Trabajo de investigación para la mejora de energía eléctrica en los laboratorios de computos de la UNTELS.

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA LA MEJORA DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN LOS LABORATORIOS DE COMPUTOS DE LA UNTELS.

Deybe Ruiz Jara e-mail: deybe8@hotmail.com

RESUMEN: El tema se estudia en base a un mal funcionamiento de distribución de energía eléctrica, pues ha ocasionado fallas y malogros de ordenadores en los distintos laboratorios de la UNTELS, la mejora aplicando un sistema de control adecuado con equipos UPS, pozos a tierra, transformadores de aislamiento.

FALLAS DE ORDENADOES: En general las fallas y malogros de equipos se deben a una mala distribución de energía eléctrica y la mala infraestructura en los laboratorios, puesto que cada ordenador deja una corriente parásita o estática, y que al sumarse con el resto de equipos afectan a los componentes electrónicos el cual provoca los deterioros de las mismas.

1 INTRODUCCIÓN

En este capítulo se plantea una solución con un sistema de control, para da una duración ampliada del tiempo de vida de los equipos y accesorios electrónicos del hardware de las computadoras, al distribuir correctamente la energía necesaria sin provoca un excedente; puesto que al desfoga esta corriente parasita o estática a través de un conductor tierra o un transformador de aislamiento, permite el cuidado de los equipos en una correcta alimentación de energía eléctrica.

2 CONDICIONES CONSTRUCTIVAS. (ESTADO DE ARTE)

A continuación la principales condiciones constructivas descrito en un estado de arte.

a) Fase de Implantación del Sistema: Esta fase es la última del proceso de desarrollo. Dentro de ella, se incluyen:

a.1) El entorno físico del laboratorio.- Su instalación física, completándola de forma que cumpla todos los requisitos de seguridad, así como el control de calidad.

a.2) La puesta en marcha del sistema.- Con la participación del conjunto de medios humanos y materiales, así como la organización del abandono del antiguo sistema.

a.3) El problema de asignación de costos.- una vez iniciada la explotación, a cada uno de los servicios usuarios. Esta fase debe desarrollarse con un máximo de seguridad, llevando consigo un mínimo de perturbaciones para la actividad universitaria. También, más aún que las otras fases, debe estar organizada y planificada. Finalmente debe desarrollarse un plan de

contingencias ante la posible falta de seguridad del sistema.Los responsables de un sistema informático deben disponer de un nivel de conocimientos (elección del emplazamiento, medidas de seguridad física, instalación eléctrica, climatización, etc.) tal que les permita participar en la toma de decisiones sobre estos aspectos que influyen, sin lugar a dudas, en el buen funcionamiento del sistema informático.Existe, por tanto, un conjunto de actividades y necesidades, que conlleva la instalación de los equipos informáticos, a seguir en la instalación de una computadora y sus servicios anejos.Los requisitos de instalación que precisa una computadora, desde la elección del lugar hasta las condiciones de climatizaciones, suministro eléctrico, etc., hay que considerarlos desde el punto de vista que contribuyan a obtener el máximo grado de seguridad y de calidad de funcionamiento.

b) Ubicación del Centro de Cómputo y Características Generales del Pabellón.

Cuando se escoge un lugar para ubicar el Centro de Computo, si el problema de los metros cuadrados no existiese en las zona universitaria donde se concentran las instalaciones de sistemas informáticos, lo ideal sería construir pabellones que respondan perfectamente a las necesidades del servicio informático, pero a menudo la ubicación de aulas de los laboratorios se dispone de espacios vacíos o previamente ocupados y se implanta los servicios informáticos. Esta práctica que puede parecer económica, no lo es forzosamente en la medida en que la adecuación de esas aulas impone modificaciones importantes que gravan considerablemente el precio resultante final.Por otra parte, las aulas informáticas no se limitan únicamente a aulas que abrigan los materiales específicos, ya que son indispensables aulas ajenos, tales como los servicios de estudio y de programación. Su instalación debe regirse por reglas de seguridad que deberán seguirse imperativamente. Estas reglas de seguridad conciernen tanto a los materiales y al personal como a la protección contra los riesgos de cualquier naturaleza.En la construcción de un edificio para instalar un sistema informático, lo primero que se debe elegir es su emplazamiento. La elección del emplazamiento, aparte de las consideraciones de tipo estratégico o de tipo económico para la entidad, precisa ser seguro frente a los riesgos de naturaleza física.El aula en el que va a albergarse la computadora es donde se centran los mayores cuidados de la instalación de un sistema informático.Aparte de la infraestructura normal de un edificio, el aula de la computadora precisa cosas tales como falso piso,

1

Trabajo de investigación para la mejora de energía eléctrica en los laboratorios de computos de la UNTELS.

falso techo, insonorización, climatización y suministro eléctrico.

b.1) Falso piso.- Un falso piso está constituido por baldosas independientes y removibles en madera, metal, o concreto de dimensiones variables y recubiertas de un revestimiento plástico. Las baldosas reposan sobre soportes de altura regulable. Estos soportes se colocan sobre el pavimento de base que debe presentar una superficie lisa y estar provisto de un recubrimiento antipolvo.

La altura del falso piso está comprendida normalmente entre 0.05 y 0.075 m, pudiéndose conseguir alturas mayores, bajo encargo, en casos especiales en que se precise que sea visitable. Su resistencia a la carga debe ser equilibrada, variando según los materiales y los fabricantes entre 500 y 750 kg/m², calculándose la resistencia media a partir de la unidad central del sistema informático. La carga debida al falso piso varía entre 30 y 50 kg/m².

Debe ser robusto e indeformable; resistir a la humedad, a la corrosión y a las cargas mal repartidas, sin hundirse ni desplazarse. Las baldosas son totalmente intercambiables y permiten asegurar la estanqueidad para la circulación del aire, no transmitiendo las vibraciones.

Cada baldosa está revestida de un semiaislante, cuyas características eléctricas y resistividad asegura el aislamiento de cargas estáticas y la protección de las personas. La parte metálica que recubre la parte inferior de las baldosas, además de permitir un primer aislamiento en caso de incendio, junto con los soportes, deben unirse eléctricamente a tierra, cuya resistencia eléctrica debe ser tan baja como sea posible (2 a 3 ohmios), constituyendo también de esta forma un blindaje antimagnético.

Para permitir los movimientos de material y/o los desplazamientos de carros, los accesos a las salas están equipados de una rampa de desnivel variable para una pendiente comprendida entre el 10 y el 12%. Esta rampa está generalmente recubierta de goma estriada, antiderrapante.

b.2) Ruido.- Debe considerarse también la posibilidad de altos niveles de ruido en el entorno de trabajo que perturban el mismo e incluso pueden llegar a producirse molestias en la salud de los trabajadores y estudiantes. En caso de ser el nivel de ruido muy alto, será preciso adoptar las medidas oportunas de insonoración; esta situación puede producirse en sistemas que utilicen gran número de impresoras, monitores o lectores de fichas.La insonoración tiene por objeto el eliminar al máximo las vibraciones sonoras en el interior del local y evitar su propagación al exterior. El ruido se produce por la propagación de ondas emitidas por las vibraciones de una fuente que son transmitidas por el medio ambiente. Está compuesto de sonidos de frecuencias variables.

Un sonido se caracteriza por dos parámetros fundamentales:

El tono, que es la función de la frecuencia de la onda.

- De 1 a 20 Hz: los sonidos inaudibles.- De 20 a 20 000 Hz: los sonidos son audibles:- Los graves: de 20 a 200 Hz.- Los medios: de 200 a 2 000Hz.- Los agudos: de 2 000 a 20 000 Hz o por

encima.- Por encima de los 20 000 Hz: son ultrasonidos

también inaudibles.

La intensidad, que es debida a la supresión del aire durante el paso del sonido, varía en función del cuadrado de la presión.

El oído humano presenta su mayor sensibilidad para un tono de 1 000 Hz, correspondiendo a esta frecuencia una presión de 2.1 - 5 Pascales (1 Pascal 1mg/cm² lo que equivale a una energía de 1,1 - 16 vatios/cm²).

Sin embargo, a frecuencias iguales, si la energía varía en relación de 1, 10, 100, 1 000, etc., la intensidad de la sensación percibida por el oído no varía más que en la relación de 1, 2, 3, 4, etc. Por esta razón, la intensidad fisiológica de un sonido se mide por una de las fórmulas siguientes:

I= 20 log P/P o I= 10 log W/W en las que:I está expresada en decibelios, dB.P y W son, respectivamente, la presión y la energía a medir.P0 la presión sonora de referencia, que vale 2.1 - 5 Pascales.W0 la energía de referencia, que es igual a 1.1 - 16 vatios.

De las definiciones precedentes resulta que:

Doblar o dividir por dos la intensidad física de un sonido, y por extensión de un ruido, lleva consigo un aumento de 3 dBDisminuir en 90% la intensidad física de un ruido produce una reducción de la intensidad fisiológica de 10 dB.Disminuir en 99% esta intensidad física lleva consigo una reducción de la intensidad fisiológica de 20 dB.

La lucha contra el ruido es un problema complejo que reviste tres aspectos muy diferentes:

La absorción fónica en el interior de un local.La limitación de la transmisión de ruidos por las estructuras (muros y paredes) y los equipamientos permanentes.

El impedir la transmisión de los ruidos aéreos de un local a otro.

2

Trabajo de investigación para la mejora de energía eléctrica en los laboratorios de computos de la UNTELS.

Intensidad sonora de ciertas situaciones o condiciones:

Aula silenciosa ------------------------------------------0 a 30 dBAmbiente tranquilo, ruidos moderados ---------30 a 50 dBAulas estudiantiles con conversaciones ------- 50 a 75 dBRuidos de calles, aulas muy ruidosas ------- 75 a 100 dBRuidos dolorosos ---------------------------------100 a 130 dBRuidos peligrosos -------------------------------------- + 130 dB

La absorción del sonido, para ser eficaz, se obtiene a través de:

Insonoración del techo, suelo y paredes en la medida en que éstas no incluyan cristales. Se revisten de placas escayolas perforadas, de corcho aglomerado o de metal perforado recubierto de fibra de vidrio. El material de insonoración debe disponerse con una caída sobre los muros con una altura de al menos un metro. Un revestimiento del suelo de base plástica o moqueta permite eliminar una parte de la reflexión de las ondas sonoras. Los revestimientos plásticos presentan la ventaja de permitir una limpieza fácil, además de no presentar problemas de cargas estáticas. Las paredes de vidrio deben evitarse, ya que reflejan perfectamente los ruidos.Por uso de mobiliario de madera.Por insonoración de las máquinas, equipándolas:De carcasas de insonoración.De bloques antivibraciones colocados bajo las peanas.

La limitación de la transmisión de ruidos por la estructura de los edificios, las paredes o los equipamientos permanentes es un problema de construcción. Estos ruidos, de orígenes muy diversos, son debidos al contacto de un elemento con una parte cualquiera de la estructura. Las soluciones más habituales son:

Calidad de la construcción.Revestimientos insonoros de los suelos.Uso de baldosas flotantes. Se colocan sobre un material que aísla el suelo y lleva un revestimiento.

La transmisión de ruidos procedentes del exterior es muy difícil de evitar. Tabiques pesados (350 kg/m²) realizados con cámaras de 15 cm los absorben; tabiques dobles de menor espesor, pero separados por un intervalo mayor y, en la medida de lo posible, rellenos de materia absorbente, los limitan igualmente.

c) La falta de pozo a tierra Centro de Cómputo.

La electricidad como elemento esencial del desarrollo de los pueblos, permite disfrutar a las personas de las comodidades de la vida moderna. Sin embargo este valioso recurso, también puede ocasionarnos graves daños y no pocas tragedias, por descuido, ignorancia, exceso de confianza o imprudencia. Todos ellos pueden evitarse con solo tomar ciertas precauciones simples, pero que deben ser cumplidas con rigurosidad.

Es conveniente tener muy en cuenta este tema, para minimizar el número de accidentes producidos por choque eléctrico, quemadura eléctrica, chispa eléctrica, por fuego o explosión producida por energía eléctrica, y así proteger al personal que realiza sus labores con elementos eléctricos vivos.

CAUSA DE LOS ACCIDENTES

Las causas de los accidentes se establecen en condiciones y acciones inseguras, las cuales se detallan a continuación:

c.1) Condiciones inseguras

Instalaciones eléctricas fuera de norma o fraudulentas.

Falta de mantención en instalaciones, equipos e instrumentos.Equipos e instrumentos defectuosos.Herramientas en mal estado o sin aislación.Uniones defectuosas o sin aislación.Falta de conexión a tierra. Circuitos sin protección o sobrecargados.Instalaciones provisorias utilizadas como definitivas.Enchufes deteriorados o sobrecargados.Falta de capacitación.Falta de señalización adecuada.Inexistencia de procedimientos de trabajo.Falta de iluminación.

c.2) Acciones inseguras

Intervención en circuitos eléctricos sin contar con la debida autorización.Utilizar instrumentos o herramientas no adecuadas.Intervenir en circuitos distintos a los autorizados.No usar los elementos de protección personal (zapatos dieléctricos, guantes dieléctricos, casco, lentes, cinturón de seguridad, cuerda de vida, etc.).Modificar protecciones.Trabajar con circuitos energizados.No acatar los procedimientos seguros de trabajo.

3 SOLUCIÓN DE POZO A TIERRA - CORRIENTE ESTÁTICA

La electricidad sigue el camino de menor resistencia. La protección contra corrientes eléctricas esporádicas puede lograrse fácilmente disponiendo un camino predeterminado y seguro para que dichas corrientes pasen a tierra, el uso de este procedimiento se denomina aterrizaje o puesta tierra.

Este pozo debe tener las siguientes características:

a. El pozo a tierra será para el Tablero General y Sub Tableros.b. La resistencia del sistema a tierra será de 0 a 5 ohmios, entre 5 y 10 ohmios y de 10 a 20 ohmios según su uso.

3

Trabajo de investigación para la mejora de energía eléctrica en los laboratorios de computos de la UNTELS.

c. El sistema a puesta a tierra tendrá una varilla de cobre de 99.9% de cobre puro de una sección de diámetro adecuada.d. Se debe aplicar 3 dosis de química o de cemento conductivo. e. La tierra de cultivo no tendrá piedras.

Figura 1: cemento conductivo para pozo a tierra.

El término electricidad estática o parásita se refiere a la acumulación de un exceso de carga eléctrica en una zona con poca conductividad eléctrica, un aislante, de manera que la acumulación de carga persiste. Los efectos de la electricidad estática son familiares para la mayoría de las personas porque pueden ver, notar e incluso llegar a sentir las chispas de las descargas que se producen cuando el exceso de carga del objeto cargado se pone cerca de un buen conductor eléctrico (como un conductor conectado a una toma de tierra) u otro objeto con un exceso de carga pero con la polaridad opuesta.

Las causas de la corriente estática son los materiales con los que tratamos en nuestra vida diaria están formados por átomos y moléculas que son eléctricamente neutros porque tienen el mismo número de cargas positivas (protones en el núcleo) que de cargas negativas (electrones alrededor del núcleo). El fenómeno de la electricidad estática requiere de una separación sostenida entre las cargas positivas y negativas.

Los peligros a pesar de su naturaleza, aparentemente inocua, según nuestra experiencia en la vida diaria, la electricidad estática puede tener efectos peligrosos no despreciables en situaciones en las que la acumulación de cargas se produce en presencia de materiales o dispositivos sensibles.

Muchos componentes electrónicos, en especial los dispositivos semiconductores, son extremadamente sensibles a la presencia de la electricidad estática y pueden ser dañados por una descarga electrostática.

Figura 2: Efecto de una descarga de electricidad estática sobre la superficie de un film radiográfico. La descarga ha dibujado un patrón característico en forma de "arbol". Este es un ejemplo típico de un artefacto radiográfico.

Un pozo se debe efectuar en la tierra en una zona cercana al ambiente o aula pequeña, debe ser de aproximadamente 2.5 m de profundidad y de 0.80 m de ancho el cual deberá llevar una varilla de cobre, que actuará como un electrodo y deberá ser conectada por un especialista técnico en electricidad al sistema eléctrico del inmueble. Esta varilla deberá ser de 5/8 de diámetro x 2.40 de altura. Este pozo deberá ser rellenado con tierra de chacra tratada con doble dosis de Thor Gel (producto químico específico) compactándose cada 30 cms. En la parte superior de la varilla se dejará un espacio de 0.40 x 0.40 m para efectuar el tratamiento o para repotenciar el pozo cuándo se requiera. Para tener acceso al pozo, deberá colocarse una tapa de concreto de 0.40 x 0.40 m. El costo es aproximado entre $300 y $350 lo necesario para permitir mantener la tierra del pozo, y que debe tener las condiciones adecuadas de humedad.

4 SOLUCIONES CON TRANSFORMADORES DE AISLAMIENTO

Para una buena protección eléctrica de un laboratorio o centro de cómputo es necesario contar con un transformador de aislamiento, sobre todo en áreas urbanas e industriales, pero mucho no saben porque o que es lo que este dispositivo hace.Como su nombre lo indica, el Transformador de aislamiento, aísla la entrada de energía de la salida, independizando completamente el suministro eléctrico externo del interno a través de una malla electroestática. El traspaso de energía es vía inducción (a diferencia de un transformador normal, esta inducción se hace a través de una malla electroestática), esto significa que la mayoría de perturbaciones eléctricas externas no son

4

Trabajo de investigación para la mejora de energía eléctrica en los laboratorios de computos de la UNTELS.

pasadas al circuito eléctrico interno protegiendo todos los equipos conectados de interferencias, pequeñas distorsiones en la frecuencia, armónicas, entre otros.

La mayoría de computadoras son diseñadas para funcionar con una alimentación eléctrica de 1 fase (vivo), 1 neutro y una toma a tierra(para seguridad), lo cual en los suministros regulares monofásicos (aquí en Perú) no está regulado, cualquier toma a veces son 2 fases (2 fases de 110v hacen 220v), o no se posee el neutro adecuado.

Figura 3: esquema y gráfico de un transformador de aislamiento.

EL neutro en una toma eléctrica, es un cable que no lleva corriente, es decir que en contacto con una tierra no existe voltaje. El cable de fase, es la que lleva la energía y tiene que entregar 220V contra el neutro y 220v contra la tierra, pero por la forma de transformar la corriente aquí en Perú, muchas veces el neutro lleva 110V con un tierra (porque no es neutro, sino 2 fases de 110v), lo cual daña los equipos de cómputo porque no están hechos para funcionar de esa manera.

El transformador de Aislamiento por su diseño, permite obtener cero ( 0 voltios ) entre neutro y tierra; y 220 voltios entre fase y tierra, normativa ideal para cualquier equipo de cómputo, y esto lo hace a pesar de que las fases se cambien o tengan el voltaje que tengan.

Para resumir, el transformador de Aislamiento protege de las alteraciones eléctricas externas (motores, ruido, armónicas, etc.) al independizar tu red eléctrica interna y da a los equipos la correcta proporción entre fase, neutro y tierra requerida para que los equipos de cómputo funcionen adecuadamente.

Figura 4: transformador de aislamiento monofásico.

5 SOLUCIÓN DE ACONDICIONAMIENTO DE AMBIENTE

Es recomendable que todas las computadoras tengan una atmósfera libre de polvo, dentro de unos límites especificados de temperatura y humedad relativa. Tal control es sólo posible mediante el uso de equipos de climatización, que realicen las funciones básicas de mantenimiento de la temperatura del aire dentro de los límites requeridos, bien mediante la extracción del calor, o bien suministrando o haciendo circular el aire y manteniendo la humedad relativa.Es aconsejable recomendar que el equipo se utilice y almacene a una temperatura de 21 ± 1°C y una humedad relativa de 50% ± 5%El aire acondicionado también impide la entrada de polvo mediante presurización de la sala de la computadora con aire fresco para crear un flujo hacia el exterior del aire procedente vía ventanas o cualquier filtración por otro lugar.La seguridad puede verse comprometida por los daños que las partículas de polvo pueden producir en las cabezas y en las superficies de grabación. El polvo puede originarse o bien procedente del exterior de la sala de la computadora producido por actividades en habitaciones o edificios anejos, o por operaciones industriales cercanas, o bien en el interior de la misma, debido a manipulaciones de papel, desprendimientos de muros o paredes, o fibras procedentes del techo o de los aislamientos de la sala. Una vez que se ha identificado la procedencia del polvo, puede ser posible vencer el problema en sus fuentes. Las personas que acceden a la sala de la computadora pueden introducir también polvo en las ropas y en el calzado.

Los medios que deben adoptarse para paliar el problema del polvo incluyen:

5

Trabajo de investigación para la mejora de energía eléctrica en los laboratorios de computos de la UNTELS.

Filtrado de aire. Es importante que los filtros se limpien o cambien en los periodos apropiados o llegarán a bloquearse y el alza de presión resultante forzará a las partículas de polvo.

Manipulando el papel en una habitación separada de la sala de la computadora.

Aspirando el polvo regularmente de la sala de computadoras, incluyendo los huecos del falso piso.

Limpieza periódica de todos los muros, pisos y paredes.Prohibición de introducir en la sala comidas, bebidas, así como el fumar.

En la práctica, cabe distinguir tres niveles fundamentales de climatización:

A) Ausencia de climatización. La temperatura es la soportada por las personas, variando entre los 15º C y 35º C. La higrometría está situada normalmente entre el 40% y el 65%.

B) Climatización simple. Asegura una temperatura comprendida entre los 18º C y los 30º C, con variaciones inferiores a 5º C por hora. La higrometría se mantiene entre el 40% y el 65%, con variaciones inferiores a 5º C por hora, siendo capaces de eliminar las partículas de polvo de dimensión superiores a 5 micras.

C) Climatización total. Es indispensable para un funcionamiento coherente de los sistemas informáticos medianos y grandes. La temperatura se mantiene sobre 21º C ± 1º C y con variaciones inferiores al 5% por hora. La higrometría es mantenida en un 50% ± 5%, con variaciones inferiores al 5% por hora. El 90% de las partículas de polvo superiores a 1 micrón son eliminadas por filtrados de aire.

Los frigoristas, para determinar la potencia del sistema de aire, proceden a una recogida de datos en una hoja de cálculo. Junto con la hoja de datos se tienen los elementos necesarios para establecer los oportunos cálculos. Éstos se establecen por un promedio de diferencia de temperatura de 6º C a 7º C entre el interior y el exterior y para coeficientes medios de transmisión de calor entre los muros y/o las paredes. El punto de la hoja de cálculo es equivalente a un valor de 2 frigorías/hora.

Un sistema de acondicionamiento de aire comprende:

1) Una unidad de acondicionamiento que incluye:- Una toma de aire exterior.- Un sistema de humidificación del aire.- Una batería de frío con compresor.- Un ventilador.- Una batería de calentamiento.2) Un sistema de filtrado de aire.3) Un sistema de distribución del aire.4) Un sistema de recuperación del aire.

5) Un conjunto de mandos y de control de las condiciones ambiente de los locales y un dispositivo de alarma sonora y/o visual.Un equipo registrador que permita el control continuo de la temperatura y del grado de humedad del aire (termohigrógrafo)

Figura 5: unidad de acondicionamiento de aire.

El enfriamiento del aire está asegurado por los evaporadores de la central, que sirven también de deshumificadores. El frío es producido por compresores frigoríficos herméticos que utilizan fluidos, como el freón, utilizados como agentes frigoríficos. En el condensador se produce la transferencia de calor entre el aire y el fluido. Se utilizan varios tipos de condensadores:

- El condensador de agua utiliza agua corriente que se pierde después, el consumo de agua es de 3 a 5 m³/ hora, lo que es prácticamente despreciable ante una situación permanente (de 2, 500 a 4, 500 m³ por año).

- El condensador de aire, aunque de un costo más elevado en la instalación, tiene la ventaja de ser de funcionamiento más económico. Se instala en un subsuelo o en un local adaptado o en el exterior.

- El condensador atmosférico, o torre de enfriamiento, es del mismo principio de funcionamiento que el condensador de agua. Su costo de explotación es muy bajo.

La humidificación del aire se obtiene a partir de una admisión de agua finalmente pulverizada en un comportamiento de humidificación. Se utilizan también humificadores por calentamiento eléctrico para producción de vapor.

El calentamiento del aire se realiza mediante agua caliente o por una batería de resistencias eléctricas. Se pueden limitar en el tiempo el funcionamiento de esta batería utilizando el circuito general de calefacción cuando éste atraviesa los locales a climatizar.

6

Trabajo de investigación para la mejora de energía eléctrica en los laboratorios de computos de la UNTELS.

El aire vuelto a tomar en el local climatizado y el aire exterior aportado pasan a los circuitos de filtrado, que retienen el 90% de las partículas de dimensión superior a un micrón. Los filtros deben limpiarse periódicamente, con una media de al menos una vez por trimestre.

El automatismo del funcionamiento de la unidad de acondicionamiento del aire está asegurado por termostatos e higrostatos, cuyas medidas tomadas en los locales climatizados controlan y modifican las condiciones de funcionamiento, conectando si ha lugar el o los dispositivos de alarma sonoros y/o visuales.

La circulación de los aires en los locales climatizados está asegurada por un ventilador, lo que tiene por objeto el situar estos locales en ligera sobrepresión. El mismo circuito de ventilación asegura al mismo tiempo la toma de aire por depresión del volumen necesario para la recuperación. El aire acondicionado puede hacerse circular:

- Por el falso piso, con recuperación por el falso techo.

- Por el falso techo, con recuperación por el falso piso o por los rodapiés.

- Por una combinación de las dos formas precedentes.

Las potencias frigoríficas de las unidades de acondicionamiento del aire varían de 5 000 a 60 000 frigorías. Esas potencias cubren ampliamente las necesidades de climatización de los sistemas informáticos corrientemente utilizados. Los grandes sistemas precisan unidades especiales o la puesta en paralelo de varias unidades de acondicionamiento que aseguren la climatización ante cualquier fallo, en alguna de las unidades.

6 SOLUCIÓN CON EQUIPOS CON SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ININTERRUPIDA (UPS)

Cuando la tecnología es alimentada por electricidad (y la mayoría lo es), la seguridad de la fuente de energía es crucial. Incluso en países desarrollados con redes de suministros bien establecidas, la energía puede ser cortada sin previo aviso. En los países de menor desarrollo el suministro de energía puede ser errático, intermitente o inexistente.Por tanto, en todos los casos en que el suministro continuo de energía sea crucial, los suministros de emergencia o respaldo deben ser parte integral del sistema tecnológico.Una fuente común de respaldo de energía es el denominado Suministro de Energía Ininterrumpible (UPS por sus siglas en inglés). Suele conectarse un UPS entre la principal fuente de energía y el componente tecnológico, como un equipo de cómputo. Si la principal

fuente de suministro falla, la batería incluida en el UPS entra en operación inmediatamente y se hace cargo del suministro de energía.Algunos sistemas UPS son lo suficientemente poderosos para mantener el sistema en operación por un periodo prolongado, por lo que es posible que los usuarios ni siquiera se percaten que la principal fuente de suministro ha fallado y pueden seguir trabajando.Sin embargo, como esta clase de sistemas UPS requieren de potentes baterías para operar, suelen ser muy costosos. Otro tipo de sistemas UPS menos costoso no pueden servir como sistemas de reemplazo durante mucho tiempo.En estos casos, el UPS activa una batería de respaldo temporal y emite una señal de alarma a los administradores y usuarios del sistema, indicando que la principal fuente ha fallado para que los usuarios cierren sus sistemas de manera ordenada. Este tipo de sistemas UPS pretenden prevenir la pérdida o alteración accidental de información por problemas en el suministro de energía, permitiendo el cierre controlado de un sistema más que garantizando que el trabajo pueda continuar mediante energía de respaldo.

La otra función de los sistemas UPS es la de regular variaciones o sobrecargas en el suministro de energía. Si bien las fuentes de energía buscan proveer un nivel de electricidad constante, ocasionalmente pueden producir sobrecargas en el suministro. Las descargas pueden ser peligrosas para los equipos de cómputo y pueden quemar fusibles o componentes del equipo. Un sistema UPS intercepta una sobrecarga y evita que llegue a un equipo sensible.Otro método común de asegurar un suministro de energía confiable es a través del uso de generadores. Existen distintos tipos de generadores que son alimentados por diferentes clases de combustible, normalmente petróleo o diesel. Los generadores pueden ser utilizados sistemáticamente, sobre todo donde las principales fuentes de suministro eléctrico son poco confiables o inexistentes, o como sistemas de respaldo o emergencia cuando falle la fuente principal. Los generadores pueden usarse de manera conjunta con los sistemas UPS.Cuando se utiliza un generador como la principal fuente de suministro, es recomendable contar con uno o más generadores de reemplazo. Su mantenimiento regular puede garantizar su efectiva operación continua.Otro aspecto importante de la seguridad física es asegurar que el equipo tecnológico, especialmente el de cómputo, esté debidamente resguardado.Idealmente, el equipo de cómputo debe ser almacenado en aulas sellados con control de clima, para que la temperatura y la humedad se mantengan a un nivel óptimo constante y se eliminen contaminantes como la suciedad, el polvo y el humo. Es usual que los sistemas convencionales de aire acondicionado que se utilizan para controlar la temperatura en los edificios se empleen para estos efectos.Sin embargo, en ambientes particularmente difíciles o en el caso de equipo muy sensible, los sistemas convencionales de aire acondicionado pueden no ser suficientes y se requiere instalar sistemas especiales para el control climático. Una solución puede ser la de

7

Trabajo de investigación para la mejora de energía eléctrica en los laboratorios de computos de la UNTELS.

concentrar todo el equipo en edificios o salones especialmente habilitados y donde opere un sistema especial de aire acondicionado controlado por especialistas.Las aulas o salones que alberguen equipos de cómputo u otros componentes tecnológicos deben protegerlo contra temperaturas extremas y contra ingreso de contaminantes como el polvo, la arena y el humo. Los salones deben ser aseados periódicamente. Los residuos del humo del cigarrillo pueden dañar los equipos de cómputo por lo que de ser posible no se debe permitir fumar en los sitios de trabajo tanto por la salud de los trabajadores como del equipo.El equipo que se utilice en espacios abiertos o en edificios poco seguros, como el que utilizan las unidades móviles de votación, debe venir con sus propios resguardos para asegurar que los factores ambientales externos, como el polvo o la humedad, no los afecten. Puede ser necesario usar equipo que haya sido fabricado expresamente para su uso en sitios remotos, asegurándose que sea sólido y capaz de funcionar bajo circunstancias adversas.El equipo de comunicación es otro tipo de tecnología que requiere seguridad física especial. En particular los cables de conexión de las redes de cómputo requieren gran seguridad. Entre las formas de proteger los cables contra la amenaza de roedores o humanos puede ser colocarlos dentro de ductos, tras paredes, bajo piso o bajo techo, instalar pisos falsos para permitir que los cables circulen sin problema, enterrarlos o montarlos sobre poleas. Cuando los cables estén en riesgo, se pueden considerar alternativas como las de enlace a través de microondas.

Figura 6: SAI o UPS en vista frontal y trasera.

El SAI o UPS en línea (on-line), la batería y el inversor están permanentemente siendo utilizados, lo que garantiza una máxima respuesta en tiempo y forma ante el evento de falla de red. Además, también pueden corregir los desplazamientos de frecuencia, ya que regeneran la onda alterna permanentemente.

Figura7: Esquema de distribución de energía eléctrica de un UPS.

7 SOLUCIÓN DE UN CONTROL AUTOMÁTICO DE POTENCIA PID CON EQUIPOS DE COMPUTOS DEDICADOS

Casi todas las compañías generadores tienen líneas de interconexión con las universidades de países potencias. Vienen implementado sus líneas de interconexión permiten compartir las fuentes de generación en emergencias y economías de la producción de potencia bajo condiciones normales de operación. Con el propósito de tener control del sistema, éste se subdivide en áreas de control que, generalmente, forman las fronteras de una o más compañías. El intercambio neto de potencia en las líneas de interconexión de una área es la diferencia algebraica entre la generación del área y la carga del área (más las pérdidas). Se hace una programación con las áreas vecinas para tales flujos en las líneas de interconexión y mientras una área mantenga el intercambio de potencia programado está, evidentemente, cumpliendo con su responsabilidad primaria de absorber sus propios cambios de carga. Pero como cada área comparte los beneficios de la operación interconectada, también se espera que comparta la responsabilidad de mantener la frecuencia del sistema.

Los cambios en la frecuencia ocurren porque varía aleatoriamente la carga del sistema a través del día de manera que no se puede asegurar una predicción exacta de la demanda real de potencia. El desbalance entre la generación de potencia real y la demanda de la carga (más las pérdidas), a través del cielo diario de carga, causa que la energía cinética de rotación se añada o se tome de las unidades generadores en operación y como resultado, la frecuencia a través del sistema interconectado varía. Cada área de control tiene una instalación central llamada centro de control de energía, que mide la frecuencia del sistema y los flujos reales de potencia en las líneas de interconexión con las áreas vecinas. La diferencia entre la frecuencia deseada y la real del sistema se combina con la diferencia del intercambio total programado para formar una medida compuesta, conocida como error de control de área, o simplemente ECA. Para eliminar el error de control de áreas el centro de control de energía envía órdenes a las unidades generadores en las plantas de potencia

8

Trabajo de investigación para la mejora de energía eléctrica en los laboratorios de computos de la UNTELS.

dentro de su área para controlar las salidas del generador, de manera que se restaure el intercambio de potencia a los valores programados y que se restaure la frecuencia del sistema al valor deseado. La medición, telemetría, procesamiento y funciones de control se coordinan dentro del área individual por medio del sistema de control automático de generación (CAG), basado en computadora, que se tiene en el centro de control de energía.

Figura 7: Esquema antes del control suplementario.

Figura 8: Esquema antes del control suplementario.

Por ejemplo si implementamos un motor generador de electricidad se observa que la pendiente será decreciente en por unidad o regulación de velocidad Rn de la unidad generadora, se define como la magnitud del cambio de la velocidad en estado permanente (expresada en por unidad de la velocidad nominal), cuando la salida de la unidad se reduce gradualmente desde la potencia nominal de 1.00 por unidad hasta cero. Así, la regulación por unidades es simplemente la magnitud de la pendiente de la característica velocidad-potencia de salida cuando el eje de la frecuencia y el eje de la potencia de salida están en por unidad de sus respectivos valores nominales.

La unidad aislada de la figura 7 podría continuar operando a la frecuencia reducida f si no fuera por la acción de control suplementario del cambiador de velocidad. El mecanismo de control de velocidad tiene

un motor de cambio de velocidad que puede variar paralelamente la característica de regulación a la nueva posición mostrada por la línea punteada de la figura 8.

Efectivamente, el cambiador de velocidad complementa la acción del gobernador al cambiar la velocidad para permitir más energía desde la fuente mecánica, a través de un incremento de la energía cinética de la unidad generadora de manera que esta pueda operar nuevamente a la frecuencia deseada.

El siguiente diagrama de bloques ilustra la operación de control por computadora de un área en particular.

Figura 9: diagrama a bloques de flujo de información por computadora de control de energía eléctrica para un laboratorio

El diagrama a bloques indica el flujo de información por computadora que controla un área en particular. Los números encerrados en círculos que son adyacentes al diagrama identifican las posiciones sobre él que permiten simplificar el análisis que se hará de la operación de control. Los círculos más grandes en el diagrama que encierran los símbolos x o E, indican los puntos de multiplicación o suma algebraica de las señales que entran en ellos.

En la posición 1 se indica el procesamiento de información del flujo de potencia en las líneas de interconexión con las otras áreas de control.

En la posición 2 se resta el intercambio total programado del intercambio total real

9

Trabajo de investigación para la mejora de energía eléctrica en los laboratorios de computos de la UNTELS.

8 CONCLUSIONES

Esta investigación muy interesante pero muy complicada, cuenta con múltiples aplicaciones de que a diario trabajamos en los centros de cómputos o laboratorios dentro de nuestra carrera profesional de la UNTELS, por tanto, es imprescindible aplicar todas estas soluciones para evitar los malogros de equipos de nuestros laboratorios, y que permitirá ahorros de costo y tiempo dentro de nuestra universidad.

9 REFERENCIAS

[1] G. Amorese, LCR/Impedance Measurement Basics, 1997 Back To Basics Seminar. Hewlett-Packerd. Kobe Instrument Division.

[2] W.D. Cooper and A.D. Helfrick, Instrumentación electrónica moderna y técnicas de medición, Prentice-Hall. Hispanoamericana, 1991.

[3] A. Creus, Instrumentación industrial, Marcombo, Boixareu editores, 1995.

[4] E. Mandado, P. Mariño y A. Lago, Instrumentación Electrónica. Marcombo. Boixareu editores, 1995.

[5] R. Pallás, Instrumentación Electrónica Básica, Marcombo, Boixareu editores, 1987.

[6] Maloney Timothy, Circuitos Eléctricos: Principales Aplicaciones, Prentice-Hall, México, 1990.

Adaptado por: Estudiante Deybe Ruiz Jara, para los cursos de Seminarios de Tópicos Especiales.Escuela de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones UNTECS 2015

10