T.P. N° 2 "Instalaciones electricas para uso informatico"

1.      Conceptos de tensión, corriente, resistencia y potencia eléctrica.

Tensión eléctrica (V): es la diferencia de potencial entre dos puntos o la diferencia de potencial de energía eléctrica por la unidad de carga eléctrica entre dos puntos.

Corriente eléctrica (A): es el flujo de carga eléctrica (C) por unidad de tiempo (seg) 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/seg (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio.

Resistencia eléctrica (R): la resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente. La resistencia de cualquier objeto depende únicamente de su geometría y de su resistividad, por geometría se entiende a la longitud (l) y el área (s) del objeto mientras que la resistividad es un parámetro que depende del material del objeto (ρ). R= ρ×l÷s.

La potencia eléctrica (W): es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).P=V*I

2.      Enunciar la ley de ohm.

La ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica (I) que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión eléctrica (V) entre dichos puntos e inversamente proporcional a la resistencia del circuito(R). I=V/R

3.      Leyes de kirchoff

La primera ley de kirchoff o ley de nodos dice que la suma de las corrientes entrantes a un nodo de un circuito eléctrico es igual a la suma de las corrientes que salen del mismo.

La segunda ley de kirchoff o ley de mallas de kirchoff dice que en una malla de un circuito las sumas de las caídas de tension es igual a la suma de tensiones aplicadas.

4.      Para los siguientes circuitos encontrar la resistencia equivalente.

1. Req=R1+R2

Req=100Ω+250Ω

Req=350Ω

2. Req=R1+R2+R3

Req=50 Ω+60 Ω+70 Ω

Req=180 Ω

3. 1/Req=1/R1+1/R2

1=(1/R1+1/R2)*Req

1/(1/R1+1/R2)=Req

1/(1/100 Ω+1/200 Ω)=Req

1/(0,01 Ω+0,005 Ω) =Req

1/0,015 Ω=Req

66,6Ω=Req

d. 1=(1/R1+1/R2)*Req

    1/(1/R1+1/R2)=Req

    1/(1/500 Ω+1/500 Ω)=Req

    1/(0,002 Ω+0,002 Ω) =Req

    1/0,004 Ω=Req

    250Ω=Req

5.  1/Req=1/R1+1/R2+1/R3

1=(1/R1+1/R2+1/R3)*Req

1/(1/R1+1/R2+1/R3)=Req

1/(1/100 Ω+1/200 Ω+1/300Ω)=Req

1/(0,01 Ω+0,005+0,0033 Ω) =Req

1/0,0183 Ω=Req

54,54Ω=Req

5.      Para los siguientes circuitos calcular las corrientes y las caídas de tensión en cada uno de los resistores.

a.       RT=R1+R2                           IT=VT/RT

RT=50 Ω +10 Ω                     IT=12V/60 Ω

RT=60 Ω                                IT=0,2A

                                               IT=I1=I2

V1=R1*I1                              V2=R2*I2

V1=50 Ω*0,2A                      V2=10 Ω*0,2A

V1=10V                                 V2=2V

 

b.      VT=V1=V2                          IT=I1+I2

IT=0,12A+0,06A

IT=1,18A

I1=V1/R1                               I2=V2/R2

I1=6V/50 Ω                           I2=6V/100 Ω

I1=0,12A                               I2=0,06A

c.       RT=R1+R2+R3                    IT=VT/RT

RT=30 Ω+30 Ω+90 Ω           IT=12V/150 Ω

RT=150 Ω                              IT=0,08A

                                               IT=I1=I2=I3

V1=R1*I1                              V2=R2*I2

V1=30 Ω+0,08A                    V2=30 Ω+0,08A

V1=2,4V                                V2=2,4V

V3=R3*I3                             

V3=90 Ω+0,08A                   

V3=7,2V

d.      VT=V1=V2                          IT=I1+I2

IT=0,5A+0,5A

IT=1A

I1=V1/R1                             I2=V2/R2

I1=10V/20 Ω                        I2=10V/20 Ω

I1=0,5A                                I2=0,5A         

e.       1/R2,3=1/R2+1/R3                           RT=R1+R2,3

1=(1/R2+1/R3)*R2,3                         RT=100 Ω +12 Ω

1/(1/R2+1/R3)=R2,3                          RT=112 Ω

1/(1/30 Ω+1/20 Ω)=R2,3                  

1/(0,033 Ω+0,05 Ω) =R2,3                IT=VT/RT

1/0,083 Ω=R2,3                                 IT=10V/112

12Ω=R2,3                                          IT=0,089A

                                                           IT=I1=I2,3

V1=R1*I1                                         V2,3=R2,3*I2,3

V1=100 Ω*0,089A                            V2,3=12 Ω*0,089A

V1=8,9V                                            V2,3=1,1V

                                                           V2,3=V2=V3

I2=V2/R2                                          I3=V3/R3

I2=1,1V/30 Ω                                    I3=1,1V/20 Ω

            I2=0,035A                                         I3=0,054A

6.      Para todos los circuitos del ejercicio anterior calcular la potencia disipada en cada resistor y la potencia total consumida por el circuito.

1. VT=12V         IT=0,2A

P=VT*IT

P=12V*0,2A

P=2,4W

2. VT=6V           IT=0,18A

P=VT*IT

P=6V*0,18A

P=1,08W

3. VT=12V         IT=0,08A

P=VT*IT

P=12V*0,08A

P=0,96W

4. VT=10V         IT=1A

P=VT*IT

P=10V*1A

P=10W

5. VT=10V         IT=0,089A

P=VT*IT

P=10V*0,089A

P=0,89W

7.      Buscar una tabla que relacione las secciones normalizadas de los cables y su carga máxima al principio.

 

8.      Determinar cual debe ser la potencia de una fuente de alimentación para una CPU con: Motherboard, micro Intel I7,  4 GB de memoria RAM, 1 HD de TB (7200 RAM)(salta),  Placa de video de 1 GB, Lectora reproductora de CD/DVD. Buscar especificaciones técnicas de los componentes y mostrar sus consumos.

·         Motherboard (en general) entre 20W y 30W

·         micro Intel I7-990x y 4 GB de memoria RAM Kingston DDR3 1066 130W

·         Hard drive de 1TB WD1001FALS 20W

·         Placa de video de 1 GB Radeon HD 6850 258W

·         Lectora reproductora de CD/DVD entre 25W y 40W

Se necesitan una fuente de entre 450W y 500W

9.      Determinar cual es el consumo de una PC con: el CPU anterior, Un monitor de 19” (Wide), Una impresora láser blanco y negro y Una impresora multifunción (a chorro tinta).

·         El CPU anterior 450W

·         Un monitor de 19” 40W

·         Una impresora láser blanco y negro 9W

·         Una impresora multifunción 11W

El consumo es de unos 510W

10.  ¿Qué es una ups? ¿Para que se usa? Indique cual usaría para su PC y su costo aproximado (Autonomía mínima 10 min).

Un UPS es una fuente de suministro eléctrico que posee una batería con el fin de seguir dando energía a un dispositivo en el caso de interrupción eléctrica. Suelen conectarse a la alimentación de las computadoras, permitiendo usarlas varios minutos en el caso de que se produzca un corte eléctrico. Algunos UPS también ofrecen aplicaciones que se encargan de realizar ciertos procedimientos automáticamente para los casos en que el usuario no esté y se corte el suministro eléctrico. Según su forma de funcionamiento se distinguen tres tipos de UPS:

• Off-line: la alimentación viene de la red eléctrica y en caso de fallo de suministro el dispositivo empieza a generar su propia alimentación. Debido a que no son activos, hay un pequeño tiempo en el que no hay suministro eléctrico. Típicamente generan una forma de onda que no es sinusoidal, por lo que no son adecuados para proteger dispositivos delicados o sensibles a la forma de onda de su alimentación.
• In-line: también conocido como de "línea interactiva". Es similar al off-line,  dispone de filtros activos que estabilizan la tensión de entrada. Sólo en caso de fallo de tensión o anomalía grave empiezan a generar su propia alimentación. Al igual que los SAI de tipo off-line tienen un pequeño tiempo de conmutación en el que no hay suministro eléctrico. Típicamente generan una forma de onda pseudo-sinusoidal o sinusoidal de mayor calidad que los SAI off-line.
• On-line: el más sofisticado de todos. El dispositivo genera una alimentación limpia con una onda sinusoidal perfecta en todo momento a partir de sus baterías. Para evitar que se descarguen las carga al mismo tiempo que genera la alimentación. Por tanto, en caso de fallo o anomalía en el suministro los dispositivos protegidos no se ven afectados en ningún momento porque no hay un tiempo de conmutación. Su principal inconveniente es que las baterías están constantemente trabajando, por lo que deben sustituirse con más frecuencia.

El UPS Apc Br550gi Back Rs 550va cuesta alrededor de $900.

11.  ¿Qué es una pinza amperometrica? Principio de funcionamiento, usos, marcas, modelos, precios aproximados.

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.
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.
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, 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.
La lectura producida por un conductor que transporta una corriente muy baja puede ser aumentada pasando el conductor alrededor de la pinza varias veces, la lectura la real será la mostrada por el instrumento dividida por el número de vueltas, con alguna pérdida de precisión debido a los efectos inductivos.

Marcas: Milwaukee Electric Tool, Fluke, UEI, Extech, Zurich, etc.

12.  El cuerpo humano y la corriente eléctrica. Efectos sobre el cuerpo para distintos valores de corrientes. Medidas de seguridad eléctrica.

Intensidad Efectos fisiológicos que se observan en condiciones normales

0 - 0,5 mA: No se observan sensaciones ni efectos. El umbral de percepción se sitúa en 0.5 mA.

0,5 - 10 mA Calambres y movimientos reflejos musculares. El umbral de no soltar se sitúa en 10 mA.

10-25 mA Contracciones musculares. Agarrotamiento de brazos y piernas con dificultad de soltar objetos. Aumento de la presión arterial y dificultades respiratorias.

25-40 mA Fuerte tetanización. Irregularidades cardiacas. Quemaduras. Asfixia a partir de 4 s.

40 - 100 mA Efectos anteriores con mayor intensidad y gravedad. Fibrilación y arritmias cardiacas.

1 A Fibrilación y paro cardiaco. Quemaduras muy graves. Alto riesgo de muerte.

1 - 5 A Quemaduras muy graves. Parada cardiaca con elevada probabilidad de muerte.

Medidas de seguridad:

1.- Se debe de usar ropa adecuada para este trabajo.
Es necesario usar zapato dieléctrico y guantes, pantalón de mezclilla, lentes protectores. Sirve para evitar un arco al no estar aterrizado y servir como vía de escape a la corriente eléctrica. Cuando los voltajes son altos es necesario usar traje para arcFlash dependiendo el nivel de la señal hay varios tipos de traje medidos en cal/cm2.

2.- NO usar en el cuerpo piezas de metal, ejemplo, cadenas, relojes, anillos, etc. ya que podrían ocasionar un corto circuito.
Al tener metales conductores de electricidad en el cuerpo y hubiera un accidente con la línea viva esta puede realizar un corto y accidentándonos con ella.

3.- Cuando se trabaja cerca de partes con corriente o maquinaria, usar ropa ajustada y zapatos antideslizantes.

4.- De preferencia, trabajar sin energía. Para evitar algún accidente, es preferente trabajar con el sistema des energizado.

5.- Calcular bien las protecciones eléctricas, para la correcta protección del cableado como de los dispositivos eléctricos. Calculando de forma sobrada pero menor a la capacidad de corriente del cableado, Tener en cuenta que una protección bastante grande no serviría como protección perdería utilidad.

6.- Es conveniente trabajar con guantes adecuados cuando se trabaja cerca de líneas de alto voltaje y proteger los cables con un material aislante. Ya que el alto voltaje puede "brincar" (comúnmente llamado arcflash) por eso es necesario estar bien aislados.


7.- Si no se tiene la seguridad del voltaje, o si esta desactivado, no correr riesgos.
Verificar si hay señal en el sistema y como quiera tener todas las medidas de seguridad suponiendo que haya voltaje (aunque sea absolutamente innecesario).

8.- Deberán abrirse los interruptores completamente, no a la mitad y no cerrarlos hasta estar seguro de las condiciones del circuito. Verificar que abramos bien el circuito y estar seguros cuando volvamos a cerrar

9.- Si se desconoce el circuito o si es una conexión complicada, familiarizarse primero y que todo este correcto. Hacer un diagrama del circuito y estudiarlo detenidamente, si hay otra persona, pedirle que verifique las conexiones o bien el diagrama.

10.- Hacer uso de herramientas adecuadas (barras aisladoras) para el manejo de interruptores de alta potencia.

13.  Indicar para que se usa el Terminal que conecta a tierra, explicar su funcionamiento.

14.  Protección mediante disyuntor diferencial. Explicar su funcionamiento.

Un interruptor diferencial exponencial, 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.
  Si nos fijamos en la figura a la izquierda, vemos que la intensidad (I1) que circula entre el punto a y la carga debe ser igual a la (I2) que circula entre la carga y el punto b (I1 = I2) y por tanto los campos magnéticos creados por ambas bobinas son iguales y opuestos, por lo que la resultante de ambos es nula. Éste es el estado normal del circuito.

 

Si ahora nos  fijamos en  la figura de la derecha, vemos que  la carga presenta una derivación a  tierra por la que circula una corriente de fuga (If), por lo que ahora I2 = I1 - If y por tanto menor que I1.

  Es aquí donde el dispositivo desconecta el circuito para prevenir electrocuciones, actuando bajo la presunción de que la corriente de fuga circula a través de una persona que está conectada a tierra y que ha entrado en contacto con un componente eléctrico del circuito.
  La diferencia entre  las dos corrientes es  la que produce un campo magnético  resultante, que  no es nulo  y que por  tanto producirá una atracción  sobre el núcleo N, desplazándolo de  su posición de equilibrio, provocando la apertura de los contactos C1 y C2 e interrumpiendo el paso de corriente  hacia  la  carga,  en  tanto  no  se  rearme  manualmente  el  dispositivo  una  vez  se  haya corregido la avería o el peligro de electrocución.
  Aunque existen interruptores para distintas intensidades de actuación, en las instalaciones domésticas se instalan normalmente interruptores diferenciales que se actúan con una corriente de fuga alrededor de  los 30 mAy un  tiempo de respuesta de 50 ms,  lo cual garantiza una protección adecuada para las personas y cosas.

15.  Realizar un listado de materiales para realizar la instalación eléctrica de 10 computadoras como la computadora del ejercicio nº 9, 5 impresoras láser y 5 impresoras multifunción. Con ups. Tomar como ejemplo el laboratorio donde se dicta la materia.

16.  Sabiendo que la sección mínima del cable utilizada para una corriente en instalaciones eléctricas es de 3.55mm cuadrados de sección indicar si es suficiente para el ejercicio anterior.