TEMA 5

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18:57 25 sep 2023

MME: 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

Tema 5: Sistemas de alimentación de los computadores

Introducción

Aprenderás a medir algunos los parámetros básicos eléctricos.
Conocerás los conceptos muy básicos de la electricidad que te permitirán:
- elegir una fuente de alimentación adecuada para el computador
- elegir un S.A.I adecuado para el sistema informático

230 V: es el valor de la tensión oficial de España. Para ver en otros países pincha aquí.
50 Hz: es el valor de la frecuencia oficial de España
CA: corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) eléctrica.
CC: corriente continua o corriente directa (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) se refiere al flujo continuo
GND: ("ground" = Tierra en inglés), se aplica a la masa metálica más grande de un equipo electrónico, que incluye el chasis y el gabinete donde esté instalado. Los cables conectados a GND suelen tener color negro, a veces blanco.
Acometida: derivación desde la red de distribución de la empresa suministradora hacia la edificación o propiedad donde se hará uso de la energía eléctrica. Las acometidas finalizan en el denominado contador eléctrico , donde comienza la instalación del usuario.
Carga de una fuente: porcentaje (%) suministrado de su salida nominal. Se trata de una división entre la potencia máxima que puede suministrar una fuente y la consumida actual por los dispositivos conectados a ella. Por ejemplo: si una fuente de alimentación puede suministrar 400W y, actualmente suministra 100 W, su carga será del 25%. Carga (%)= (potencia consumida / potencia máxima) * 100.

Sistemas de alimentación de los computadores

Corriente continua

Representación de la tensión en corriente continua.

La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) se refiere al flujo continuo de carga eléctrica a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial, que no cambia de sentido con el tiempo.

Corriente alterna

Forma sinusoidal (dos ciclos)

La corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) es la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. En España, la magnitud es 230V y la frecuencia 50Hz (50 ciclos por segundos)

Análogamente, el voltaje se puede asemejar a la altura

Parámetros eléctricos

Tensión eléctrica o diferencia de potencial o Voltaje

La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Su unidad de medida es el voltio (V). Se puede medir con un voltímetro.

Por analogía, la diferencia de potencial se podría asemejar a la altura. De esta forma, cuando un carro de una montaña está arriba del todo, tiene más energía que cuando está más cerca del suelo. Diríamos que el electrón se deja caer de más alto y poseerá más potencia al llegar al suelo. Así, 12 V es inferior a 18V pues 18 tiene más altura que 12.

Corriente o Intensidad eléctrica

La corriente eléctrica contraria al desplazamiento de los electrones, por convenio.

La intensidad eléctrica o corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material.Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material con un sentido. La unidad que se denomina amperio (A). El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el amperímetro.

Por analogía, la intensidad se podría asemejar a un grupo muy grande de gente que trata de pasar por una puerta pequeña al mismo tiempo. De esta forma, la cantidad de gente que pasara por segundo a través del marco de la puerta, sería la intensidad. A mayor intensidad, más personas pasarían por la puerta.

Resistencia eléctrica

Se llama resistencia eléctrica a la 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).

Multímetro: medición de los parámetros

vista del multímetro

puntas de prueba

Un multímetro, también denominado polímetro, tester o multitester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas como corrientes (intensidades), tensiones (voltajes) y otras.

Vídeo sobre el multímetro digital. Generalidades

Precauciones

Solo vamos a medir tensiones y corrientes continuas que estarán detrás de un transformador, en su salida. Como máximo serán de 16-12V o 12A. Estas magnitudes no se necesita ningún cuidado especial. Quizás tan solo tener las manos secas, pues con humedad notaremos la corriente eléctrica por las zonas húmedas.

Preparativos para medir tensiones continuas

Para medir una tensión continua (V ...) realizamos:

Con el multímetro apagado.
colocaremos el borne de la punta de prueba negra (A) en el conector (5)
colocaremos el borne de la punta de prueba roja (B) en el conector (6)
el selector (3) se posiciona en la parte derecha del multímetro con el rango marcado en verde (V...). Por ejemplo 20V.
con el pulsador (2) conectamos el multímetro y ya estaría listo para medir Voltios continuos o tensiones continuas.
el display mostrará algún valor.

Vídeo sobre el multímetro digital. Medida de tensiones en continua

Preparativos para medir corrientes continuas

Para medir una corriente continua (A) realizamos:

Con el multímetro apagado.
colocaremos el borne de la punta de prueba negra (A) en el conector (5)
colocaremos el borne de la punta de prueba roja (B) en el conector (4). ¡¡Cuidado!!: no usar en conector marcado con mA pues se puede fundir el fusible o romper el multímetro.
el selector (3) se posiciona en la parte izquierda del multímetro con el rango marcado en verde (A...). Por ejemplo 10A.
con el pulsador (2) conectamos el multímetro y ya estaría listo para medir Amperios continuos.
el display mostrará algún valor.

Vídeo sobre el multímetro digital. Medida de corrientes en continua.

Medición de los parámetros eléctricos de un transformador (computador portátil)

logos CE vs China Export. Nótese el espaciado entre letras (en rojo)

Etiqueta de un transformador portátil

Detalle de la etiqueta transformador portátil

Con algún transformador obsoleto, podemos comprobar si realmente funciona bien midiendo los parámetros eléctricos. Hoy en día, en las tiendas de informática, lo más vendido son los transformadores para computadores portátiles pues reciben muchos golpes.

Características técnicas del transformador

Comprobamos que cumple la normativa europea (C E), véase la imagen "CE vs China Export"
Características del transformador (ver imagen "Detalle de la etiqueta transformador portátil"):
1. MODEL: es el modelo del transformador. Si no funcionara, nos sería muy útil para poder comprar otro igual.
2. INPUT: son las magnitudes eléctricas que soporta el transformador al conectar a la red eléctrica:
  1. 100-240V: es el rango de tensiones de la red eléctrica a la que se puede conectar. En este caso, se puede conectar perfectamente en Japón (100V), EEUU (120V), España (230V) u otras.
  2. 1.5 A: es la intensidad que recogerá de la red eléctrica.
  3. 50/60 Hz: es el rango de frecuencias que soporta. En España 50Hz
3. OUTPUT son las magnitudes eléctricas que salen del transformador y que le llegarán al computador portátil:
  1. 19 V ...: es el valor de la tensión eléctrica que sale del transformador. A comprobar.
  2. 3.42 A ...: es el valor de la corriente eléctrica que sale del transformador. A comprobar.

Medición características técnicas del transformador

Algunos conectores DC en cm/mm

Detalle de la punta de un conector DC. La punta roja (D) la conectaríamos a la parte metálica interna del conector. La punta negra (C) a la parte metálica externa del conector.

Bastará con conectar el transformador a la red eléctrica.
Preparar el multímetro para la medida de algún parámetro (tensión o corriente).
Tener mucho cuidado de no cortocircuitar con las puntas del multímetro.
Conectar el borne externo metálico o situado cerca del aislante negro del conector DC con la punta negra.
Conectar el borne interno metálico (agujero de la punta) o situado cerca de la punta del conector DC con la punta roja.
Comprobar medidas.
Puede haber un pequeño error en las medidas. Habría que consultar con el manual del multímetro.

NOTA: si las medidas son correctas pero son negativas, es por la polaridad, simplemente intercambiar las puntas.

Reposición de un transformador

Para reponer un transformador se debe comprobar:

El voltaje de salida (output) del nuevo transformador es el mismo que en el antiguo.
La intensidad de salida (output) del nuevo transformador es el misma o superior que en el antiguo.
El conector de salida (output) del nuevo transformador es el mismo que en el antiguo.

La fuente de alimentación

diagrama fuente ATX

Fuente redundante

Una fuente de alimentación conmutada es un dispositivo que convierte mediante transistores de conmutación la tensión alterna, en una o varias tensiones continuas, que alimentan los distintos circuitos y dispositivos (algunos muy sensibles a los cambios de magnitud eléctrica) del computador.

LAS FUENTES DE ALIMENTACIÓN NO SE DEBEN ABRIR O DESMONTAR PUESTO QUE AÚN DESCONECTADAS, HAY ALGUNOS COMPONENTES (CONDENSADORES Y OTROS) QUE TIENEN TENSIÓN ELÉCTRICA)

Interior de un fuente de alimentación ATX: (A) rectificador, (B) Condensadores filtrantes entrada, (C) Transformador, (D) bobina filtro salida, (E) condensadores filtrantes en la salida

Etapas que realiza una fuente de alimentación:

Procesos que realiza una fuente alimentación ATX

Se muestran las diferentes etapas por las que la electricidad es transformada para alimentar los dispositivos de la computadora:

Transformación: el voltaje de la línea eléctrica de entrada a la fuente de alimentación se reduce. Ejemplo: de 230V a 12V ó 5V.
Rectificación: se transforma el voltaje de corriente alterna en voltaje de corriente directa, esto lo hace dejando pasar solo los valores positivos de la onda (se genera corriente continua).
Filtrado: esta le da calidad a la corriente continua y suaviza el voltaje, por medio de elementos electrónicos llamados condensadores.
Estabilización: el voltaje, ya suavizado, se le da la forma lineal que utilizan los dispositivos. Se usa un elemento electrónico especial llamado circuito integrado o PFC Activo.

Las características de fuentes de alimentación:

las dimensiones de 150 × 86 × 140 mm con cuatro tornillos dispuestos en el lado posterior de la caja.
La profundidad de 140 mm, puede variar, con profundidades de 160, 180, 200 y 230 mm se utilizan para dar cabida a una mayor potencia o conectores modulares.
Potencia nominal máxima (W): cantidad de potencia que podrá suministrar la fuente de alimentación. La fuente conmutada no utiliza siempre la máxima potencia, solo utiliza (consume) la potencia que necesita en cada momento.
Voltaje de entrada AC 230 V: Habría que comprobarlo si se compra en el extranjero.
Funciones de protección:
- Over voltage: sobrevoltaje,
- Overheating sobrecalentamiento ocurre cuando el ventilador de la fuente no funciona y la temperatura interna llega al límite,
- Short circuit Cooling (cortocircuito interno). Cuando ocurre algún fallo en la red eléctrica o en la fuente, corta el suministro protegiendo la carga (el resto del computador).
Versión ATX: se debe comprobar si la versión de la fuente que se va a adquirir es compatible con la placa base y dispositivos internos del computador
Conectividad serán la cantidad y tipos de distintos conectores que da soporte.
Tiempo medio entre fallos (MTBF) (h): nos refleja la robustez de la fuente.Tiempo entre fallos de una fuente.
Certificaciones:
- C E: cumple con los mínimos requisitos legales y técnicos en materia de seguridad de los Estados miembros de la Unión Europea.
- RoHS: no contiene sustancias tóxicas cancerígenas.
- UL: cumple con los mínimos requisitos legales y técnicos en materia de seguridad de los EEUU.
Eficiencia 80 PLUS (%): el grado de eficiencia de la circuitería de la fuente de alimentación entre la potencia total consumida por la fuente y la potencia que suministra al computador. Esto es, que si una fuente con una eficiencia del 80% está consumiendo 500W de la red eléctrica, en su salida (parte del computador) obtendremos 400W, el resto (20% = 100W) se consume en forma de calor y otros tipos de energía.

**Eficiencia fuente en computador de mesa**
Carga de la fuente (Load %)	Eficiencia (%)
20	82
50	85
100	82

Según el Reglamento (UE) nº617/2013 de la Comisión, de 26 de junio de 2013, por el que se desarrolla la Directiva 2009/125/CE del Parlamento Europeo y del Consejo en lo relativo a los requisitos de diseño ecológico aplicables a los computadores y servidores informáticos, a partir del 1 de julio de 2014 se obliga a cumplir una eficiencia superior al 82% cuando la fuente esté suministrando el 100% de la salida nominal.

Formato ATX

Fuente alimentación ATX-450PNF

Conectores ATX v2

ejemplo de adaptador, existen de muchos tipos

Detalle de los conectores de alimentación ATX 24pin 8pin 4pin PSU

ATX, presentado a finales de 1995 con aplicación de calidad Poka-yoke, definía tres tipos de conectores de alimentación (suministran corriente eléctrica a los diferentes dispositivos), pero se ha ido revisando y ampliado desde entonces (ver conector numerado en la imagen):

(1) AMP 171822-8: conector de alimentación de la disquetera de 3.5
(2) Conectores PATA: conector de alimentación PATA. Este conector MOLEX proporciona alimentación a los dos voltajes diferentes: 5 y 12 voltios.
(3) Conectores SATA: conector de alimentación SATA. Este conector de 15 pines proporciona alimentación a los tres voltajes diferentes: 3.3, 5 y 12 voltios.
(4) Conector 6+2 pines, a efectos de compatibilidad con versiones anteriores, se usa en tarjetas de gama alta gráficas PCI Express.
(5) conector 6-pin : se utilizan generalmente para las tarjetas gráficas PCI Express. Cada conector de 6 pines PCI Express puede dar salida a un máximo de 75 W.
(6) y (7) ATX12V conector de 4 pines (también llamado el conector de alimentación P4). Un segundo conector que va a la placa base (además del conector de 24 patillas principal) para suministrar energía dedicada para el procesador. Para las placas base de gama alta y los procesadores, se requiere más energía, el conector EPS12V tiene un conector de 8 pines o incluyen conversor (imagen).
(8) conector de alimentación principal (normalmente llamado P1 o ATX): se conecta a la placa base para alimentarla eléctricamente. El conector tiene 20 ó 24 pines. En algunas fuentes viene con dos conectores (uno de 20 pines y otro con 4-pin) que pueden ser utilizados para formar el conector de 24 pines.

Conector principal ATX v2 de alimentación eléctrica de la placa base

Los colores de los cables eléctricos están estandarizados y nos indican la función o su nivel de tensión.

Conector ATX

Son conectores de alimentación eléctrica, están en el interior de la caja del computador y están conectados directamente a la fuente de alimentación. Se necesitan en dispositivos que no se alimentan directamente desde algún conector informático. No transmiten información.

El conector ATX de 24 pines es utilizado para la alimentación de todo el computador. Es el principal conector. El conector ATX 12V de 4 pines o 6 u 8 pines es utilizado para alimentación extra para el procesador o tarjeta gráfica.

ATX conector de la Placa base 20+4pin 8pin 4pin

Molex de 24 pines (20+4) (fuente alimentación).

**ATX - Conector principal de alimentación** 24 Pines( 20 pines + 4 pines(11,12 y 23,24) )
Tensión	Pin	Pin	Tensión
+3.3 V	1	13	+3.3 V
+3.3 V	2	14	-12 V
Tierra	3	15	Tierra
+5 V	4	16	PS_ON
Tierra	5	17	Tierra
+5 V	6	18	Tierra
Tierra	7	19	Tierra
Power OK	8	20	-5 V(opcional)
+5 VSB	9	21	+5 V
+12 V	10	22	+5 V
+12 V	11	23	+5 V
+3.3 V	12	24	Tierra

Molex

Conector Molex hembra.

Conector Molex macho.

Comúnmente se denomina como Molex a los conectores internos de una computadora de escritorio. Se utiliza en periféricos que necesiten más amperaje que el provisto por el cable de datos tales como:

Discos duros (IDE, SCSI y los SATA1) en la imagen superior, conectores 2 y 3
Unidades de diskettes (3,5 y 5,25) en la imagen superior, conector 1
Unidades ópticas (CD,DVD y Blu-Ray) en la imagen superior, conectores 2 y 3
Placas de video (Geforce Serie 5 y 6, Placas PCI y AGP) en la imagen superior, conectores 2 y 3
Sistemas de refrigeración (aire y líquido) en la imagen superior, conectores 4, 5, 6 y 7
Circuitos de Modding (Diodos luminosos, tubos de luz, etc.)en la imagen superior, conectores 4, 5, 6 y 7

Naturalmente, existen dos tipos de conectores Molex, un conector macho y un conector hembra. Los conectores macho se utilizan para bifurcar las salidas y dividirlas en dos pero la mayoría de las veces están integradas a los PCB de los periféricos.

Los conductores eléctricos que salen de la fuente de alimentación hacia conectores Molex tienen colores para distinguirlos:

Color		Función
	Amarillo	+12 V
	Negro	Tierra
	Negro	Tierra
	Rojo	+5 V

Arranque y comprobación de la fuente ATX

Es muy desaconsejable hacer funcionar la fuente de alimentación sin o con muy baja carga: Se puede dañar muy seriamente.

En las fuentes actuales, fuentes conmutadas, la placa base sigue siendo alimentada por una tensión de espera, que puede ser transmitida a las tarjetas de expansión. Esto permite funciones tales como Wake on LAN o Wake on Modem "encendido-apagado", donde el propio computador vuelve a encenderse cuando se utiliza la LAN con un paquete de reactivación o el módem recibe una llamada. La desventaja es el consumo de energía en modo de espera y el riesgo de daños causados por picos de voltaje de la red eléctrica, incluso si el equipo no está funcionando.

Para iniciar una fuente de alimentación ATX, es necesario cortocircuitar el conector PS_ON (cable Verde) con tierra (cable Negro) de forma permanente (sin quitar). Simplemente se puede utilizar un clip para realizar el cortocircuito. Esto es:

Con la fuente desconectada de la corriente. Si la fuente tiene un interruptor, debemos cerrarlo. Si no, tendremos que quitar el cable de alimentación o desenchufarlo.^[1]
Conectamos un dispositivo a la fuente para que consuma y no estropee la fuente. Por ejemplo: un disco duro al MOLEX.
Introducimos el clip en el conector de forma que toque el contacto metálico del conector verde y por el otro extremo del clip el contacto metálico del conector negro.
Conectar la fuente a la corriente eléctrica y si el interruptor de la fuente está cerrado (O), pues conectarlo (I).
La fuente, si funciona, arrancará. Lo podemos comprobar porque el ventilador estará funcionando.

Comprobación de tensiones en la fuente de alimentación: Las fuentes, para cumplir la norma, también tienen que respetar los límites de salidas de voltaje, estos límites:

cable color amarillo: 120mV para 12+ entre [+11,88V .. +12,12V],
cable color rojo: 50mV para 5V+ entre [+4,95V .. +5,05V],
cable color naranja: 3,3V+ entre [+3,25V .. +3,35V].

Vídeo sobre el puenteo/arranque y test de una fuente alimentación ATX

Averías más comunes

Los fallos más comunes en la fuente de alimentación pueden ser:

La fuente no funciona: es fácil de detectar pues el ventilador no gira al iniciarla manualmente. Antes debemos asegurarnos que la toma eléctrica (el enchufe) tiene tensión eléctrica y que el interruptor de la fuente esté en posición "I"

La fuente deja de suministrar las tensiones correctas: es difícil de detectar, se producen fallos aleatorios en los diversos dispositivos. Habría que comprobar la fuente con el multímetro. Hay fallos que solo se detectan con un osciloscopio... la solución sería en cambiar.

La potencia suministrada es poca: es difícil de detectar, ocurre que cuando los dispositivos hacen un consumo alto esporádico de energía eléctrica. Estos picos de consumo, la fuente no llega a cubrirlos. Ocurre con frecuencia en algunos programas o juegos de simulación. Se tendría que calcular el consumo sumando cada dispositivo; comenzaríamos con la tarjeta gráfica y el procesador que son los que más consumen.

La solución genérica es tener una fuente confiable. Si al sustituirla funciona el computador, está claro que es la fuente.

WEB comparativa de fuentes de alimentación

En el web TOM's HARDWARE en la pestaña Charts (gráficos) podemos ver los rendimientos (Efficiency) de las fuentes de alimentación (recuerda 230V). Se utilizan diferentes programas comparadores para realizar las pruebas, Se extraen unos resultados que se publican en el web. Se puede observar comparativas de discos en lecturas, escrituras o en perfiles de juegos o sistemas operativos; también existen comparativas de temperaturas observadas durante las pruebas. Resulta interesante consultarla antes de adquirir una fuente de alimentación. Pero no están todos los modelos.

S.A.I.

Perturbaciones eléctricas

SAI VA vista frontal

La red de distribución eléctrica de baja tensión presenta una onda de tensión de calidad que podría ser perturbada, muy ocasionalmente, por fallos en las líneas y centros de transformación, maniobras, así como por descargas eléctricas atmosféricas principalmente. Los usuarios someten a la red a la influencia de multitud de cargas que, aunque funcionen correctamente, pueden alterar la onda de tensión con caídas permanentes o transitorias excesivas, entre otras perturbaciones. Además, las cargas pueden averiarse y producir consumos anómalos y cortocircuitos que deben ser aislados por los sistemas de protección. Mientras la carga defectuosa no es aislada, puede provocar en los puntos próximos de la red perturbaciones importantes.

Perturbación	Efectos	Causas	Soluciones
SIN perturbación	Buen funcionamiento	------	------
Interrupciones	Pérdida de datos, cierre	Fallos de red, disyuntores, fallo componentes	Sistemas de Alimentación Ininterrumpida
Bajada de tensión	Pérdida de datos, paro del sistema	Altas cargas en arranque, cambios de carga, fallos de red	Acondicionador de línea o Sistemas de Alimentación Ininterrumpida
Aumento de tensión	Daños en la carga	Cambios de carga	Acondicionador de línea o Sistemas de Alimentación Ininterrumpida
Armónicos	Transformadores calentados, pérdida de datos, paro del sistema, parpadeo de a luz	Cargas electrónicas, dispositivos de generación de arco	Fuentes conmutadas con PFC, filtros, Acondicionador de línea o Sistemas de Alimentación Ininterrumpida
Ruido	Pérdida de datos, paro del sistema	Equipos defectuosos, motores	Filtros, Acondicionador de línea o Sistemas de Alimentación Ininterrumpida
Impulso o transiente	Daños al sistema, pérdida de datos, paro del sistema	Rayos en la red eléctrica y/o red de telefonía	Protector de sobretensión o regletas con protección

Sistema de Alimentación Ininterrumpida

SAI Conectores: SIN y CON respaldo de batería

Un sistema de alimentación ininterrumpida, SAI, también conocido como UPS (del inglés uninterruptible power supply), es un dispositivo que suministrará electricidad (dependiendo del conector trasero utilizado) a un computador cuando se produzca una perturbación o fallo en el suministro de energía eléctrica, permitiendo que el/los usuario/s continúen trabajando durante varios minutos (los que permita la reserva de la batería del SAI), dando tiempo a éstos a cerrar sus archivos y apagar la red de una forma ordenada hasta que se restablezca el suministro eléctrico.

El funcionamiento básico de estos equipos, ante un fallo del suministro eléctrico, se utiliza la energía eléctrica almacenada en las baterías.

Componentes básicos del S.A.I.

Cargador, lo componen:
- Rectificador: convierte la tensión alterna (CA) en tensión continua (CC).
- Regulador: regula la tensión de carga de las baterías impidiendo que se carguen a tensiones superiores a las permitidas.
Batería: almacena la corriente continua (CC) y tiene una determinada capacidad de carga medida en Amperios-Hora (Ah) .
Inversor: convierte la corriente continua (CC) proveniente de la batería en tensión alterna (CA). Esta tensión alterna será la que se suministre a la carga.
Bypass o selector: permite que a la carga le suministre la tensión el inversor o, bien, directamente desde la red eléctrica. El bypass se suele emplear para realizar tareas de mantenimiento en el SAI y evita que la carga se quede sin tensión de alimentación o cuando se produce cualquier tipo de problemas en el SAI (fallos en el rectificador, inversor, etc.).

Tipos de S.A.I

SAI Stanby u Offline

SAI Standby u Offline

El SAI Offline (según la norma IEC 62040-3 clasificación VFD) presenta dos circuitos principales: la alimentación de línea, a la que solo se le agrega un estabilizado y un filtrado adicional al normal de cada equipo a alimentar, y el circuito propiamente SAI, cuyo núcleo es el circuito llamado "inversor". Es llamado sistema en "stand-by", o en espera, debido a que el circuito de alimentación alternativo, el inversor, está "fuera de línea", o inactivo, en espera de entrar en funcionamiento cuando se produzca un fallo en la alimentación de red. Posee un elemento conmutador que conecta y desconecta uno u otro circuito alternativamente. De uso doméstico cuando no haya muchas perturbaciones.

SAI Línea Interactiva

SAI línea Interactiva

El SAI Line-interactive (según la norma IEC 62040-3 clasificación VI), además de lo que realiza al SAI Stanby, puede corregir pequeños desplazamientos de tensión y/o frecuencia, regenerando la onda alterna permanentemente sin utilizar la batería. De uso doméstico cuando hay muchas perturbaciones. De uso profesional, es la opción básica.

SAI On-line o Doble Conversión

El SAI de Doble Conversión (según la norma IEC 62040-3 clasificación VFI) es ideal para entornos en los que sea necesario o por equipo que es muy sensible a las fluctuaciones de energía y necesita tener un fuerte aislamiento eléctrico. El costo inicial del SAI de doble conversión puede ser más alto, pero su costo total es generalmente inferior debido a la vida útil de la batería. Este tipo de SAI puede ser necesario cuando en el entorno existan muchas y frecuentes perturbaciones eléctricas y se requiera la protección de cargas sensibles.

La tecnología básica del SAI de Doble Conversión es el mismo que en el modo de espera. Sin embargo, típicamente cuesta mucho más dinero, debido a que tiene un mayor rendimiento en el cargador, rectificador y el inversor diseñado para funcionar continuamente con la mejora de los sistemas de refrigeración.

En un SAI de Doble Conversión, las baterías siempre están conectados al inversor. Cuando se produce la pérdida de energía, el rectificador simplemente cae fuera del circuito y las baterías mantienen la energía constante y sin cambios. Cuando se restablece la alimentación, el rectificador reanuda llevando la mayor parte de la carga y comienza la carga de las baterías.

La principal ventaja de los SAI de Doble Conversión es su capacidad de proporcionar un aislamiento total de la carga frente a la red eléctrica. Es el más usado para la protección de la carga.

De uso profesional se utiliza en los computadores con tareas en las que la vida de las personas pueda correr peligro.

Cálculo de la carga de un SAI

La carga máxima que puede soportar un SAI se mide en VA (voltiamperios) y es la potencia aparente (S), puedes observarlo en cualquier tienda web o en la imagen del SAI de su parte trasera; la potencia aparente (S), es la suma vectorial de la potencia:

realmente necesaria para el computador. Se llama potencia activa (P). Se mide en vatios (W)
y la potencia no utilizada por el computador pero que se ha generado en la fuente de alimentación debido a la formación de los campos eléctrico y magnético de sus componentes. Se llama potencia reactiva (Q), se mide en voltiamperios reactivos (var).

La potencia aparente (S), se mide en VA (voltiamperios) que es una suma vectorial de la potencias (P y Q), un tanto compleja de calcular, se puede calcular con el valor eficiencia (%) de la fuente de alimentación y su potencia nominal (W). Hay diversos procedimientos según los datos que tengamos.

Por otra parte, en la corriente alterna es muy fácil saber la potencia aparente si sabemos la intensidad que consume un aparato, simplemente potencia aparente= Intensidad * voltaje de la red, esto es, S = I * 230.

Procedimientos para el cálculo

Como siempre, tenemos un dato siempre conocido: 230V que es el valor de la tensión oficial de España.

Todos los procedimientos incluyen S_calculada es la potencia aparente necesaria para que el computador pueda funcionar, pero solo el computador. Como el computador tiene otros periféricos (monitor, discos exterior, impresora,....), se necesita estimar un margen de seguridad para el consumo eléctrico de estos periféricos. En nuestro caso, estimamos incrementar la potencia máxima del SAI un 30% y será la potencia aparente estimada S_estimada. Con el resultado de S_estimada solo bastaría buscar el SAI con una carga igual o superior a la S_estimada.

Por tanto, Potencia del SAI >= S_estimada, de donde S_estimada = S_calculada + (S_calculada * 30%)

DATOS: Potencia (p) máxima consumida por la fuente

Datos P=p y φ = 0.82 (desconocida, se aplica un 82% de eficiencia por ser la peor encontrada φ =0.82).
Resulta:

S_calculada= p/0.82 VA
Estimación de aumento del consumo en un 30% por parte de los periféricos; S_estimada= S_calculada * 1.30
S_estimada será la potencia a partir de la cual podemos buscar un SAI.

Ejemplo típico: Cálculo de la Potencia Aparente utilizada si un computador consume una Potencia máxima de 500W, tenemos:

Datos V=230V, P=500 W y φ = 0.82 (desconocida, se aplica un 82% de eficiencia por ser la peor encontrada φ =0.82). .
Resulta:

S_calculada= P / 0.82 VA.
S_calculada= 500 / 0.82 VA = 609.76 VA
S_estimada= 609.76 * 1.30;
S_estimada= 792,68 VA

Si hubiesen SAI de 700VA, 1000 VA y 1200 VA. La elección sería el SAI con 1000 VA pues es el siguiente por encima del valor mínimo (792.68 VA)

DATOS: Intensidad de la fuente de alimentación (I)

Datos I=i, V=230V
Resulta:

S_calculada= i * 230 VA
Estimación de aumento del consumo en un 30% por parte de los periféricos; S_estimada= S_calculada * 1.30
S_estimada será la potencia a partir de la cual podemos buscar un SAI.

Ejemplo típico: Cálculo de la Potencia Aparente utilizada si un computador consume una intensidad máxima de 2,173 A, tenemos:

Datos: I=2,173A, V=230V
Resulta:

S_calculada=i * 230 VA
S_calculada=2,173 * 230 = 500 VA.
S_estimada= 500 * 1.30
S_estimada= 650 VA

Si hubiesen SAI de 700VA, 1000 VA y 1200 VA. La elección sería el SAI con 700 VA pues es el siguiente por encima del valor mínimo (650 VA)

DATOS: Potencia (p) máxima consumida por la fuente Y su eficiencia (%)

Datos P=p y φ = f % / 100.
Resulta:

S_calculada= p/ φ VA
Estimación de aumento del consumo en un 30% por parte de los periféricos; S_estimada= S_calculada * 1.30
S_estimada será la potencia a partir de la cual podemos buscar un SAI.

Ejemplo típico: Cálculo de la Potencia Aparente utilizada si un computador consume una Potencia máxima de 1000 W (SilverStone SX1000 SFX-L), tenemos:

Datos P=550W y φ = 89% / 100 = 0.89 (89% de eficiencia ).
Resulta:

S_calculada= P / φ VA
S_calculada= 1000 / 0,89 VA = 1124 VA
S_estimada= 1124 * 1.30
S_estimada= 1461 VA

Si hubiesen SAI de 700VA, 1200 VA y 1500 VA. La elección sería el SAI con 1500 VA pues es el siguiente por encima del valor mínimo (1461 VA)

Actividades

1.- Tenemos este cargador de portátil y se necesita encargar uno similar. Realmente lo que se va a comprar es un cargador que sirva para múltiples portátiles, intentando que sea de la mejor calidad posible. Detalla cuáles son las características (voltajes, intensidad…) del nuevo cargador a pedir.

2- Tenemos una oficina con 7 equipos (3 de ellos portátiles). En la etiqueta de la parte trasera del equipo pone lo siguiente: PC’s: 230V, 1,5 A y Portátiles: 19 V 4 A. Encuentra dos SAI’s que puedan con la carga que supone estos equipos. Encuentra una solución con dos tipos diferentes de S.A.I.'s, enumerando las ventajas e inconvenientes de ambas soluciones.

3- Accede a la página web y calcula la potencia consumida por el PC que utilizas y enumera dos tipos de SAI's propuestos.

4- Tenemos un computador que controla el tráfico de la ciudad (semáforos, emergencias,...) sabemos que consume 200W como máximo. ¿Qué tipo de SAI utilizarías?, ¿De que potencia se necesitará?

5- Tenemos un computador en casa sabemos que media hay dos cortes de fluido eléctrico de 10 minutos al año, consume 450W como máximo. ¿Qué SAI utilizarías?, ¿De que potencia se necesitará?.

6.- En el taller, elabora una ficha en la que se describa las características de tres fuentes de alimentación (marca, modelo) y su estado (correcta, defectuosa -enumerando el desperfecto-, no arranca).

7-Tenemos un equipo cuya etiqueta de la parte trasera del equipo indica: 700W y 2A. Calcula la S_estimada

8-Tenemos un equipo cuya etiqueta de la parte trasera del equipo indica: 4A. Calcula la S_estimada

9-Tenemos un equipo cuya etiqueta de la parte trasera del equipo indica: 500W. Calcula la S_estimada

10-Tenemos un equipo cuya etiqueta de la parte trasera del equipo indica: 700W, 2A y eficacia de la fuente 95%. Calcula la S_estimada

11-Tenemos un equipo cuya etiqueta de la parte trasera del equipo indica: 4A y eficacia de la fuente 86%. Calcula la S_estimada

12-Tenemos un equipo cuya etiqueta de la parte trasera del equipo indica: 500W y eficacia de la fuente 84%. Calcula la S_estimada

↑ Blog Luis Llamas

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Mantenimiento y Montaje de Equipos Informáticos/Tema 5/Texto completo