AC/DC ¿Corriente continua o corriente alterna? Diferencias y claves de su funcionamiento

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La electricidad ha existido en la naturaleza desde siempre, sin embargo su uso durante siglos fue una simple curiosidad de feria o solo servía para experimentos científicos, sin mayor utilización en la vida cotidiana de la gente. Veamos en este post las principales diferencias entre corriente continua (DC) y corriente alterna (AC).

Thomas Alva Edison fue la persona que, a través de sus inventos, consiguió que la electricidad alcanzará a toda la población y su uso se generalizará hasta convertirse en algo indispensable en mundo desarrollado. Desgraciadamente aún quedan millones de personas que no tienen acceso a esta forma de energía.

Edison usó la electricidad que conocía en su época (vivió de 1847 a 1931), que era la corriente continua (abreviada como CC ó DC) que es la que existe en la naturaleza como tal y la que proporcionan las baterías o las dinamos (aparatos que convierten la energía cinética en electricidad de CC).

dinamo

Con este invento (que no es de Edison, sino de Faraday) y su ingenio (más bien el ingenio de sus trabajadores, de cuyos inventos se apropió) Edison creó la bombilla de incandescencia que ha alumbrado a la humanidad durante todo el siglo XX, quizá su invento más conocido.

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Edison también desarrolló otros muchos aparatos que funcionaban con CC, pero hay dos para los que utilizó corriente alterna: una máquina para matar elefantes (aunque dicho animalito no murió por la descarga) y la silla eléctrica, por él llamada Silla Westinghouse en honor a su competidor que apostó por la corriente alterna (abreviada como CA o AC).

cartel ac dc

Hoy en día los grupos animalistas pondrían el grito en el cielo por estas demostraciones que hacía Edison para demostrar la peligrosidad de la CA. Por cierto, Edison tenía razón en lo siguiente: en alterna se emplea como medida el valor eficaz (que sería el valor medio cuadrático equivalente en CC), por lo que una corriente de 50mA eficaz, tiene picos de 70’5 mA, esto implica que es mas fácil que se produzca un choque eléctrico. En el enchufe de casa tenemos durante 100 veces por segundo tensiones de 324’3 V, por eso la corriente es superior. Además la alterna produce una contracción muscular que hace que te quedes “pegado” al cable.

La CC tenía, con los medios de la época (finales del siglo XIX), el inconveniente de no poderse transformar la tensión fácilmente, ni convertir fácilmente la CA en CC o viceversa. Recordemos que la forma menos ineficiente de transportar la corriente eléctrica es en alta tensión.

En eso un europeo llamado Nikola Tesla inventó el motor de CA que tenía notables ventajas sobre el de CC (aunque también sus inconvenientes, de hecho el de continua se sigue usando ampliamente hoy en día). La principal ventaja es que al no llevar escobillas, el mantenimiento es mucho menor y el motor en sí es más pequeño y más ligero.

El motor de corriente continua entrega prácticamente todo el par desde el principio, no viéndose apenas afectado a bajas revoluciones, es más fácil de controlar la velocidad de giro (sobre todo a principios de siglo XX) y su eficiencia energética (relación energía aplicada/energía obtenida) es mejor. Los motores de pasos son todos de continua.

Motor cc

El principal inconveniente de los motores de corriente continua es su tamaño. El motor de alterna que hay encima es para ventilar la zona de las escobillas, estos motores industriales pueden llevar hasta 8 escobillas, que por efecto de la corriente que circula y por el rozamiento con el colector de delgas, se calientan mucho. Sin embargo el motor es más eficiente, fijaros que el cuerpo no necesita aletas de refrigeración ni ventilación forzada como los de alterna.

En 1885, William Stanley inventó el transformador eléctrico, con lo cual la CA se podía transformar a alta tensión y viceversa, por lo tanto se hizo más adecuada para transportarla a largas distancias, lo que permitió poder poner las centrales fuera de las ciudades, evitando así la contaminación del aire con las centrales térmicas, además de poder aprovechar la energía hidráulica.

Estamos hablando de finales del siglo XIX, en aquella época la tecnología eléctrica estaba en pañales, sin embargo esto permitió crear una red eléctrica de alta tensión en alterna que llega hoy en día a prácticamente cualquier lugar del mundo.

Más tarde, la invención del diodo en 1904 por John Ambrose Fleming y del transistor en 1947 por el equipo Bardeen, Brattain y Shockley dio lugar al nacimiento de la electrónica, lo que hizo posible transformar a alta tensión la CC de forma razonablemente eficiente.

A pesar de que la invención del transistor se le atribuye oficialmente al equipo de físicos dichos en el párrafo anterior, el cuñao de Fulgencio le convenció en la última cena de noche vieja que el transistor se recuperó en una nave marciana estrellada en Roswell, Nuevo México, mediante ingeniería inversa en el Área 51.

marcianos

Vale, ya podemos tener alta tensión en tanto en CA como en CC… ¿merece la pena cambiar toda la red de alta tensión a corriente continua?

Pues si la línea de alta va a tener muchas salidas no, sigue siendo mas barato y eficiente un transformador. Pero si la linea va a ser larga y sin tomas intermedias (desiertos, lineas marinas…), es mas eficiente el transporte en continua, por el efecto pelicular.

efecto peculiar

En la CC la electricidad circula por toda la sección del conductor, mientras que el CA la mayor parte del flujo eléctrico va por la parte exterior del conductor, por lo que son necesario cables más gruesos y estos se calientan más (mayores perdidas). La explicación de este fenómeno es muy compleja para un articulo como este, el que quiera saber mas que busque efecto pelicular en San Google.

La conexión entre la Península y las Islas Baleares es en CC, al igual que el proyecto de enlace internacional entre Lemoiz y Bordeaux.

convertidor ac.dc

La transformación a alta tensión de la CC requiere instalaciones mas complejas que en CA, aunque luego el transporte es mas eficiente en CC.

transformador

De todas formas, hay que aclarar que casi todos los aparatos eléctricos que usamos en casa funcionan internamente en CC, solo las lámparas de incandescencia y los tubos fluorescentes funcionan con corriente alterna. Las bombillas tradicionales y  halógenas, podrían funcionar indistintamente en alterna o continua.

El motor del frigorífico funcionan en alterna, pero el circuito de mando es de continua. El motor de la lavadora suele ser de continua, ya que es necesario regular su velocidad, además en una lavadora el peso es necesario para evitar que se mueva cuando está a plena carga, así se ahorran los bloques de hormigón que llevaban antiguamente.

El resto de aparatos funcionan con corriente continua, necesitando bajarla a baja tensión y rectificando a continua internamente.

12 Comentarios

  1. Excelente artículo. Pero creo que el efecto peculiar no existe 😉
    Añadiría que para cables submarinos la CC es muy interesante no solo por lo comentado, sino también porque desparece la parte de impedancia compleja que se tiene en CA debido al dieléctrico que se forma entre los cables y el aislante.

  2. Buen artículo. Sin embargo, hay un problema en cuanto a lo que mencionas de los motores. Dices que los de CC son más eficientes que los CA, pero esto no es verdad, ya que necesitan escobillas que crean fricción y pérdidas en forma de calor. Los motores sin escobillas (que son mucho más eficientes, llegando incluso al 90 %) son todos de CA trifásica.
    El problema es que a veces los llaman “BLDC motors” (Brushless DC motors, motores sin escobillas de CC), lo cual es incorrecto ya que para que funcionen en CC necesitan un ESC (Electronic Speed Controller, controlador electrónico de velocidad), que aplica una corriente alterna trifásica (es decir, cada fase está desfasada 120º respecto de la anterior) en los tres terminales del motor, lo único que es una onda cuadrada en vez de senoidal. Pero es corriente alterna igual, ya que se alterna la polaridad en cada ciclo, para lo que se usa un puente H.
    Por otro lado, dices que “los motores de pasos son todos de continua”. Los motores paso a paso bipolares necesitan que el voltaje oscile entre +Vcc y -Vcc. Si Vcc son 5V, por ejemplo, sería entre +5V y -5V, lo que lo hace corriente alterna. Mira la Wikipedia para más información: https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_paso_a_paso#Motores_paso_a_paso_Bipolares

  3. La fricción de las escobillas es menor que la resistencia del aire en los ventiladores que tienen los motores asíncronos de CA, en cualquier caso los motores de CC dan prácticamente todo su par a cualquier velocidad, mientras que los de alterna su eficiencia se ve muy reducida a bajas revoluciones. Por otra parte es muy difícil calcular a que velocidad giraran (al menos para un Fulgencio como yo), ya que el deslizamiento va en función de la carga.

    Hace unos días, después de escribir ya el articulo, vi una caja de un ventilador de techo que llevaba un motor de continua y aseguraba que gastaba un 70 % menos que uno de alterna… la verdad es que me parece una exageración, pero ahí dejo el dato, trataré de conseguir una foto del mismo.

    Sorprendentemente en una de las aplicaciones que parecerían mas claras las ventajas del motor de CA sería un coche eléctrico, donde la electricidad se almacena en continua… y sin embargo llevan motores de jaula de ardilla, supongo que por su menos peso y tamaño.

    • Ah, no he clarificado correctamente que mi comentario se refería a los más eficientes de todos que no tienen escobillas, que necesitan CA, pero trifásica. Los que usan CA monofásica también necesitan escobillas y sí que es posible que los de CC sean más eficientes y den un par motor más constante que los monofásicos. En realidad, los motores CC con escobillas son lo mismo que los sin escobillas, la única diferencia es que los primeros además tienen un conmutador y escobillas de grafito para crear una señal trifásica sin necesidad de electrónica más avanzada.

      Y en cuanto a lo de los coches eléctricos, se usan los motores de jaula de ardilla porque son más baratos, ya que son lo mismo que un motor sin escobillas, solo que no usan imanes permanentes, y porque es bastante fácil controlar su velocidad: solo hay que cambiar la frecuencia de la señal trifásica.

      • En los coches eléctricos se usan de forma predominante los motores CC de imanes permanentes. Sólo Tesla utiliza motores CA de jaula de ardilla y sólo en los Model S y X, mientras que el Model 3 utiliza motores CC en el tren trasero y en los M3 Dual Motor, el trasero es CC y el delantero CA. Desde Tesla comentan que su motor de CC (innovador en muchos aspectos) es más barato, robusto e incluso más eficiente.

        • ¿De dónde saca que los motores que usan son CC? ¿Es de aquí: https://www.tesla.com/es_ES/blog/induction-versus-dc-brushless-motors?

          Porque ya expliqué en mi comentario original que los motores “brushless” (es decir, sin escobillas), no son CC, sino CA trifásica. En el artículo de Tesla, explican que se necesita un inversor para controlar el motor. Si realmente fuera un motor de CC, no necesitaría ningún inversor. Solo necesitaría un elemento conmutador (ya que suelen estar controlados por un microcontrolador, con un límite de corriente), como un transistor, para hacer que gire y controlar la velocidad. Como mucho necesitaríamos un puente H para cambiar el sentido del giro.

          Pero en realidad necesitan no uno ni dos puentes H, sino tres, uno por cada fase, que corresponde a cada uno de los terminales del motor. Mire esta imagen: http://bit.ly/2L3joLW. Como podrá ver, tanto el motor como el ESC tienen 3 terminales, en vez de 2 para los de CC. Y si quiere un esquema de un ESC: http://bit.ly/2ud36Xg. Fíjese en la parte derecha, donde hay 3 puentes H, formados por 4 MOSFETs (un tipo de transistor) cada uno.

  4. El efecto que se produce en el cableado con corriente alterna es el pelicular, no el peculiar, aunque sea peculiar el que aparezca ;). Por lo demás, genial artículo.

      • Por cierto, debido a este efecto, si te fijas, en las redes de distribución de alta tensión se suelen ver 3 grupos de 3 cables cada uno. Cada grupo es una fase. y se hacen tres cables por fase por culpa de este efecto. Sale mas rentable (se conduce mas electricidad sin calentarse) poner 3 cables que uno solo con la misma masa que los 3.

  5. Yo no soy ningún entendido en estos temas. Pero la mayoría de los motores eléctricos de automoción se agrupan bajo la denominación BLDC, independientemente de que se alimenten de alterna además de contínua y el control del motor se realice siempre con inversores y alterna. El caso es que se agrupan dentro de la categoría DC o CC https://www.motioncontroltips.com/faq-whats-the-difference-between-bldc-and-synchronous-ac-motors/ https://www.digikey.es/es/articles/techzone/2013/mar/an-introduction-to-brushless-dc-motor-control

  6. La verdad es que el artículo está realmente completo y bastante claro de entender. Me gustó mucho la que te marcaste con el AC DC 😀
    Volviendo al tema, siempre diré que entender el funcionamiento de los diferentes tipos de corrientes pueden ahorrarnos más de un disgusto con los dichosos daños eléctricos.

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