ELECTRICIDAD GENERAL BASICA

8/20/2019 ELECTRICIDAD GENERAL BASICA

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ISO 9001:2008

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Electricidad para IT

1. Principios de electricidad

1.1 El Circuito eléctrico

La utilidad de los circuitos, dependiendo del fluido que los recorra, es su capacidadde producir y transmitir efectos diversos.

Consideremos el conjunto formado por dos recipientes (A y B), enlazados por untubo (C) y una llave de paso (D). Imaginemos, en un primer momento, que eldepósito A está lleno de agua y la llave de paso cerrada. No habrá circulación deagua por el tubo y el segundo depósito (B)se mantendrá vacío.

Si abrimos la llave de paso y dejamoscircular el agua entre los dos depósitos,desde A, que tiene el nivel más alto, a Bque lo tiene más bajo, se produce una“corriente de agua”.

Ello se debe al desnivel (H) entre lassuperficies superiores del agua en los dosdepósitos. La corriente de agua semantendré hasta que haya quedado

eliminado el desnivel. Así, podemos afirmar que esa corriente de agua estácausada por la diferencia de nivel (diferencia de presión) existente entre lassuperficies libres del agua en los dos depósitos A y B.

En este circuito hidráulico elemental la corriente de agua cesa en el instante enque se iguala el nivel de los dos depósitos, esto es, con la igualdad de presión enla superficie de ambos.

Si quisiéramos mantener la "circulación continua" del agua a lo largo de la tubería;sería preciso conseguir que siempre hubiera ciento

desnivel entre el agua de los dos depósitos. Para elloes necesario instalar un elemento que eleve el aguadesde el recipiente inferior (B) al superior (A). Esteelemento es una bomba elevadora.

De esta forma hemos constituido un circuito cerrado,formado por la bomba, los recipientes y las tuberíasde unión. De idéntica manera está constituido uncircuito eléctrico, o sea, un lugar de donde salen"partículas eléctricas" llamado generador, un lugar


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por donde pasan las mismas llamado conductor, un lugar donde producen unefecto determinado, llamado receptor y regreso de aquellas 'partículas" a sulugarde procedencia por otro camino también llamado conductor.Ya hemos visto el circuito eléctrico sencillo, así como los elementos básicos deque consta cualquier instalación (generadores, conductores, receptores, etc.) y los

símbolos más utilizados.

1.2 CORRIENTE ELÉCTRICA.

Todos los cuerpos están formados por átomos,constituidos por un núcleo central y unas partículasmuy pequeñas llamadas electrones que se encuentrangirando alrededor del núcleo.

Nota: Esta es la definición del átomo según Bohr, que

nosotros la adoptaremos como válida para el desarrollodel tema.Composición del átomo = Núcleo + Capas exterioresNúcleo: Lo componen las partículas llamadas protones(+) y neutrones (sin carga eléctrica).Capas exteriores: Alrededor y dispuestos en capas orbitales giran loselectrones, con carga eléctrica (-)Número de electrones = Número de protones.

Los átomos, debido a fuerzas externas, pueden perder o ganar electrones. Si los

toma de otro átomo próximo, sobrepasa el número de cargas negativas a laspositivas, por lo que queda cargado negativamente y se denomina ión negativo.En caso de que ceda electrones a otro átomo cercano, quedará cargadopositivamente y entonces recibe el nombre de ion positivo. Es precisamente eneste estado como se encuentran los átomos de los metales conductores cuandose les aplica un generador: pila, dinamo o alternador. Se produce entonces latransmisión de las cargas de átomo en átomo, fenómeno conocido como corrienteeléctrica.

1.3 Magnitudes básicas de todos los circuitos eléctricos

1.3.1 Tensión, voltaje o diferencia de potencial

En un circuito eléctrico, la diferencia de potencial existente entre lospolos delgenerador, o entre dos puntos cualesquiera del circuito, también sellama tensión ovoltaje y es la causa de que los electrones circulen por elcircuito si éste seencuentra cerrado. Es una característica muy similar a lapresión que, en el circuitohidráulico, se produce gracias al desnivel entre losdepósitos. Se podría definircomo la fuerza con que se mueven loselectrones".

Su unidad es el voltio y para medirla se utiliza un aparato llamadovoltímetro. Esteha de estar conectado en paralelo o derivación. También seutilizan los polímetros,que son aparatos que permiten medir diversasmagnitudes eléctricas.


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forma que el agua circula con más facilidad cuando las tuberías tienen pocoscambios de dirección y su sección es suficiente.

La unidad de resistencia es el ohmio . Todos los receptores o componentes de uncircuito suponen alguna resistencia, por pequeña que sea, al paso de la

electricidad. Este efecto es, normalmente, "no deseado", pero en ocasiones loaprovechamos en algunos receptores para obtener calor.

Es el caso de algunos aparatos compuestos de un tino hilo de metal (wolframio otungsteno), que se pone incandescente y puede dar luz y calor, que se aprovechaen las lámparas y estufas

1.4 El Principio fundamental de la corriente eléctrica

El valor de la intensidad de la corriente eléctrica que recorre un circuito depende

directamente de la tensión existente entre los extremos del mismo e inversamentede la resistencia eléctrica del circuito.

Fue Ohm quién descubrió la relación matemática entre la intensidad y la diferenciade potencial.

Hoy se conoce esta relación corno Ley de Ohm y se expresa de esta forma:

1.5 Tipos de circuitos

Como hemos visto, la corriente eléctrica circula de un polo a otro de una pila,recorre los conductores y atraviesa los receptores. Podemos considerar que losreceptores son elementos resistentes al paso de la corriente eléctrica, ya quetienen que transformar la misma en otro tipo de energía realizando un trabajo.

Vamos a decir, de forma general, que los diferentes elementos que intercalamosen un circuito se denominan resistencias.

Según la colocación de estas resistencias tendremos que los circuitos pueden ser:

1.5.1 Circuitos en serie.

Un circuito está en serie, cuando la salida de unaresistencia se encuentra conectada a la entrada de otra.Un ejemplo más fácil de entender es suponer que los

electrones son personas que circulan del (+) al (-),recorren los diferentes caminos (conductores) y


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atraviesan los obstáculos que se interponen en el recorrido (receptores). Puesbien, en este juego, diremos que dos elementos están en serie, cuando para pasarde un lado a otro tenemos que atravesar de forma obligatoria los dos elementos.

1.5.2 Circuitos en paralelo

Dos resistencias están en paralelo, cuando todas las salidas están conectadas aun punto común y las entradas a otro. Siguiendo con el mismo ejemplo anterior,diremos que dos elementos están en paralelo cuando existen varios caminos

alternativos para pasar de un punto a otro del circuito, por lo que para llegar a unmismo punto, se pueden seguir diferentes caminos.

1.5.3 Circuitos mixtos

Nos encontramos a la vez con elementos en serie y en paralelo..

1.6 Potencia eléctricaMuchos aparatos vienen denominados por su "potencia". Recordemos lo quesucedía en los circuitos hidráulicos cuando el agua debía realizar un recorrido deldepósito superior al inferior. El caudal de agua (en litros por segundo) al caerrealiza un trabajo, haciendo girar la rueda de palas, el cual es proporcional aldesnivel U.

En este caso la potencia es el producto del caudal por la diferencia de nivel

Eléctricamente, se define la potencia como el como: producto de la diferencia de potencial por la intensidad de corriente que recorre el circuito. Se expresa:


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Otra forma de definir la potencia eléctrica es como la energía consumida en launidad de tiempo Así pues, lo que diferencia la potencia de la energía es el tiempotranscurrido. Un receptor, por ejemplo una lámpara de 60 W. de potencia, si ha

estado encendida durante una hora, consume una energía de 60 watios por hora.

Energía = Potencia x Tiempo

La potencia que consume un receptor viene indicada normalmente en su placa decaracterísticas.

En ella se graban, también, los valores de tensión e intensidad para los que hasido fabricado.

1.7 Pilas primarias

Si cogemos una chapita de zinc y otra de cobre, las sumergimos en un vaso deagua acidulada y unimos ambas chapas con un conductor, observamos un pasode corriente eléctrica, por lo que habremos construido una pila elemental.

Teóricamente esta reacción se produce hasta la desaparición completa del cinc, elcual se deposita en el cobre terminando la reacción. En la práctica se interrumpeantes debido a la polarización del electrodo positivo, fenómeno que consiste en laacumulación en toda la superficie del cobre de hidrógeno gaseoso que impide el

contacto del metal con el electrolito.La despolarización y eliminación del hidrógenopermite hacer pilas más duraderas Al combinar electrodos, despolarizantes yelectrolitos diversos, se puede obtener una gran variedad de pilas distintas. Una delas más utilizadas es la de Leclanché, de la cual se derivan las pilas secas, endonde el cinc es el electrodo negativo y forma la envoltura de la pila, y el electrodopositivo es una barrita de grafito. Se utiliza como despolarizante el cloruro deamonio espesado con serrín o gelificado.

Con el creciente desarrollo de elementos que funcionan con pilas (relojes,calculadoras, juguetes, etc.), se ha incrementado el desarrollo y estudio de pilas

cada vez más potentes. Así, en las pilas alcalinas se ha sustituido el electrolito porpotasa cáustica, por lo que el volumen disminuye y podemos aumentar eldespolarizante y su actividad. También el cinc se sustituye por el magnesio, lo queda más energía másica y duración a la pila.

En el caso de las pilas de mercurio se mejora la descarga de las mismas, de formaque mantienen la tensión prácticamente constante hasta momentos antes deagotarse.

Pueden funcionar sin problemas a temperaturas próximas a los 900C, si bien encondiciones normales no han de superar los 55 ºC. Su capacidad másica es muy


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elevada, lo que permite almacenar grandes cantidades de energía en pilas«miniatura» o como las conocemos actualmente llamadas pi las botón .

1.8 Pilas secundarias

El funcionamiento de estas pilas puede ser comparado al funcionamiento delacumulador de un automóvil, ya que se recargan constantemente. Ahora bien,estos acumuladores exigen la energía eléctrica para regenerar los productos de lareacción electroquímica y volver a acumular la energía suficiente, con lo quecomienza un nuevo ciclo.

2. Administración de energía en IT

Es el análisis y la administración de la demanda energética dentro del área de lastecnologías de la información. La demanda energética de IT es responsable deaproximadamente el 2% de las emisiones globales de CO2, aproximadamente elmismo nivel que la aviación. IT puede llegar a representar hasta el 25% del gastoenergético eléctrico en un edificio moderno.

Las mayores demandas energéticas representan los Monitores y las PCs, llegandoal 39% del uso energético, seguido de los datacenters y servidores, querepresentan el 23 %.

3. Fuente de Alimentación Ininterrumpida – UPS(UninterruptiblePowerSupply)

Es un aparato eléctrico que provee energía eléctrica de emergencia a una cargacuando la fuente de alimentación de entrada, típicamente la electricidad delproveedor de servicios, falla. Un UPS difiere de una sistema de energía deemergencia o de un generador standby, en que el UPS proveerá proteccióninstantánea o casi instantánea ante interrupciones de la alimentación de entrada,mediante el empleo de una o más baterías y electrónica asociada, para usuarios

de baja potencia, y/o por medio de generadores diesel para usuarios de altapotencia. El tiempo de autonomía de la mayoría de los UPS es bastante corto, 5 a15 minutos siendo lo típico para unidades pequeñas, pero lo suficiente para ganartiempo para traer una fuente auxiliar o apagar correctamente el equipamientoprotegido.

No están limitados a proteger algún tipo particular de equipamiento, y estípicamente utilizado para proteger computadoras, datacenters, equipamiento detelecomunicación u otro equipamiento eléctrico donde una interrupción noesperada de la energía puede causar heridas, muertes, interrupción grave denegocios o pérdida de información. Las unidades varían su tamaño, desdeunidades diseñadas a proteger a simples computadoras sin monitor (Cerca de 200


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VA) a unidades grandes alimentando datacenters completos, edificios o hastaciudades.

El UPS permite que los materiales reciban alimentación de una batería deemergencia durante varios minutos en caso de que se produzcan problemas

eléctricos, en especial durante: Interferencias en la red eléctrica. Cortes de electricidad. Sobrevoltaje. Baja tensión. Picos de voltaje. Descargas de rayos.

En el diagrama a bloques mostrado en la figura, observamos el voltaje de

alimentación del UPS y la "Batería", ambas son las dos fuentes de energía parala salida del UPS.

El UPS tomará energía de la Batería,en caso de que haya ausencia delvoltaje de entrada y de esta manera sepodrá seguir dando voltaje a la Carga.

La "Carga" está constituida por losaparatos a ser alimentados por elvoltaje de salida de UPS y de los cuales no deseamos se interrumpa la energía.

Para implementar sistemas UPS se utilizan acercamientos a una variedad dediseños, cada uno con distintas características de desempeño. Los acercamientosde diseño más usuales son los siguientes:

Standby. Línea Interactiva. Standby - Ferro. Doble Conversión On - Line. Delta ConversionOn – Line


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3.1 UPS Standby

El UPS Standby es el tipo más utilizado para Computadoras Personales. Elinterruptor (switch) de transferencia está regulado para elegir entre la

entrada AC (AlternatingCurrent/Corriente Alterna) filtrada, la cual es la fuentede energía primaria (dibujo en línea sólida) y alternar con labatería/conversor (inversor), siempre que la fuente de energía primaria falle.

El conversor solo se enciende cuando la energía falla, por eso el nombre“Standby”.

Los principales beneficios de este diseño son: alta eficiencia, pequeñotamaño y bajo costo.

3.2 UPS de línea interactiva

El UPS de Línea Interactiva, es el diseño más comúnmente utilizado parapequeños negocios, Web y servidores departamentales. En este diseño, elconversor (invertidor) de la batería a energía AC siempre está conectado a

la salida del UPS. Si se mantiene el conversor operando al revés de tanto entanto, cuando la entrada de energía AC es normal provee carga de batería.


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3.4 UPS de doble conversión online

Este es la UPS más usualmente utilizado sobre 10kVA. En un diseño de Doble Conversión On-Line, la falla de entrada AC no activa

el interruptor de transferencia debido a que la entrada AC está cargando lafuente de batería, la cual provee energía al conversor de salida. Por lo tanto,durante una falla de la energía AC de entrada, la operación on-line no tienetiempo de transferencia.

3.5 UPS de conversión delta online

Similar al diseño de Conversión On-Line Doble, el UPS de Conversión On-Line Delta siempre tiene al conversor proveyendo voltaje a la carga. Pero elconversor Delta adicional también aporta energía al conversor de salida.


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4. Electricidad en el Datacenter

En vista de los altos requerimientos de disponibilidad de los Datacenters, de

acuerdo al estándar TIA/EIA-942 se dividen los subsistemas de datacenters enniveles o Tiers, desde el 1 al 4

Fuentes de alimentación Backup consisten en una o más fuentes ininterrumpidasde energía (UPS), banco de baterías, y/o generadores Diesel.

Para prevenir puntos únicos de fallas, todos los elementos de los sistemaseléctricos, incluidos los sistemas backup, están totalmente duplicados, y servidorescríticos están conectados a ambas “fuente A” y “fuente B” de energía. Este arregloes hecho con frecuencia para llegar a la redundancia N+1 en los sistemas. Los

interruptores estáticos son a veces usados para asegurar la conmutacióninstantánea desde una fuente a otra en el caso de un evento de fallo de energía.

Los datacenters tienen típicamente piso falso, hecho de baldosas removibles de 60cm. La tendencia es llegar a un vacío de 80 a 100 cm para mejor y más uniformedistribución del aire. Proveen suficiente espacio para la circulación del aire y elcableado de potencia.

Algunos datacenters nuevos están empezando a estandarizar una red dedistribución eléctrica de 380 VDC que se espera mejore la eficiencia de los

sistemas de potencia de los edificios. Debido a que mucha de la pérdida eléctricaes causada por la conversión AC/DC, una red totalmente en voltaje contínuo queespera conseguir ahorros significativos en energía utilizada y carga a refrigerar.

La segmentación es resumida de siguientemanera:

4.1 Nivel 1 (Tier 1) N

• Sistema eléctrico básico, UPS y generador sin

redundancia.• PDUs y paneles de distribución únicos. • Sistema de tierra


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4.2 Nivel 2 (Tier 2) N+1

• Cumplir requisitos del Tier 1• UPS redundante y grupo generador paraelCPD.• Utilización de circuitos derivados y PDUsduales.• EmergencyPower Off.

4.3 Nivel 3 (Tier 3) 2N•Cumplir requisites del TIER 2 • Alimentadores redundantes • Planta redundante (topología de doble vía).


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4.4 Nivel 4 (Tier 4) 2(N+1)• Se deberán cumplir todos los requisitos del nivel 3 y realizar el diseño en unaconfiguración 2(N+1) en todos los módulos, sistemas y vías. Todos los

alimentadores y equipos deberán tener un bypass manual para mantenimiento óante eventos de falla. Ante un evento o problema el suministro de energía deberáser automáticamente transferido al sistema alterno sin que exista algunainterrupción de energía para las cargas críticas.

• Es necesario instalar un sistema de monitorización continuo de tensión eimpedancia de las baterías mono bloque para asegurar una correcta operación delos bancos de baterías.• Las acometidas de entrada al datacenter deberán ser completamenteindependientes del resto de las otras divisiones de la organización y deberán

existir dos alimentadores diferentes provenientes de sub estaciones diferentes.


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5. ANSI/TIA/EIA-607 Tierras y Aterramientos para los Sistemas de Telecomunicaciones

5.1 Objetivo

TIA/EIA-607 discute el esquema básico y los componentes necesarios paraproporcionar protección eléctrica a los usuarios e infraestructura de lastelecomunicaciones mediante el empleo de un sistema de puesta a tierraadecuadamente configurado e instalado.

Provee especificaciones para el diseño de las tierras y el sistema de aterramientos

relacionadas con la infraestructura de telecomunicaciones para edificioscomerciales


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5.2 TBB: Telecommunicationsbondingbackbone Es un conductor de cobreusado para conectar la barra principal de tierra de telecomunicaciones (TMBG) conlas barras de tierra de los armarios de telecomunicaciones y salas de equipos(TGB) Su funcion principal es la de reducir o igualar diferencias de potencialesentre los equipos de los armarios de telecomunicaciones Se deben diseñar demanera de minimizar las distancias.El diámetro mínimo es de 6 AWG No seadmiten empalmes No se admite utilizar cañerías de agua como "TBB"

5.3 TGB: TelecommunicationsGroundingBusbar Es la barra de tierra ubicadaen el armario de telecomunicaciones o en la sala de equipos Sirve de punto centralde conexión de tierra de los equipos de la sala Debe ser una barra de cobre, de 6mm de espesor y 50 mm de ancho mínimos. El largo puede variar, de acuerdo a lacantidad de equipos que deban conectarse a ella En edificios con estructurasmetálicas que están efectivamente aterradas y son fácilmente accesibles, sepuede conectar cada TGB a la estructura metálica, con cables de diámetro mínimo6 AWG.


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5.4 TMBG: TelecommunicationsmaingroundBusbar Barra principal de tierra,ubicada en las "facilidades de entrada". Es la que se conecta a la tierra del edificio Actúa como punto central de conexión de los TGB Típicamente hay un solo TMBG

por edificio Debe ser una barra de cobre, de 6 mm de espesor y 100mm de anchomínimos. El largo puede variar, de acuerdo ala cantidad de cables que debanconectarse a ella

Date post:	07-Aug-2018
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