Instalaciones eléctricas (uso informático)

Ejercicio Nº1.

Conceptos de tension, corriente, resistencia y potencia electrica. Unidades.

Tension electrica:

En un circuito por el que circula una corriente eléctrica, representa la diferencia de potencial, es decir, la tendencia que posee la corriente a circular pasando de un punto del circuito a otro que se halla a un potencial inferior.
Comparando la corriente eléctrica con un fluido hidráulico, puede identificarse correctamente la tensión con la presión que hace circular al líquido.
La tensión eléctrica se mide en volt (voltios, símbolo V), y el instrumento de medición se denomina voltímetro.

Corriente electrica:

Se da el nombre de corriente eléctrica a un desplazamiento de electrones a lo largo de un conductor entre cuyos extremos se aplica una diferencia de potencial. El fenómeno físico del flujo de electrones en un conductor es análogo al flujo de un líquido por el interior de una tubería entre cuyos extremos existe una diferencia de presión, debida, por ejemplo, a una diferencia de nivel.
La corriente eléctrica puede ser continua (cuando el movimiento de los electrones se efectúa en un solo sentido), o bien alterna (cuando el flujo se invierte a través del tiempo, con cierta frecuencia, a causa de la aplicación, entre los extremos del conductor, de una diferencia alternativa de potencial). Otra magnitud de la corriente es su intensidad, cuya unidad es el amperio, de símbolo A (ampére)

Resistencia:

Se denomina resistencia electrica y se simboliza como R, a la dificultad u oposicion que presenta  un cuerpo al paso de una corriente electrica para circular a traves de el.

En el Sistema Internacional de Unidades, su valor es expresado en Ohm que proviene de la letra  griega Omega Mayúscula, Ω.

Potencia:

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. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).

Ejercicio Nº2. 

Ley de Ohm 

La ley de Ohm dice que la intensidad que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es lo contrario a la resistencia eléctrica.

La intensidad de corriente que circula por un circuito dado, es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.

Ejercicio Nº3. 

Ley de Kirchoff    

Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.

Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.

Leyes: 

1. 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

2.   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.

Ejercicio Nº4.

Calcular la resistencia total de los siguientes circuitos:

Ejercicio Nº5.

Resolver los siguientes circuitos, analiticamente aplicando las leyes de Ohm y Kirchoff verificar aplicando un programa de simulacion

Cálculos Circuito 1:

Rt: R1 + R2                                         I : E/R                                   VR:  R1. I

Rt: 10 Ω + 12Ω                                  I : 10V/ 22Ω                        VR1: 10Ω * 0.45 A = 4.5 V

Rt: 22 Ω                                               I: 0.45 A                               VR2: 12Ω* 0.45A = 5.4 V

P1: 0.45A² * 10Ω                              I = 0.45

P1= 2.02W                                         VR1 = 4.5 V

P2: 0.45A² *12Ω                               VR2 = 5.4V

P2: 2.43 W                                          PT = 4.45W

PT= P1+P2 = 4.45W

Cálculos Circuito 2:

RT:  1 % (1/R1 + 1 / R2 ) = 3.6 Ω I1 =3.3A

IT: E/RT = 3.3 A                                                I2 = 2A

I2: E/R1                                                               I3= 1.3A

I2: 2A                                                                   RT= 3.6 Ω

I3: E/R2

I3: 1.3 A                         I = 0.45

P1= 2.02W                                         VR1 = 4.5 V

P2: 0.45A² *12Ω                               VR2 = 5.4V

P2: 2.43 W                                          PT = 4.45W

PT= P1+P2 = 4.45W

Calculos Circuito 3:

R23 = R2 * R3 / R2 + R3 = 6.6 Ω                  VR1 = R1. I

IT = E/ R = 1.6 A                                                               VR1 = 8.64 A

I2 = E / R2 = 1.5A

I3 = E/ R3 = 0.75A

P1 = I²* R1 = 8.29 W                                       VP= R23 * I

P2= I² * R2 = 9.2 W                                         VP = 6.33 V

P3= I² * R3 = 18.4 W

PT= 35.89 W 

Ejercicio Nº6.

A partir de los datos de los fabricantes, determinar cual debe ser la potencia de una fuente de alimentacion para una CPU con microprocesador Intel I5, 4GB de memoria RAM, placa de video 1GB, HDD 1Tera 7200 RPM, grabadora de CD-DVD.

• La potencia minima debe ser de 500w de alimentacion, para funcionar apropiadamente con estos equipos

Ejercicio Nº7. 

Determinar cual es la potencia consumida por un equipo con: la CPU anterior, un monitor LED 19',y una impresora laser blanco-negro.

•  La CPU consume aprox. :  500W

•  El Monitor: 30W

•  La Impresora laser blanco y negro: 110W. 

•  En Total es: 640W.

Ejercicio Nº8. 

Que es una UPS? Para que sirve? cual es su costo (para una PC)? y cual es su costo para 10 PC? autonomia minima de 10min

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. Los UPS son llamados en español ''SAI''  (Sistema de alimentación ininterrumpida). Los UPS 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.

Un UPS de 500VA puede salir alrededor de 800$. Y una UPS de 5000VA puede salir aproximadamente $15000

Ejercicio Nº9.

Que es una pinza amperomentrica? para que se usa? cual es su principio de funcionamiento? marcas, modelos y precios

La pinza amperométrica es un tipo especial de amperímetro que permite resolver 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.

MARCAS MODELOS Y PRECIOS. 2 EJEMPLOS: 

Marca: E-sun

modelo: EM-306b

precio: $225

marca: Zurich

modelo: 300a

precio: $410

Ejercicio Nº10.

A partir de la medicion efectuada con una pinza amperometrica del consumo de un secador de pelo para distintas condiciones de funcionamiento, determinar la potencia en Watts para cada una de ellas y la resistencia de la linea de aliomentacion para el maximo consumo

• El secador usa: 2.08V

• La resistencia de la Zapatilla es: 7V

• Velocidad1 en frio: 0.25A → 2W

• Velocidad 1 Calor1: 0.87A → 308.96W

• Velocidad1 Calor2: 3.54A → 734.24W

• Velocidad 2 Frio: 0.40A → 83.2W

• Velocidad 2 Calor1: 3.51A → 730.08W

• Velocidad 2 Calor2: 6.69A →1372.8W

Ejercicio Nº11.

 El cuerpo humano y la corriente electrica. Uso efecto sobre el cuerpo para distintos valores de corriente, medidas para la seguridad 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.

Medidas para la seguridad electrica:

1. Se debe de usar ropa adecuada para este trabajo.

2. NO usar en el cuerpo piezas de metal, ejemplo, cadenas, relojes, anillos, etc. ya que podrian ocasionar un corto circuito.

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

4. De preferencia, trabajar sin energía.

5. Al trabajar en lìneas de alta tensiòn, aunque se haya desconectado el circuito, se debe de conectar ( el electricista ) a tierra con un buen conductor.

6. Es conveniente trabajar con guantes adecuados cuando se trabaja cerca de líneas de alto voltaje y proteger los cables con un material aislante.

7. Si no se tiene la seguridad del voltaje, o si esta desactivado, no correr riesgos.

8. Deberan abrirse los interruptores completamente, no a la mitad y no cerrarlos hasta estar seguro de las condiciones del circuito.

9. Si se desconoce el circuito o si es una conexiòn 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.

Ejercicio Nº12:

¿Para que sirve el terminal de conexion a tierra? ¿A qué dispositivo se conecta? ¿Como se conecta? 

Se emplea en las instalaciones eléctricas para evitar el paso de corriente al usuario por un fallo del aislamiento de los conductores activos.

La puesta a tierra 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.

Ejercicio Nº13. 

Proteccion mediante el disyuntor diferencial. Explicar el principio de funcionamiento

Los interruptores diferenciales protegen las vidas de las personas contra los contactos eléctricos accidentales. Interrumpen en forma automática e instantánea el pasaje de corriente eléctrica cuando se produce una corriente diferencial de fuga entre fase y tierra superior al valor máximo aceptado, que para el caso de los disyuntores más difundidos, es de 30 mA. Así mismo protege contra los riesgos de incendio detectando pequeñas fugas de corriente por defecto.

Principio de funcionamiento de un disyuntor

Características

El detalle constructivo de los interruptores diferenciales está determinado esencialmente por tres partes funcionales:

Por el contrario, cuando por causa de una falla de aislamiento circula una corriente de defecto, se perturba el equilibrio y queda como resultado un campo magnético residual en el núcleo del transformador. Por ello se genera en el bobinado secundario una tensión que, a través de un disparador y el cerrojo de maniobra, desconecta el circuito afectado con la falla de aislación. Este principio de disparo opera independientemente de la tensión de red o de una fuente auxiliar. Esto también es condición para el elevado nivel de protección que brindan los interruptores diferenciales de acuerdo a la norma IEC/EN 61 008 (VDE 0664). Sólo de esa manera se asegura que se mantiene todo el efecto de la protección con el interruptor diferencial, aún en fallas de la red, por ejemplo: un corte del conductor de fase o del neutro.

Ejericicio Nº14. 

Proteccion mediante interruptor termomagnético. Explicar el principio de funcionamiento

Los interruptores termomagnéticos (térmicas) se utilizan, en primer término, para proteger contra sobrecargas y cortocircuitos a los cables y conductores eléctricos. De esa manera asumen la protección de medios eléctricos contra calentamientos excesivos según la norma DIN VDE0100 parte 430.

Bajo determinadas condiciones los interruptores termomagnéticos (termica) también garantizan la protección contra descargas peligrosas por tensiones excesivas de contacto originadas por defectos de aislamiento según la norma DIN VDE 0100 parte 410.

Por medio de los ajustes fijos de corrientes de diseño también se posibilita una protección restringida de motores eléctricos.
Para las aplicaciones en la industria y en instalaciones eléctricas se complementan los interruptores termomagnéticos con componentes adicionales de sencillo montaje acoplado, como por ejemplo: contactos auxiliares, contactos de señalización
de fallas o alarma, bobinas de apertura, bobinas de mínima tensión, bloques diferenciales y accesorios de fácil montaje, como sistemas de barras colectoras y piezas de montaje.

Principio de funcionamiento

Debido a la extrema velocidad de separación de los contactos en caso de fallas y a la rápida extinción en las cámaras apagachispas, del arco voltaico generado, los interruptores termomagnéticos desconectan con seguridad, limitando fuertemente la intensidad de la corriente.
Con ello se bajan, por lo general, los valores límites admisibles de I2t de la clase 3 de limitación de energía según la norma DIN VDE 0641 parte 11, en un 50%. Esto garantiza una muy buena selectividad en los dispositivos de protección de sobrecorriente conectados aguas arriba.

Ejericio Nº15. 

Buscar y pegar una tabla que relacione las secciones normalizadas de los cables y la carga maxima admisible para cada una de ellas

Ejericio Nº16.

Realizar un listado de materiales para la instalacion electrica de 10 computadoras, 2 impresoras laser blanco-negro y 2 impresoras impresoras multifuncion con proteccion termomagnetica y disyuntor diferencial con UPS en 2 circuitos. Tomar de ejemplo el laboratorio donde se dicta esta materia

Materiales en general: 

• Tablero

• Disyuntor= 1 de 30 A 

• LLaves termicas= 2 de 15 A

• Toma corriente= 30 Toma  → 20 Para la Cpu/Monitor ; 4 Para Impresoras y 6 Agregados por si acaso

• X metros de Cable → depende de la dimension del lugar

CADA CIRCUITO CONSUME 8A

Ejericio Nº17.

Dibujar un plano sabiendo que la seccion minima del cableado para tomas electricas es de 2,5mm². Indicar si es sufieciente para realizar la instalacion del ejercicio anterior. Justificar