Lección Corriente alterna · AC resistivo en campo
Efecto piel
En DC los electrones usan toda la sección del conductor. En AC, especialmente a alta frecuencia, las corrientes parásitas (corrientes parásitas circulares) empujan más corriente hacia la superficie — efecto piel. A 60 Hz en cable de edificio casi no cambia tu cálculo de calibre; en radio, VFD ruidoso y puesta a tierra RF sí importa: más área superficial, cable trenzado o cinta plana.
Qué es el efecto piel
Cuando circula corriente alterna, el campo magnético variable induce corrientes parásitas circulares (eddies) dentro del mismo conductor. Esas corrientes repelen el flujo de portadores hacia el exterior.
Efecto práctico: la corriente se concentra en una capa superficial. Es como si el conductor "perdiera" sección útil interior → resistencia efectiva mayor que en DC para la misma pieza de cobre.
DC vs AC en el mismo cable
| Condición | Dónde fluye la corriente | Resistencia aparente |
|---|---|---|
| DC | Toda la sección transversal | La del calibre AWG/mm² |
| AC baja frecuencia (60 Hz) | Casi toda la sección | ≈ igual a DC en instalaciones normales |
| AC alta frecuencia (MHz, etc.) | Principalmente superficie | Mucho mayor que esperarías por calibre |
En instalaciones de 50/60 Hz el efecto piel existe pero es pequeño: los tableros y conductores se dimensionan por ampacidad normativa, no por recalcular efecto piel en cada circuito de iluminación.
Proporcional a la frecuencia
A mayor frecuencia, mayor efecto piel.
- 60 Hz: profundidad de penetración grande en cobre → el centro del conductor sigue participando.
- 20 MHz: la corriente puede circular casi solo en la piel delgada → un sólido grueso no baja más la resistencia que un tubo delgado.
Por eso en RF y telecomunicaciones se usan conductores con máxima superficie: cable trenzado fino, tubo de cobre, cinta plana de puesta a tierra.
Consecuencias en campo eléctrico
Puesta a tierra a 60 Hz. Una varilla y conductor AWG sólido habitual suelen cumplir — el efecto piel no redefine el calibre típico de grounding en servicio residencial/comercial a 60 Hz.
Puesta a tierra / blindaje a radiofrecuencia. Equipos de 20 MHz o más (algunos sistemas de comunicación, equipos médicos, broadcast) pueden exigir braid (malla trenzada) o cinta de cobre ancha en lugar de un solo alambre grueso: no es capricho — el alambre grueso no aprovecha el interior a esa f.
Armónicos de VFD y electrónica. Corrientes a múltiplos de 60 Hz (3.er, 5.º armónico…) circulan con distribución distinta en el conductor; en instalaciones industriales grandes se analiza factor de armónicos y neutro sobrecargado — el efecto piel es parte del paquete de "frecuencias más altas en el mismo cable".
Conductores tubulares y busway. En algunas aplicaciones de alta frecuencia o corriente muy alta alterna se diseña geometría para superficie; en busway de planta a 60 Hz predomina norma térmica, no piel.
Relación con resistencia y calor
Más resistencia efectiva → más I²R → más calor donde no lo esperabas si pensabas solo en AWG DC.
Síntoma indirecto en RF: conexión "gruesa pero mala" a tierra → equipos con ruido o fallos intermitentes porque la impedancia a alta f es alta aunque a DC midas baja resistencia.
Cómo mitigar (cuando la frecuencia lo exige)
- Aumentar área superficial (trenza, lámina, malla).
- Reducir longitud del retorno de alta f (retorno corto junto al activo).
- Evitar asumir que "más diámetro sólido" siempre baja impedancia a RF.
- Seguir recomendaciones del fabricante en drives, UPS y equipos sensibles.
En 60 Hz edificio: cumple código de conductores, conexiones apretadas, rutas simétricas para reducir problemas de neutro — no sustituyas AWG por trenza "por efecto piel" sin requisito documentado.
Profundidad de penetración (idea de campo)
En cobre a 60 Hz, la corriente aún penetra bastante en el centro del conductor — por eso el AWG de tablero funciona como aprendiste en corriente continua. Al subir a kHz o MHz, la "capa útil" se vuelve delgada: un alambre macizo de 10 mm y uno de 20 mm pueden comportarse casi igual a esa frecuencia en términos de resistencia AC.
Regla práctica para ayudante: pregunta siempre la frecuencia dominante antes de copiar una conexión de tierra de un circuito de iluminación a un rack de comunicaciones.
Lo que NO es efecto piel
| Fenómeno | Diferencia |
|---|---|
| Caída de tensión | I×R total del circuito, no distribución en sección |
| Inductancia del conductor | Campo externo; se trata en inductancia AC |
| Corona en líneas AT | Fenómeno de aire/aislamiento, no piel en tablero |
| Proximidad | Corriente se desplaza por cercanía de otro conductor — relacionado pero distinto |
Caso de campo
Situación. Sala de telecomunicaciones en edificio: técnico de IT pide "tierra" con un AWG 6 sólido de 30 m hasta barra del piso 1. A 60 Hz la continuidad parece buena. Equipos de radio enlace a 900 MHz fallan pruebas de blindaje. El especialista RF instala malla trenzada corta y cinta de cobre entre rack y malla equipotencial local. Mejora inmediata.
Lección: a baja f el alambre largo "sirve" para muchos códigos de seguridad; a alta f el efecto piel y la impedancia exigen geometría de baja inductancia y alta superficie. No es lo mismo dimensionar tierra de servicio entrante que tierra de RF.
En el campo
Síntoma
Ruido, calentamiento localizado en conductor grueso a HF; fallos de comunicación
Dónde mirar
Frecuencia de servicio, longitud de conductores de tierra, tipo sólido vs trenza, armónicos de VFD
Causas probables
- Efecto piel + alta f → conductor sólido mal usado
- retorno largo
- armónicos elevados
Qué medir
- Caída de tensión DC/AC 60 Hz (no basta para RF)
- analizador de armónicos en industrial
- seguir spec RF
Qué no hacer
- Sustituir malla RF por un alambre "grueso"
- ignorar frecuencia al copiar tierra de un circuito a otro
Checklist
- Efecto piel = más corriente en **superficie** del conductor en AC
- A **60 Hz** en edificio típico: no redimensiono AWG solo por piel
- A **alta frecuencia**: preferir **trenza, malla, cinta ancha**
- Efecto piel **crece con frecuencia**
- Distingo efecto piel de caída de tensión e inductancia