TP Nº 6: Instalaciones eléctricas para uso informático

Instalaciones Eléctricas para uso Informático de Seguridad

1. Conceptos de :

• Tensión

• Corriente

• Resistencia

• Potencia

• La tensión eléctrica o diferencia de potencial es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre unapartícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro. La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo.
• La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, lo que se aprovecha en el electroimán. El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetroque, calibrado en amperios, se llamaamperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.
• La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente. Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricciónen la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es elohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens. Para una gran cantidad de materiales y condiciones, la resistencia eléctrica depende de la corriente eléctrica que pasa a través de un objeto y de la tensión en los terminales de este. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es un valor que se mantendrá constante.
• La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad deenergía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt). Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz(lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las células fotoeléctricas. Por último, se puede almacenar químicamente en baterías.

2. Ley de Ohm

La Ley de Ohm establece que la intensidad que circula por un conductor, circuito o resistencia, es inversamente proporcional a la resistencia (R) y directamente proporcional a la tensión (V).

La ecuación matemática que describe esta relación es:

Donde, I es la corriente que pasa a través del objeto enamperios, V es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios, y R es la resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es constante, independientemente de la corriente.¹

Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuación un poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados experimentales

     1. Leyes de Kirchoff

Ley de Kirchhoff de las corrientes o de los nodos

La suma de todas las corrientes en un nodo es 0A (suponiendo que todas entrasen). Es decir, la suma de las corrientes que entran en un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. O dicho de otra forma, un nodo no puede acumular carga.

Ley de Kirchhoff de las tensiones o de las mallas

La suma de las tensiones en una malla es 0V (suponiendo que están todas definidas para que caiga tensión).Es decir, la suma de las tensiones que caen es igual a la suma de las tensiones que aumentan. O dicho de otra forma, el campo eléctrico en una malla es conservativo.

2. El cuerpo humano y la corriente electrica

Los daños que la corriente eléctrica puede causar si pasa a través del cuerpo humano dependen de dos magnitudes: 

• El valor de la intensidad de corriente.
• El tiempo durante el cual el cuerpo está expuesto al paso de la corriente.

En la tabla aparecen los daños ocasionados en el organismo por algunas combinaciones de intensidad de corriente y tiempo de exposición.

Intensidad, I	Duración, T	Efectos en el organismo
I < 1 mA	Cualquiera	Umbral de la percepción
1 < mA < 1 < 25 mA	Cualquiera	Musculos agarrotados
25 mA < I < 50 mA	Varios segundos	Aumento de la presión arterial, Tetanización (espasmos), Inconsciencia, Posible fibrilación ventricular
50 mA < I < 200 mA	t < ciclo cardíaco	Contracción muscular, Posible fibrilación ventricular
	t > ciclo cardíaco	Posible fibrilación ventricular, Inconsciencia
I > 200 mA	t < ciclo cardíaco	Posible fibrilación ventricular, Inconsciencia
	t > ciclo cardíaco	Quemaduras, Inconsciencia, Paro cardíaco (reversible)

Ejercicio

• Calcular la intensidad total, intensidad 1 e intensidad 2.
  
  
  
  RT = R1 x R2 / R1 + R2
  RT = 10 ohm x 10 ohm / 10 ohm + 10 ohm
  RT = 100/20 ohm
  RT = 5 ohm
  
  
  IT = E/RT
  IT = 10 v / 5 ohm
  IT = 2 a
  
  
• Calcular la caída de tensión 1 y la caída de tensión 2
  
  
  
  
  
  
  
  RT = R1 + R2
  RT = 10 ohm + 10 ohm
  RT = 20 ohm
  
  
  IT = E / RT
  IT = 10 v / 20 ohm
  IT = 0.5 a
  
  
  U1 = IT x R1
  U1 = 0.5 a x 10 ohm
  U1 = 5 v
  
  
  U2 = IT x R2
  U2 = 0.5 a x 10 ohm
  U2 = 5 v
  
  
  
  
  5.  Funcionamiento y utilización del disyuntor diferencial
  Un disyuntor o interruptor automático es un aparato capaz de interrumpir o abrir un circuito eléctrico cuando la intensidad de la corriente eléctrica que por él circula excede de un determinado valor o, en el que se ha producido un cortocircuito, con el objetivo de no causar daños a los equipos eléctricos. A diferencia de los fusibles, que deben ser reemplazados tras un único uso, el disyuntor puede ser rearmado una vez localizado y reparado el daño que causó el disparo o desactivación automática. Se fabrican disyuntores de diferentes tamaños y características lo cual hace que sea ampliamente utilizado en viviendas, industrias y comercios.
  Un interruptor diferencial exponencial, también llamado disyuntor por corriente diferencial o residual, es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los aparatos. En esencia, el interruptor diferencial consta de dos bobinas, colocadas en serie con los conductores de alimentación de corriente y que producen campos magnéticos opuestos y un núcleo o armadura que mediante un dispositivo mecánico adecuado puede accionar unos contactos.
  
  
  6.  Utilidad y uso de la conexión a tierra en dispositivos electricos
  Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexión de equipos eléctricos y electrónicos a tierra, para evitar que se dañen nuestros equipos en caso de una corriente transitoria peligrosa.
  El objetivo de un sistema de puesta a tierra es:
  • El de brindar seguridad a las personas.
  • Proteger las instalaciones, equipos y bienes en general, al facilitar y garantizar la correcta operación de los dispositivos de protección.
  • Establecer la permanencia, de un potencial de referencia, al estabilizar la tensión eléctrica a tierra, bajo condiciones normales de operación.
  La importancia de realizar una conexión a tierra en un edificio inteligente es mucha, ya que en estos edificios hay una gran cantidad de equipos electrónicos y una corriente indeseable o sobré tensión podría causar una pérdida muy costosa en estos equipos. Los fenómenos fisiológicos que produce la corriente eléctrica en el organismo humano dependen del valor de la intensidad de la corriente, tiempo de duración del contacto, callosidad, sexo, estado de epidermis, peso, altura, estado de animo, estado del punto de contacto a tierra. La resistividad del terreno se define como la resistencia que presenta 1 m3 de tierra, y resulta de un interés importante para determinar en donde se puede construir un sistema de puesta a tierra. En la resistividad del terreno influyen varios factores que pueden variarla, entre los mas importantes se encuentran: Naturaleza del Terreno, Humedad, Temperatura, Salinidad, Estratigrafía, Compactación y las Variaciones estaciónales. Es la resistencia que nos ofrece el terreno hacia la corriente en un sistema de puesta a tierra, esta resistencia depende de la resistividad del terreno y área de los conductores Para realizar un sistema de puesta a tierra se necesitan electrodos de tierra, los cuales existen de muchos tipos, algunos mejores que otros en ciertas características como el costo, entre otras. Los electrodos pueden ser artificiales o naturales. Se entiende por electrodos artificiales los establecidos con el exclusivo objeto de obtener la puesta a tierra, y por electrodos naturales las masas metálicas que puedan existir enterradas.
  
  
  7.   ¿Para que sirve el Terminal de conexión a tierra?
  Un Terminal es el punto en que un conductor de un componente eléctrico, dispositivo o red llega a su fin y proporciona un punto de conexión de circuitos externos. El Terminal puede ser simplemente el final de un cable o puede estar equipado con un conector o tornillo. En teoría de circuitos, Terminal significa punto donde teóricamente se pueden hacer conexiones a una red. No se refiere necesariamente a ningún objeto físico real.
  La conexión puede ser temporal, como para equipos portátiles, puede exigir una herramienta para montaje y desmontaje, o puede ser una unión permanente entre dos cables o dos aparatos.
  
  
  8.  Determinar cual debe ser la potencia de una fuente de alimentación para una CPU con:
• • Motherboard con Pentium I3
  • 4 g. bytes de memoria RAM
  • Placa de video 1MB
  • Disco Rígido 1 TB ( 7200     RPM)
  • Lectora y grabadora DVD
Intel i3= 73 W
Geforce GTX 560= 150W
HDD= 8.6 W
Lectograbadora LG 10 W
Con motherboard giga bite para I3 y RAM se necesita 500W mínimo
9.   Determinar cual es la potencia consumida por un equipo con:
1. • -CPU ejercicio anterior
   • -Monitor LED 19” WIDE
   • -Impresora láser B/N
   • -Impresora multifunción ( tinta)

CPU de 500W de consumicion

Monitor LCD LED de 18.5". Serie E40

Impresora láser consumo de energía ( Activo) 370W HPCP1525
Multifunción consumo activo 9W Epson TX125
Espera 0.3 W
10.  ¿Qué es una UPS? (Uninterrumpible Power Surply) para que se usa. Indique cuales utilizaría para una sola PC y su costo. ¿Qué utilizaría para 10 PC? y su costo. Autonomía mínima 10 minutos.
Un sistema de alimentación ininterrumpida, SAI es un dispositivo que gracias a sus baterías, puede proporcionar energía eléctrica tras un apagón a todos los dispositivos que tenga conectados. Otra de las funciones de los UPS es la de mejorar la calidad de la energía eléctrica que llega a las cargas, filtrando subidas y bajadas de tensión y eliminando armónicos de la red en el caso de usar corriente alterna.
Los UPS dan energía eléctrica a equipos llamados cargas críticas, como pueden ser aparatos médicos, industriales o informáticos que, como se ha mencionado anteriormente, requieren tener siempre alimentación y que ésta sea de calidad, debido a la necesidad de estar en todo momento operativos y sin fallos (picos o caídas de tensión).

Para mi PC utilizaria:

una Ups Atomlux Ups 500 220v 500va. Su costo es de $330



Para 10 PC utilizaría 1 UPS por cada 10 pc Modelo: 

500 STD

 Código: 10200325

Marca: CMOS Interactiva con línea, con estabilizador de voltaje, onda cuasi-senoidal PWM, prot. contra sobre tensiones, batería sellada de libre mantenimiento, Prot. Telefónica, Conexión a PC por USB, etc.

Carga: UPS de 500VA/250W, autonomía de 9 minutos a plena carga.



11.   Buscar una tabla que relacione las secciones de los cables en milímetros cuadrados  y su carga máxima admisible en Ampere.

12.  Realizar un listado de materiales para una instalación eléctrica de 10 computadoras (como las del ejercicio número 9), 5 impresoras láser y con impresoras multifunción con UPS ( 10 minutos de autonomía) 

CPU de 500W de consumición

Monitor LCD LED de 18.5". Serie E40

Impresora láser consumo de energia ( Activo) 370W HPCP1525

Multifunción consumo activo 9W Epson TX125

Espera 0.3 W

Impresora Samsung Ml-1665 Láser Monocromática 17ppm C/toner

Impresora Epson Tx125 Multifunción Fotocopia Escanea + Cable

Ups 500 Va Cmos Std Estab Soft Cable Usb 10 Min

13. Sabiendo que las normas AEA ( Asociación electrotécnica Argentina) especifican que la sección mínima para tomas eléctricas es de 2.5 mm2 indicar si es suficiente para el ejercicio anterior 

Si es suficiente porque una computadora como máximo requiere de 6 Amper y un conductor de 2.5 mm2 de sección de cobre según Normas IRAM 2183 la corriente máxima admisible es de 18 Ampere.

14. ¿Qué es una pinza amperométrica? Usos, principios de funcionamiento, marcas , modelos y precios. Pinzas FLUKE

La pinza amperométrica es un tipo especial de amperímetro que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la corriente para colocar un amperímetro clásico.¹

El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corriente circulante por un conductor a partir del campo magnético o de los campos que dicha circulación de corriente que genera. Recibe el nombre de pinza porque consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuya corriente queremos medir.

Este método evita abrir el circuito para efectuar la medida, así como las caídas de tensión que podría producir un instrumento clásico. Por otra parte, es sumamente seguro para el operario que realiza la medición, por cuanto no es necesario un contacto eléctrico con el circuito bajo medida ya que, en el caso de cables aislados, ni siquiera es necesario levantar el aislante.



Uso

Para utilizar una pinza, hay que pasar un solo conductor a través de la sonda, si se pasa más de un conductor a través del bucle de medida, lo que se obtendrá será la suma vectorial de las corrientes que fluyen por los conductores y que dependen de la relación de fase entre las corrientes.

Si la pinza se cierra alrededor de un cable paralelo de dos conductores que alimenta un equipo, en el que obviamente fluye la misma corriente por ambos conductores (y de sentido o fase contrarios), nos dará una lectura de "cero ".

Por este motivo las pinzas se venden también con un accesorio que se conecta entre la toma de corriente y el dispositivo a probar. El accesorio es básicamente una extensión corta con los dos conductores separados, de modo que la pinza se puede poner alrededor de un solo conductor.



Marcas, precios y modelos

Pinza amperometrica digital de 1000 A
Marca: PROTOMAX

Modelo: 266

$ 46,56

Pinza amperometrica digital
Marca: KYORITSU
Modelo: KEW-2002PA

$ 1.303,68

Pinza amperometrica digital
Marca:KYORITSU
Modelo: KEW-2006

$ 993,28

Pinza amperometrica digital
Marca: KYORITSU
Modelo: KEW-2007A

$ 613,04

Pinza amperometrica digital
Marca: KYORITSU
Modelo: KEW-2017

$ 605,28

Pinza amperometrica digital, RMS
Marca: KYORITSU
Modelo: KEW-2027

$ 876,88