T.P.Nº3:Instalaciones eléctricas (uso informático)
1-Conceptos de tensión,corriente,resistencia y potencia eléctrica.Unidades de medición
La tensión eléctrica 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 una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Su unidad de medida es el volt.
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. Su unidad se denomina amper.
Se le llama resistencia eléctrica a la mayor o menor oposición que tienen los electrones para desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el sistema internacional es el ohm, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán George Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.
La potencia eléctrica 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. Su unidad de medida es el watt.
2-Ley de Ohm
La ley de Ohm dice que la intensidad de corriente que circula por un circuito dado, es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo3-Leyes de kirchhoff
Ley de nodos o primera ley de Kirchhoff
En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.
Ley de mallas de Kirchhoff o Segunda ley de Kirchhoff
En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.
4-Calcular la resistencia total de los siguientes circuitos
a) Rt=2 ohm + 5 ohm=7 ohm
b) Rt=3 ohm + 4 ohm + 6 ohm=13 ohm
c) Rt=10 ohm*5 ohm/10 ohm + 5 ohm=50 ohm/15 ohm=3,33 ohm
d) Rt=20 ohm*20 ohm/20 ohm + 20 ohm= 400 ohm/ 40 ohm=10 ohm
e) Rt=1/(1/20 ohm + 1/30 ohm + 1/40 ohm)=9,2308 ohm
5-Resolver los siguientes circuitos analíticamente.Verificar verificar mediante un programa de simulación de circuitos
Vr1=2 v
Vr2=3 v
Vr3=5 v
Pt=10 w
b) I1=1,059 A
I2= 631,6 mA
I3=375 mA
Pt=12,708 W
Vr1= 6,3 V
c) I1=3,63 A
I2=1,2 A
I3=2,4 A
Pt=43,56 W
6-Determinar cual debe ser la potencia de una fuente de alimentación para una CPU con Motherboard con Intel i5, placa de vídeo 1gb, 4 gb memoria RAM, Disco rígido 1 Tb 7200 rpm, lectora/grabadora cd/dvd
CPU = 480 W
Lecto-grabadora cd/dvd = 10 W
Placa de Video = 20-200 W
Monitor = 20-40 W
Impresora = 7-25 W y 3 W sin usarse
Microprocesador = 75 W
Disco duro = 25 W
Motherboard 5 nucleos aprox. = 100 W
7-Determinar cual es la potencia consumida por un equipo compuesto por: CPU del ejercicio anterior, un monitor LED de 19 " y una impresora laser blanco y negro
Componente Potencia
- CPU del ejercicio anterior = 200 w
- Potencia del monitor LED 19" = 19 w
- Impresora laser = 214 w (activo) / 1,2 w (en reposo)
- El consumo de la CPU es de = 433 w (con los componentes activos) / 220 w (con las impresoras en reposo)
8-¿Que es una UPS (Uninteruptible power supply)? ¿Para que se usa? Indique costo aprox. para una sola PC y el costo para 10 PCS. Autonomia minima 10 minutos
Un UPS (uninterruptible power supply), es un dispositivo que gracias a sus baterías u otros elementos almacenadores de energía, puede proporcionar energía eléctrica por un tiempo limitado y durante un apagón a todos los dispositivos que tenga conectados. Otras de las funciones que se pueden adicionar a estos equipos 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).
El costo aprox. de una UPS para una sola Pc es de $500
El costo aprox. de una UPS para 10 Pcs es de $5000
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).
El costo aprox. de una UPS para una sola Pc es de $500
El costo aprox. de una UPS para 10 Pcs es de $5000
9-¿Que es una pinza amperométrica? Usos, principios de funcionamiento, marcas, modelos y precios
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.
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.
| Marca | Modelo | Precio |
| Zurich | Zr-287 | 110 |
| Clamp meter | JA-2010 | 230 |
| Brymen | Bm-128m | 1375 |
| Brymen | Bm-162 | 1290 |
| Yu Fon | 8020 | 385 |
10-El cuerpo humano y la corriente eléctrica.Efectos sobre el cuerpo para distintos valores de corriente.Medidas para la seguridad eléctrica.
| Intensidad, I | Duración, t | Efectos en el organismo |
|---|---|---|
| I < 1 mA | Cualquiera | Umbral de la percepción |
| 1 < mA < I < 25 mA | Cualquiera | Músculos 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) |
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.
MEDIDAS PREVENTIVAS
• Toda instalación, conductor o cable eléctrico debe considerarse conectado y bajo tensión.
• Antes de trabajar en ellos se debe comprobar la ausencia de voltaje con un equipo adecuado.
• Sólo realizar trabajos eléctricos con personal capacitado y autorizado para ello. La reparación y modificación de instalaciones y equipos eléctricos es única y exclusivamente competencia del personal idóneo en la instalación y/o mantenimiento eléctrico.
• En el uso de un equipo o aparato hogareño, al notar cosquilleos o el menor chispazo se debe proceder a su inmediata desconexión y posterior notificación.
• En el trabajo con máquinas o herramientas alimentadas por electricidad es preciso aislarse utilizando equipos y medios de protección individual certificados.
• Todo equipo eléctrico, herramienta, transformador u otro con tensión superior a la de seguridad (24 voltios) o que carezca de características dieléctricas de doble aislamiento, estará unido o conectado a tierra y en todo caso tendrá protección con interruptor diferencial.
• Se debe comprobar periódicamente el correcto funcionamiento de las protecciones.
• No utilizar cables prolongadores que no dispongan de conductor de protección para la alimentación de receptores con toma de tierra.
• Todo cable de alimentación eléctrica conectado a una toma de corriente debe estar dotado de conector normalizado.
• Las herramientas eléctricas se deben desconectar al terminar su empleo o en la pausa de trabajo.
• Será terminantemente prohibido desconectar máquinas, herramientas, o cualquier equipo eléctrico, tirando del cable. Siempre se debe desconectar tomando la ficha enchufe-conector y tirando de ella. En el caso industrial, se debe disponer de llaves de corte fijas.
• En el caso de una persona electrizada no la toque directamente.
11- ¿Para que sirve el terminal de conexión a tierra? ¿A que dispositivo se conecta? ¿Como se conecta?
La toma de tierra se emplea en las instalaciones eléctricas para evitar el paso de corriente al usuario por un fallo del aislamiento de los conductores activos.
Es una unión de todos los elementos metálicos que, mediante cables de sección suficiente entre las partes de una instalación y un conjunto de electrodos, permite la desviación de corrientes de falta o de las descargas de tipo atmosférico, y consigue que no se pueda dar una diferencia de potencial peligrosa en los edificios, instalaciones y superficie próxima al terreno
Es una unión de todos los elementos metálicos que, mediante cables de sección suficiente entre las partes de una instalación y un conjunto de electrodos, permite la desviación de corrientes de falta o de las descargas de tipo atmosférico, y consigue que no se pueda dar una diferencia de potencial peligrosa en los edificios, instalaciones y superficie próxima al terreno
12-Protección mediante disyuntor diferencial.Explicar el principio de funcionamiento.
Un interruptor diferencial, también llamado disyuntor por corriente diferencial o residual, es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas de corriente alterna, 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.
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.
Funcionamiento
Si nos fijamos en la Figura 1, 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 puntob (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 2, 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.
Los generadores de corriente alterna, o los transformadores existentes en el camino del suministro (generalmente trifásicos) tienen conectado a tierra su terminal neutro, y por tanto se cierra circuito eléctrico en cuanto se pone en contacto cualquiera de los hilos de fase con tierra. Es aquí donde el dispositivo desconecta el circuito para prevenir electrocuciones, bien porque hay derivación de corriente hacia la toma de tierra que deben tener todos los aparatos metálicos, o bien porque hay contacto eléctrico con tierra a través del cuerpo de una persona o por cualquier otra causa.
La diferencia entre las dos corrientes de los hilos del suministro 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.
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13-Protección mediante interruptor termomagnetico. Explicar el principio del funcionamiento.
Un interruptor magnetotérmico, interruptor termomagnético o llave térmica, es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos. Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electroimán y una lámina bimetálica, conectadas en serie y por las que circula la corriente que va hacia la carga.Funcionamiento
Al circular la corriente por el electroimán, crea una fuerza que, mediante un dispositivo mecánico adecuado (M), tiende a abrir el contacto C, pero sólo podrá abrirlo si la intensidad I que circula por la carga sobrepasa el límite de intervención fijado.
Este nivel de intervención suele estar comprendido entre 3 y 20 veces la intensidad nominal (la intensidad de diseño del interruptor magnetotérmico) y su actuación es de aproximadamente unas 25 milésimas de segundo, lo cual lo hace muy seguro por su velocidad de reacción.
Esta es la parte destinada a la protección frente a los cortocircuitos, donde se produce un aumento muy rápido y elevado de corriente.
La otra parte está constituida por una lámina bimetálica (representada en rojo) que, al calentarse por encima de un determinado límite, sufre una deformación y pasa a la posición señalada en línea de trazos lo que, mediante el correspondiente dispositivo mecánico (M), provoca la apertura del contacto C.
Esta parte es la encargada de proteger de corrientes que, aunque son superiores a las permitidas por la instalación, no llegan al nivel de intervención del dispositivo magnético. Esta situación es típica de una sobrecarga, donde el consumo va aumentando conforme se van conectando aparatos.
Ambos dispositivos se complementan en su acción de protección, el magnético para los cortocircuitos y el térmico para las sobrecargas. Además de esta desconexión automática, el aparato está provisto de una palanca que permite la desconexión manual de la corriente y el rearme del dispositivo automático cuando se ha producido una desconexión. No obstante, este rearme no es posible si persisten las condiciones de sobrecarga o cortocircuito.
Incluso volvería a saltar, aunque la palanca estuviese sujeta con el dedo, ya que utiliza un mecanismo independiente para desconectar la corriente y bajar la palanca.
El dispositivo descrito es un interruptor magnetotérmico unipolar, por cuanto sólo corta uno de los hilos del suministro eléctrico. También existen versiones bipolares y para corrientes trifásicas, pero en esencia todos están fundados en los mismos principios que el descrito.
Se dice que un interruptor es de corte omnipolar cuando interrumpe la corriente en todos los conductores activos, es decir las fases y el neutro si está distribuido.
Las características que definen un interruptor termomagnético son el amperaje, el número de polos, el poder de corte y el tipo de curva de disparo (B,C,D,MA). (por ejemplo, Interruptor termomagnético C-16A-IV 4,5kA).
14-Buscar y pegar una tabla que relacione las secciones normalizadas de los cables y la carga máxima admisible para cada una de ellas.
15-Realizar un listado de materiales para la instalación eléctrica de 10 computadoras, 2 impresoras láser y 2 impresoras multifunción.Con UPS y protección termomagnetica y disyuntor diferencial. En 2 circuitos. Tomar como ejemplo el laboratorio donde se dicta esta materia. Dibujar un plano.
Se necesitan:
10 monitores
10 teclados
10 mouses1 UPS de autonomía de 52 min para pequeñas y medianas empresas
10 cpu's con los cables correspondientes para cada periférico
2 Impresoras Láser
2 Impresoras Multifunción
1 Disyuntor diferencial
Toma corrientes de pared.Cantidad de cable necesario por la distancia entre las cpu's. cable de 4 mm
16-Sabiendo que la sección mínima de cableado para tomas eléctricos es de 2,5 mm2 indicar si es suficiente para realizar la instalación del ejercicio anterior. Justificar.
Si porque la maxima carga admisible del cable es de 18 A y cada circuito consume 10 A.
17-A partir de las mediciones realizadas con una pinza amperometrica indicar cuanto es el consumo en watt del conjunto computadora + monitor y de cada uno de sus componentes por separado.
Una computadora vieja con monitor consume 0,74 A y sin monitor consume 0,27 A
0,74 A * 220 V = 165 W
Cpu sin monitor:
0,27 A * 220 V = 59,4 W
Monitor solo:
0,47 A * 220 V = 103,4 W
Una computadora nueva con monitor LCD consume 0,37 A y sin monitor consume 0,30 A
0,37 A * 220 V = 81,4 W
Cpu sin monitor:
0,30 A * 220 V = 66 W
Monitor solo:
0,07 A * 220 V = 15,4 Wa
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