Valores de una onda: pico, pico a pico y RMS

Los valores de una onda son las distintas formas de expresar la amplitud de una señal alterna, según nos interese su máximo, su recorrido completo o su efecto energético.

En el artículo anterior vimos que la tensión en corriente alterna (AC) no es fija, sino que oscila siguiendo una forma senoidal.

Esto plantea un problema grave de ingeniería. Si yo te pregunto “¿Cuánto voltaje tiene este cable?”, la respuesta matemáticamente correcta sería: “Depende del milisegundo exacto en el que me preguntes. Ahora es 0V, luego 100V, luego 300V…”.

Pero eso no es práctico. Necesitamos un número fijo para hacer cálculos. Necesitamos saber qué etiqueta ponerle a la batería o al generador. Para ello, definimos tres formas distintas de medir la “altura” de la ola.

Valor de pico ()

Es el valor máximo que alcanza la onda en su punto más alto (la cresta). Representa la tensión máxima instantánea que debe soportar el aislante del cable.

• Es el valor que va desde el eje central (0V) hasta la cima.
• Es crucial para la Seguridad: Si el aislante de un condensador aguanta 100V y le metes una onda con un pico de 150V, perforarás el dieléctrico, aunque el “voltaje medio” sea bajo.

Valor pico a pico ()

Es la distancia total vertical desde el punto más alto (Pico positivo) hasta el punto más bajo (Pico negativo).

Este valor se usa mucho en instrumentación y osciloscopios, porque visualmente es lo más fácil de medir en una pantalla: cuentas cuadraditos desde abajo del todo hasta arriba del todo.

Por qué no basta con la media

Si intentamos calcular el voltaje promedio de una onda senoidal pura, nos encontramos con una paradoja matemática. Como la onda pasa el mismo tiempo siendo positiva que negativa, si sumamos todos los valores y dividimos… la media aritmética es CERO.

Pero si metes los dedos en el enchufe, te aseguro que la energía que recibes no es cero (no lo hagas, obviamente). El calor que genera una estufa no es cero.

Por tanto, la media aritmética no nos sirve para calcular energía o potencia.

Valor eficaz o RMS

Aquí llega el concepto más importante de la electrotecnia. Necesitamos un valor que nos diga “cuánta potencia calorífica real” tiene esa onda.

El Valor Eficaz (o RMS - Root Mean Square) se define mediante una comparación:

El Valor Eficaz de una corriente alterna es el valor que tendría una Corriente Continua (DC) que produjera EL MISMO CALOR en una resistencia.

Podemos verlo así:

1. Tenéis una estufa conectada a una batería de 12V DC. Calienta X.
2. Ahora la conectáis a un generador AC. El voltaje sube y baja.
3. Si ajustáis el generador para que la estufa caliente exactamente lo mismo (X), ese es el valor eficaz.

La relación entre RMS y pico

Para una onda senoidal pura (y solo para la senoidal), existe una relación matemática fija entre el valor máximo (Pico) y el valor útil (RMS):

O al revés:

Relación entre 230 V RMS y el valor de pico

Vamos a aplicar lo que acabamos de aprender a la instalación de vuestra casa. Decimos que en Europa tenemos 230V. Como lo medimos con el polímetro, sabemos que son 230V RMS.

Pero, ¿cuál es el voltaje real que está soportando el cable en el instante de máximo estrés?

¡Sorpresa! Aunque nominalmente decimos “230V”, por tus paredes están circulando picos de 325 Voltios (y oscila entre +325V y -325V, un salto de 650V pico-a-pico) cincuenta veces por segundo.

• Conclusión de ingeniero: Si compras un cable o un interruptor, asegúrate de que su aislamiento soporte el voltaje de pico (> 325V), no solo el eficaz.

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