Corriente directa: concepto y fuentes

INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO mariscalchuscano@gmail.com Página 1
CORRIENTE DIRECTA o CONTINUA
La corriente directa (CD) o corriente continua (CC) es aquella cuyas cargas eléctricas o
electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado,
moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz
(FEM), tal como ocurre en las baterías, las dinamos o en cualquier otra fuente
generadora de ese tipo de corriente eléctrica.
Fuentes suministradoras de corriente
directa o continua. A la izquierda, una
batería de las comúnmente utilizada en los
coches y todo tipo de vehículo motorizado.
A la derecha, pilas de amplio uso, lo mismo
en linternas que en aparatos y dispositivos
eléctricos y electrónicos.
Es importante conocer que ni las baterías, ni los generadores, ni ningún otro dispositivo
similar crea cargas eléctricas pues, de hecho, todos los elementos conocidos en la
naturaleza las contienen, pero para establecer el flujo en forma de corriente eléctrica es
necesario ponerlas en movimiento.
QUÉ ES LA CORRIENTE DIRECTA
Como se habrá podido comprender, sin una tensión o voltaje ejerciendo presión sobre las
cargas eléctricas no puede haber flujo de corriente eléctrica. Por esa íntima relación que
existe entre el voltaje y la corriente generalmente en los gráficos de corriente directa, lo
que se representa por medio de los ejes de coordenadas es el valor de la tensión o
voltaje que suministra la fuente de FEM.
Circuito eléctrico compuesto por una pila o fuente de
suministro de FEM; una bombilla, carga o<. Consumidor
conectado al circuito y los correspondientes conductores
o cables por donde fluye la. corriente eléctrica. A la
derecha aparece la representación gráfica del suministro
de 1,5 volt de la pila< (eje. de coordenadas "y") y el
tiempo que permanece la pila suministrando corriente a la
bombilla< (representado por el eje de coordenadas "x").
La coordenada horizontal “x” representa el tiempo que la corriente se mantiene fluyendo por
circuito eléctrico y la coordenada vertical “y” corresponde al valor de la tensión o voltaje que
suministra la fuente de Fem (en este caso una pila) y se aplica circuito. La representación
gráfica del voltaje estará dada entonces por una línea recta horizontal continua, siempre que el
valor de la tensión o voltaje se mantenga constante durante todo el tiempo.
Normalmente cuando una pila se encuentra completamente cargada suministra una FEM,
tensión o voltaje de 1,5 volt (constante). Si representamos gráficamente el valor de esa
tensión o voltaje durante el tiempo que la corriente se mantiene fluyendo por el circuito
cerrado, obtenemos una línea recta.

Si después hacemos girar la pila invirtiendo su posición y representamos de nuevo el
valor de la tensión o voltaje, el resultado sería el mismo, porque en ambos casos la
corriente que suministra la fuente de FEM sigue siendo directa o continua. Lo único que
ha cambiado es el sentido del flujo de corriente en el circuito, provocado por el cambio de
posición de la pila, aunque en ambos casos el sentido de circulación de la corriente
seguirá siendo siempre del polo negativo al positivo.
FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM)
Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía proveniente de cualquier fuente,
medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia
de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo)
de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de
un circuito cerrado.
A. Circuito eléctrico abierto (sin carga o
resistencia). Por tanto, no se establece la
circulación de la corriente eléctrica desde la
fuente de FEM (la batería en este caso).
B. Circuito eléctrico cerrado, con una carga
o resistencia acoplada, a través de la cual
se establece la circulación de un flujo de
corriente eléctrica desde el polo negativo
hacia el polo positivo de la fuente de FEM o
batería.
Existen diferentes dispositivos capaces de suministrar energía eléctrica, entre los que
podemos citar:
Pilas o baterías. Son las fuentes de FEM más conocidas
del gran público. Generan energía eléctrica por medios
químicos. Las más comunes y corrientes son las de
carbón-zinc y las alcalinas, que cuando se agotan no
admiten recarga. Las hay también de níquel-cadmio
(NiCd), de níquel e hidruro metálico (Ni-MH) y de ión de
litio (Li-ion), recargables. En los automóviles se utilizan
baterías de plomo-ácido, que emplean como electrodos
placas de plomo y como electrolito ácido sulfúrico
mezclado con agua destilada.

Máquinas electromagnéticas. Generan energía eléctrica
utilizando medios magnéticos y mecánicos. Es el caso de las
dinamos y generadores pequeños utilizados en vehículos
automotores, plantas eléctricas portátiles y otros usos diversos,
así como los de gran tamaño empleados en las centrales
hidráulicas, térmicas y atómicas, que suministran energía
eléctrica a industrias y ciudades.
Pequeño aerogenerador
Celdas fotovoltaicas o fotoeléctricas. Llamadas también celdas
solares, transforman en energía eléctrica la luz natural del Sol o la de
una fuente de luz artificial que incida sobre éstas. Su principal
componente es el silicio (Si). Uno de los empleos más generalizados
en todo el mundo de las celdas voltaicas es en el encendido
automático de las luces del alumbrado público en las ciudades.
También se utilizan en el suministro de pequeñas cantidades de energía eléctrica para
satisfacer diferentes necesidades en zonas apartadas hasta donde no llegan las redes
del tendido de las grandes plantas generadoras. Las celdas fotovoltaicas se emplean
también como fuente principal de abastecimiento de energía eléctrica en los satélites y
módulos espaciales. Las hay desde el tamaño de una moneda hasta las del tamaño
aproximado de un plato. Para obtener una tensión o voltaje más alto que el que
proporciona una sola celda, se unen varias para formar un panel.
Termopares. Se componen de dos
alambres de diferentes metales unidos por
uno de sus extremos. Cuando reciben
calor en el punto donde se unen los dos
alambres, se genera una pequeña tensión
o voltaje en sus dos extremos libres.
Termopar de hierro-constantán (Fe-CuNi)
Entre algunas de las combinaciones de metales utilizadas para la fabricación de
termopares podemos encontrar las siguientes: chromel-alumel (NiCr-NiAl), hierro-
constantán (Fe-CuNi), chromel-constantán (NiCr-CuNi), cobre-constantán (Cu-CuNi),
platino-rodio (Pt-Rh), etc.
Los termopares se utilizan mucho como sensores en diferentes equipos destinados a medir,
fundamentalmente, temperaturas muy altas, donde se hace imposible utilizar termómetros
comunes no aptos para soportar temperaturas que alcanzan los miles de grados.
Efecto piezoeléctrico. Propiedad de algunos
materiales como el cristal de cuarzo de generar una
pequeña diferencia de potencial cuando se ejerce
presión sobre ellos.
Cápsula piezoeléctrica de
tocadiscos con aguja de zafiro.

Una de las aplicaciones prácticas de esa propiedad es captar el sonido grabado en los
antiguos discos de vinilo por medio de una aguja de zafiro, que al deslizarse por los
surcos del disco en movimiento convierten sus variaciones de vaivén en corriente
eléctrica de audiofrecuencia de muy baja tensión o voltaje, que se puede amplificar y oír
a un nivel mucho más alto.
Existe también un tipo de micrófono de cerámica, que igualmente convierte las
variaciones de los sonidos que capta en corrientes de audiofrecuencia que pueden ser
amplificadas, transmitidas o grabadas.
El efecto piezoeléctico del cristal de cuarzo, por ejemplo, tiene también una función
inversa, que es la de vibrar cuando en lugar de presionarlo le aplicamos una pequeña
tensión o voltaje. En este caso la frecuencia de la vibración dependerá del valor de la
tensión aplicada y del área que tenga el cristal sobre el cual se aplica.
El uso práctico más conocido de esta variante del efecto piezoeléctrico está en los relojes
de cuarzo, fijar la frecuencia de trabajo del microprocesador en los ordenadores, fijar las
frecuencias de transmisión de las estaciones de radio, etc.
El valor de la fuerza electromotriz (FEM) o diferencia de potencial, coincide con la tensión
o voltaje que se manifiesta en un circuito eléctrico abierto, es decir, cuando no tiene
carga conectada y no existe, por tanto, circulación de corriente.
La fuerza electromotriz se representa con la letra (E) y su unidad de medida es el volt (V). En
algunos textos la tensión o voltaje puede aparecer representada también con la letra (U).
NOMENCLATURA DE LAS MAGNITUDES ELÉCTRICAS BÁSICAS
Tensión
Unidad Voltio
Símbolo V
Múltiplos Kilovoltio (Kv) 1 x 103 Voltios
Megavoltio (Mv) 1 x 106 Voltios
Submúltiplos Milivoltio (mv) 1 x 10-3 voltios
Microvoltio (uv) 1 x 10-6 voltios
Corriente
Unidad Amperio
Símbolo A
Submúltiplos Miliamperios (mA) 1 x 10-3 Amperios
Microamperio (uA) 1 x 10-6 Amperios
Nanoamperio (nA) 1 x 10 -9 Amperios
Picoamperio (pA) 1 x 10-12 Amperios
Resistencia
Unidad Ohmio
Símbolo Ω
Múltiplos Kiloohmio (K) 1 x 103 ohmios
Megaohmio (M) 1 x 106 ohmios
Submúltiplos Miliohmio (m) 1 x 10-3 ohmios

PERTURBACIONES DE AMPLITUD
Perturbaciones de amplitud, son aquellas que cuando la señal es totalmente senoidal
se producen variaciones de voltaje:
- Hueco de tensión: es una disminución brusca del voltaje de alimentación a un valor
entre el 90 % y el 1 % del voltaje declarado, va seguido de restablecimiento del voltaje
después de un corto lapso de tiempo.
- Interrupción de la alimentación: cuando la tensión alimentación es inferior al 1% del
voltaje de alimentación suministrado.
Estos dos tipos de perturbación normalmente son debidos a:
1. Cortocircuitos debidos al propio usuario o compañía eléctrica
2. Arranques o conmutaciones de cargas de gran potencia.
Estos incrementos de corriente provocan una caída de tensión que se traduce en las
perturbaciones anteriormente mencionadas y dejan de ocurrir cuando actúa una
protección (interruptores automáticos, interruptores, etc.) o bien cuando la instalación
alcanza su régimen permanente.
Hueco y pico de tensión.
Los equipos que suelen verse afectados suelen ser equipos electrónicos como son los
ordenadores, lámparas de descarga, protecciones electrónicas, etc.
- Sobretensión: Voltaje superior al 10 % de l voltaje de alimentación. Pueden ser de
larga o corta duración, aunque las de corta duración suelen tener un valor más elevado
con respecto a las de larga duración.
Transformador de un circuito electrónico quemado como consecuencia de una
sobretensión.
- Sobretensión transitoria: sobretensión oscilatoria o no de corta duración muy
amortiguada y que dura algunos milisegundos.

Transformadores y motores suelen aguantar bien las sobretensiones si no son frecuentes
y de valor elevado, si es así la vida de estas máquinas puede verse seriamente afectada.
Los equipos de electrónica de potencia, fuentes de alimentación en general, pueden ser
destruidos por este tipo de perturbación.
- Fluctuación de tensión: Según CEI-161-08-13 serie de variaciones de tensión.
- Parpadeo, efecto Flicker: este fenómeno es la impresión de inestabilidad de la
sensación visual debido a un estímulo luminoso en el cual la luminosidad o la distribución
espectral fluctúa en el tiempo. Las fluctuaciones provocan variaciones de luminancia del
alumbrado lo que provoca un fenómeno visual llamado parpadeo.
Tienen su origen en los receptores con variaciones rápidas en su funcionamiento:
1. Arranque de motores.
2. Máquinas de soldadura.
3. Conexiones y desconexiones de grandes cargas.
4. electrodomésticos con regulación automática, etc.
Diversas perturbaciones de
amplitud, la N señala el
estado normal de la señal.
CALIDAD DE LA ENERGIA ELECTRICA
La corriente alterna que recibimos en el hogar o la industria responde a una forma y
características determinadas que la definen.

Cuando se empezó a utilizar la energía eléctrica, prácticamente, se utilizaban receptores
lineales y las compañías suministradoras se preocupaban solo de la continuidad del
servicio, pero actualmente dada la utilización de receptores electrónicos que consumen
corrientes no lineales produce en las ondas de corriente o de tensión distorsiones que
nos pueden afectar en mayor o menor medida, tanto a consumidores como
suministradores de energía eléctrica, por tanto, no solo es necesaria la continuidad del
servicio sino también la calidad de la onda que debe cumplir unas características básicas.
Antes de mencionar los distintos tipos de perturbaciones que podemos encontrar en las
redes eléctricas pasamos a definir las características básicas de una onda de corriente o
tensión alterna.
Un alternador de corriente alterna produce una onda de tensión senoidal como podemos
ver en la siguiente figura;
Onda senoidal y a la izquierda diagrama de Fresnel . Diagrama de Wikipedia.
Forma de la onda.
Viene definida por la siguiente expresión matemática y es la representación en el tiempo
de la misma, esta expresión nos indica el valor instantáneo de una tensión o corriente.
Para no confundir los valores eficaces de los instantáneos estos últimos se representan
por letras minúsculas.
v(t)= Umáx.Sen(ω.t)
i(t)= Imáx.Sen(ω.t)
v(t) = Tensión instantánea en función del tiempo.
i(t) = Intensidad instantánea en función del tiempo.
Umáx= Tensión máxima, también llamada de pico o cresta.
Imáx = Intensidad máxima, también llamada de pico o cresta.
ω = velocidad angular = 2.π.f =
f = Frecuencia de la red. en Europa f = 50 Hz Colombia f = 60 Hz
t = tiempo en segundos.
Valor de pico a pico.
De una onda de tensión o corriente su valor pico a pico es el valor entre la cresta positiva
y la cresta negativa.
Vpp = 2. Umáx.
Ipp = 2. Imáx.

En el caso de Europa Vpp = 2. 325 = 650 v
Valor eficaz
Para este valor existen diversas definiciones, pero la que creo que es más didáctica es la
siguiente; Valor de alterna que produce la misma disipación de potencia sobre una
resistencia que un valor de corriente continua, es decir, valor de alterna que es
equivalente al valor de continua
Vrms = Umáx./1,41 = 325/1,41 = 230 v
Normalmente cuando medimos con un voltímetro cualquier tensión en nuestras redes el
valor que nos da es precisamente el valor eficaz o rms (root mean square, raíz de la
media cuadrática).
Tensión máxima positiva, Tensión máxima negativa y Tensión pico a pico de una onda de
corriente alterna.
Valor medio de la señal o factor de forma.
Matemáticamente el valor medio de una onda senoidal periódica es cero, ya que ambos
semiciclos son iguales, cuando hablamos del valor medio corresponde al valor medio de
un semiciclo.
Vm=Vrms/Vmed = 1,11 para una señales senoidales.
Por tanto cuando nos alejamos de 1,11 por exceso o defecto la señal deja de ser
senoidal, por ejemplo:
- Factor de forma de una onda rectangular = 1,00
- Factor de forma de una onda semicircular = 1,04
- Factor de forma de una onda triangular = 1,15

Frecuencia y periodo de una señal.
La frecuencia se define como la cantidad de veces que esa señal se repite en el tiempo,
en Europa el valor es 50Hz o ciclos por segundo (cps), en aplicaciones especiales como
las aeronáuticas se utilizan 400 Hz.
El periodo de la señal es el tiempo que tarda la señal en repetirse.
F = 1/T = 1/0,02 = 50 Hz
T = 1/f = 1/50 = 0,02 = 20 ms
Factor de cresta o de amplitud.
Este factor representa la deformación de la onda, relaciona el valor máximo entre el valor
eficaz de la señal.
CF = Vmáx./Vrms = 325/230= 1,41 este valor indica que el valor máximo es 1,41 veces
superior al valor eficaz de la señal.
Factor de cresta o de amplitud de una onda rectangular = 1,00
Factor de cresta o de amplitud de una onda semicircular = 1,22
Factor de cresta o de amplitud de una onda triangular = 1,71
Para aclarar la importancia de este valor pondré un ejemplo;
Si disponemos de un motor eléctrico cuyos bobinados están diseñados para la circulación
de una intensidad eficaz de 100 A de una señal senoidal la intensidad máxima que podrá
circular por los bobinados será 100. 1,41 = 141 A, por el motivo que sea si la señal deja
de ser senoidal y su factor de cresta vale 2, entonces 100.2 = 200 A!, como se puede
apreciar pasan 59 amperios de más que supondrá un deterioro progresivo de los
aislantes de la bobina y seguramente un funcionamiento anómalo de la máquina por
consumir una intensidad que no es senoidal.
Todos los valores que hemos comentado pueden quedar alterados por caídas de rayos
en líneas eléctricas de forma directa o indirecta, maniobras de conmutación en líneas de
alta tensión por parte de las compañías suministradoras de fluido eléctrico, utilización de
equipos electrónicos que consumen intensidades no lineales (variadores de velocidad,
rectificadores, fuentes de alimentación, ordenadores, etc.), interferencias
electromagnéticas ya sean radiadas o conducidas, etc.

Normalmente cuando hablamos que la calidad de la señal se ha perdido es que se han
variado los parámetros antes mencionados.
En las redes se pueden producir 4 tipos de perturbaciones:
A) Perturbaciones de amplitud;
1. Huecos de tensión.
2. Interrupción de la alimentación.
3. Sobretensión.
4. Sobretensión transitoria también llamados transitorios.
5. Fluctuación de tensión.
6. Parpadeo también llamado efecto Flicker.
B) Perturbaciones de frecuencia.
C) Desequilibrio de tensión o corriente en sistemas trifásicos.
E) Perturbaciones en la forma de onda de la señal; Armónicos.
BIBLIOGRAFIA
http://www.monografias.com/trabajos/medielectricos/medielectricos.shtml
http://html.rincondelvago.com/instrumentos-de-medicion-de-tension-electrica.html
http://www.asifunciona.com/quien.htm
http://electricidad-
viatger.blogspot.com/search/label/Calidad%20de%20la%20energía%20eléctrica./target
https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Enchufes,_voltajes_y_frecuencias_por_pa%C3%ADs

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