En los elementos llamados mejores conductores, algunos de los electrones pueden pasar libremente de un átomo a otro cuando se aplica una diferencia de potencial (o tención eléctrica) entre los elementos del conductor.Entre los mejores conductores de la corriente eléctrica podemos mencionar, los elementos metálicos, especialmente, el oro(este es el más conductor), la plata, el cobre, el aluminio, etc.

Menores conductores o aislantes:Los materiales más resistentes al paso de la corriente eléctrica son aquellos en los que los electrones están solidamente unidos al núcleo y es difícil arrancarlos del átomo. Entre ellos se encuentran: La ebonita, el plástico, la mica, la baquelita, el azufre, el vidrio, la seda, el papel, el algodón, etc

Semiconductores:En 1940 Russell Ohl, investigador de los Laboratorios Bell, descubrió que si a ciertos cristales se le añadía una pequeña cantidad de impurezas su conductividad eléctrica variaba cuando el material se exponía a una fuente de luz. Ese descubrimiento condujo al desarrollo de las celdas fotoeléctricas o solares. Posteriormente, en 1947 William Shockley, investigador también de los Laboratorios Bell, Walter Brattain y John Barden, desarrollaron el primer dispositivo semiconductor de germanio (Ge), al que denominaron “transistor” y que se convertiría en la base del desarrollo de la electrónica moderna.

Materiales aislantes:Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector) La mayoría de los no metales son apropiados para esto pues tienen resistividades muy grandes. Esto se debe a la ausencia de electrones libres.

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