I. CONCEPTOS ELECTRICOS BASICOS
Para poder entender
el material o artículo es necesario aclarar o reforzar
algunos de los términos más utilizados en la
instalación de redes eléctricas para
computadores:
1. ¿Qué es la
electricidad? Todos los elementos de la
naturaleza
están compuestos de átomos y una de las
partículas principales de todos los átomos son los
electrones, los cuales se pueden desplazar de un átomo a
otro, incluso entre materiales
diferentes, formando "corrientes eléctricas" que recorren
miles de kilómetros por segundo. La unidad para medir la
corriente
eléctrica es el "amperio", que equivale
aproximadamente a un flujo de
6’250,000’000,000’000,000 (6.25 x
1018) electrones cada segundo.
2. Materiales conductores y
aislantes: Todos los materiales conocidos, en mayor o
menor grado, permiten el flujo de la corriente eléctrica a
través de ellos, sin embargo, en todos los casos,
también presentan una "resistencia" (o
impedancia) al paso de dicha corriente. Mientras menos
resistencia eléctrica presente un material, se considera
un mejor conductor y mientras más resistencia presente
será un mejor aislante.
Los mejores conductores de electricidad son los metales como el
oro, la plata,
el cobre o el
aluminio y los
mejores aislantes son el vidrio, la mica y
algunos materiales sintéticos, por ejemplo el PVC. Entre
los dos extremos están todos los otros materiales que
conocemos y su conductividad o resistencia puede variar
dependiendo de muchas condiciones. Por ejemplo, el agua salada es
mucho mejor conductor que el agua pura,
la arcilla es mejor conductor que la arena o el concreto, la
madera es
mejor conductor cuando está verde que cuando está
seca, y la piel humana es
mejor conductor cuando está húmeda.
El silicio, al igual que algunos otros elementos conocidos como
"semiconductores", varía su resistencia al
aplicarle pequeñas señales
eléctricas, lo cual ha permitido crear toda la industria
electrónica moderna.
3. ¿Por
qué se presenta la corriente eléctrica? Hay
muchos fenómenos físicos y químicos que
incitan la formación de corrientes eléctricas. La
forma más elemental de generar electricidad estática
es frotando determinados materiales: Por ejemplo, al frotar un
peine de plástico
con un paño o nuestro cuerpo con ciertos vestidos o
tapetes, o al rozar el viento seco y frío el
automóvil en que viajamos. En cada caso, el peine, nuestro
cuerpo o el automóvil se van cargando lentamente con
electricidad estática, superando el "nivel normal" de la
superficie terrestre o de los objetos circundantes.
Debido a que ningún átomo se puede quedar sin
electrones ni soportar más de los que le corresponden, la
corriente eléctrica siempre tiende a circular. Si no
existe ninguna fuerza externa
(voltaje) que impulse a los electrones o si estos no tienen un
camino para regresar y completar el circuito, la corriente
eléctrica simplemente "no circula". La única
excepción al movimiento
circular de la corriente la constituye la electricidad
estática que consiste en el desplazamiento o la
acumulación de partículas (iones) de ciertos
materiales que tienen la capacidad de almacenar una carga
eléctrica positiva o negativa.
4. ¿Qué es el
voltaje? La fuerza que impulsa a los electrones o a las
partículas cargadas a desplazarse y formar corrientes
eléctricas es lo que se denomina "voltaje" o
"tensión" y a pesar de la creencia popular, el voltaje en
sí no hace ningún daño y
es un concepto
completamente relativo: Por eso las golondrinas se pueden posar
tranquilamente en las líneas de alta tensión, y
bien podrían pensar que lo que está electrizado es
la superficie terrestre y no es el cable donde están
paradas.
Realmente el peligro no está en tocar un
objeto electrizado sino en tocar, al mismo tiempo, dos
o más objetos que estén a voltajes
diferentes. Por ejemplo, cuando un gallinazo toca con sus
alas dos líneas de alta tensión, o una línea
y el poste, inmediatamente muere electrocutado por la corriente
que circula a través de su cuerpo. Cuando sentimos que
"nos coge la corriente" al bajarnos del automóvil, fue por
tocar al mismo tiempo la tierra y el
carro, y toda la electricidad estática almacenada en el
automóvil durante el viaje se descargó a tierra a
través de nuestro cuerpo.
La cantidad de corriente eléctrica que circula
entre dos puntos depende tanto de la diferencia del voltaje
aplicado como de la resistencia (Corriente = Voltaje /
Resistencia): mientras más alto sea el voltaje o menor sea
la resistencia, mayor será la corriente: Por lo tanto,
puede ser mucho más peligroso tocar un conductor de 110
voltios estando en la bañera (baja resistencia), que tocar
una línea de alta tensión estando debidamente
aislado (alta resistencia).
Por lo general, las personas no tenemos que manejar altos
voltajes en nuestra vida diaria: La mayoría de las
pilas tienen
un voltaje de 1.5 voltios entre los terminales (+) y el (-), la
batería del carro tiene 12 voltios, un tomacorriente tiene
aproximadamente 110 voltios, y los cables de "alta
tensión" tienen entre 10,000 y 500,000 voltios con
respecto a la superficie terrestre.
5. ¿Por
qué se presentan los rayos? Sin lugar a dudas, el
fenómeno eléctrico más espectacular de la
naturaleza son los rayos: Por la acción
del viento y del sol, las nubes se van cargando lentamente de
electricidad estática, y cuando la diferencia de voltaje
con relación a la superficie terrestre, o a las nubes
vecinas, alcanza varios millones de voltios, el aire se ioniza
(se vuelve mejor conductor) y toda la energía almacenada
en la nube se descarga instantáneamente, produciendo
corrientes eléctricas del orden de 10.000 a 50.000
amperios. El trueno se produce cuando el movimiento de las
partículas ionizadas de aire sobrepasa la velocidad del
sonido.
Desafortunadamente, con excepción de historias de
ficción como "Frankestein" o "Regreso al Futuro", la
humanidad nunca ha podido aprovechar la inmensa energía de
los rayos, ni librarse de sus efectos destructivos.
6. Aprovechamiento
de la energía
eléctrica: Durante muchos años, la
electricidad (estática) no pasó de ser un
fenómeno casi sobrenatural, sin ninguna utilidad para la
humanidad. Sin embargo, a mediados del siglo XIX se
descubrió la estrecha relación que existe entre la
electricidad y el magnetismo, con
lo cual ha sido posible convertir fácilmente la
energía mecánica en eléctrica o
magnética y viceversa.
Los generadores eléctricos convierten la
energía mecánica (hidráulica, térmica
o nuclear) en energía eléctrica. Los motores
eléctricos la convierten nuevamente en energía
mecánica, y gracias a los transformadores
eléctricos, ha sido posible transportar la energía
eléctrica miles de kilómetros con gran eficiencia e
interconectar países enteros: A la salida de los
generadores se instala un poderoso transformador que aumenta el
voltaje miles de veces, con lo cual se disminuye
proporcionalmente la corriente y se reducen
cuadráticamente las pérdidas en los cables durante
el transporte (si
se aumenta mil veces el voltaje, se disminuyen un millón
de veces las pérdidas). Al llegar a las ciudades o centros
de consumo, una
serie de transformadores
van reduciendo consecutivamente el voltaje hasta llegar a las
casas con cerca de 110 voltios, con los cuales se alimentan las
lámparas, las herramientas
eléctricas y todos los
electrodomésticos.
¿Por
qué es peligrosa la electricidad? La corriente
eléctrica, al circular a través de cualquier objeto
produce un aumento de temperatura
que crece cuadráticamente con su magnitud, es decir, que
cada vez que se duplica la corriente, se cuadruplica la
energía producida, y esta corriente, dependiendo del
material por el cual circule, puede causar desde un
insignificante aumento en la temperatura de un alambre conductor
hasta graves quemaduras en el cuerpo humano
o un incendio en un bosque o en una edificación.
Una misma corriente, dependiendo del sitio por el cual circule,
puede causar mayor o menor daño. Por ejemplo, si una
corriente continua de 20 miliamperios (0.02 amperios) nos circula
entre dos dedos de una misma mano, probablemente no nos cause
más que una ligera molestia, sin embargo, nos puede causar
la muerte si
nos circula por el pecho y atraviesa el corazón.
Igualmente, una corriente de 1 amperio apenas alcanza a encender
una bombilla de 100 vatios, pero puede causar un incendio si
atraviesa una viga de madera o un material inflamable.
El
caso del niño y las tijeras: Cuando un niño
mete la punta de las tijeras de su mamá en una de las
ranuras del tomacorriente, los 110 voltios impulsan una
pequeña corriente a través de su cuerpo, en el
mejor de los casos suficiente para hacerlo llorar un buen rato.
La corriente no sólo tuvo que atravesar el cuerpo del
niño, sino también el piso, la acera y la calle
hasta regresar al transformador público, y la suma de las
resistencias
de todos estos materiales afortunadamente la limitó a unos
pocos miliamperios (si el niño es zurdo, es posible que la
corriente alcance a causarle un paro
cardíaco).
Si el niño mete al mismo tiempo las dos puntas de
las tijeras en las dos ranuras del tomacorriente, causa un
"cortocircuito": La baja resistencia de las tijeras permite que
los 110 voltios impulsen a cientos o miles de amperios a
través de los dos alambres que conectan el tomacorriente
con el transformador, disparando inmediatamente el "breaker" o el
fusible de protección. Es posible que al niño no le
pase más que un gran susto, pero las tijeras probablemente
quedarán inservibles.
Normas
Internacionales de Seguridad
Eléctrica: Desde finales del siglo pasado, los
principales países industrializados se han preocupado por
establecer una serie de normas de
seguridad eléctrica con el fin de proteger,
básicamente a las personas y de paso sus bienes, de los
peligros que involucra el uso de la electricidad. En los EEUU, el
primer código
fue desarrollado en 1897 como resultado del trabajo
conjunto de varios organismos de seguros,
eléctricos, arquitectónicos y otros. A partir de
1911 la National Fire Protection Association (Asociación
Nacional de Protección contra el Fuego – NFPA) lo
bautizó con el nombre de National Electrical Code – NEC, y
desde entonces ha sido la entidad encargada de revisarlo y
actualizarlo cada tres años.
El
Código Eléctrico Nacional Colombiano: En
1982 el Instituto Colombiano de Normas Técnicas –
ICONTEC acogió una traducción casi textual del NEC de los EEUU
de 1981, realizada en Venezuela, la
cual fue discutida y homologada como Norma Técnica
Colombiana NTC-2050. El 6 de Octubre de 1987, la Superintendencia
de Industria y Comercio la
oficializó como Código Eléctrico Nacional
Colombiano – CEC, mediante la resolución 1936,
dándole el carácter obligatorio para todo el
territorio nacional.
Mediante la misma resolución, el Instituto
Colombiano de Energía Eléctrica – ICEL y todas las
Empresas
Electrificadoras y de Energía del país fueron
encargadas de velar por su divulgación y cumplimiento por
parte de todos los ingenieros, instaladores, interventores e
inspectores comprometidos en las labores de instalaciones
eléctricas domiciliarias, industriales y comerciales.
Sin embargo, más de 10 años después, el CEC
sigue siendo casi desconocido en Colombia y las
Empresas de Energía no suelen revisar las instalaciones
más allá del contador público.
¿Por
qué en los EEUU sí se cumple el National Electrical
Code? Además de las diferencias culturales y
económicas entre Colombia y los EEUU y del hecho de que el
NEC es 100 años mas viejo que el CEC, existen un par de
poderosas razones que han estimulado el cumplimiento del NEC:
En primer lugar, las compañías de seguros de los
EEUU tienen inspectores especializados que, después de
cada siniestro, inspeccionan minuciosamente las instalaciones
eléctricas buscando cualquier violación de las
reglas vigentes del NEC cuando se efectuó la
instalación, con el fin de no tener que pagar el seguro.
La segunda razón es que tan pronto se determina
que la causa de una muerte o de un
accidente grave fue una violación del NEC, los abogados de
la parte afectada, entablan inmensas demandas en contra de los
constructores o electricistas responsables, pudiéndolos
castigar con cárcel, hasta 30 ó 40 años
después de haber sido realizada la instalación. Por
lo tanto, no sólo las compañías de seguros
sino los mismos constructores y electricistas son los más
interesados en estudiar y cumplir hasta el más
mínimo detalle del Código
¿Por
qué no se cumple el Código Eléctrico
Colombiano? En Colombia, por el contrario, la falta de
divulgación, la dificultad de conseguirlo, el alto
precio, la
mala traducción o la complejidad de algunas de las normas
y, principalmente, el hecho de que hasta ahora nadie lo haya
hecho cumplir, han logrado mantener a la mayoría de los
instaladores, electricistas y constructores completamente ajenos
al Código Eléctrico Colombiano. En Noviembre de
1998, tras más de diez años de estudio, finalmente
se autorizó la primera actualización del CEC, un
voluminoso libro de
más de 1000 páginas que acaba de ser publicado
(desafortunadamente sólo se puede conseguir en las sedes
del ICONTEC por la no despreciable suma de $95,000).
Las compañías de seguros colombianas, no
solamente han permanecido al margen de la elaboración y
divulgación del CEC sino que, inconscientemente, en muchos
casos han alcahueteado su incumplimiento al avalar
prácticas que violan abiertamente el Código… Tal
vez la más notoria de todas estas violaciones tiene que
ver con las instalaciones de tierra de los computadores: basta
con que el asegurado reemplace el tomacorriente por uno con el
polo de tierra y lo conecte a una varilla metálica
enterrada en el patio para darle validez a la póliza…
¿Pero dónde está el pecado?
¿Cómo
es la instalación eléctrica de nuestras
casas? A la mayoría de nuestras casas llegan tres
cables gruesos desde el transformador público: los dos
"fases" que traen la corriente eléctrica y el "neutro" que
la lleva de vuelta después de alimentar los
electrodomésticos. Al neutro también se le conoce
como el "conductor puesto a tierra" ya que siempre esté
conectado a una varilla (electrodo de tierra) enterrada al pie
del transformador y últimamente (gracias a que el CEC
así lo exige desde 1987) también a un segundo
electrodo enterrado al pie del contador de energía o del
tablero eléctrico principal de la edificación, por
lo tanto, el conductor neutro generalmente se puede tocar sin
peligro de electrizarse. Por el contrario, cada uno de los
conductores fases tiene un voltaje de 110 voltios
aproximadamente, con relación al neutro y a la superficie
terrestre, y de 220 voltios entre uno y otro.
Como medida de seguridad, el CEC exige que todos los
tomacorrientes tengan una de las ranuras mayor que la otra, y se
instalen de tal manera que el conductor fase quede en la ranura
pequeña y el neutro en la más grande. Así,
al apagar el interruptor de cualquier aparato que tenga el
enchufe polarizado (una pata más ancha que la otra) se
bloqueará la entrada y no la salida de la
corriente.
Nota curiosa: Esta convención busca que al
niño de las tijeras le dé más dificultad
introducirlas por la ranura más estrecha del fase que por
la más amplia del neutro.
¿Para
qué sirve la instalación de tierra? La
mayoría de los equipos de oficina,
herramientas y electrodomésticos modernos (especialmente
los que tienen gabinete metálico) tienen una tercera pata
en el enchufe, conocida como "polo de tierra", cuya función
principal no tiene nada que ver con el funcionamiento del equipo
sino con proteger la vida de las personas en caso de una falla
en la instalación eléctrica, de un cortocircuito o
de una descarga estática o atmosférica, y en el
caso específico de los computadores, se utiliza
además como referencia para lograr una óptima
comunicación entre sus distintos
componentes.
Lo que se busca con la instalación de tierra es
garantizar que, aún bajo condiciones de falla, no se
presenten voltajes peligrosos entre las personas y su medio
ambiente, y para poder lograr esto, es necesario conectar
entre sí todas las partes metálicas expuestas de
los aparatos eléctricos, los gabinetes, tuberías y
cajas metálicas utilizadas en la instalación
eléctrica. Además, todos estos elementos deben
conectarse a su vez con la estructura
metálica de la edificación, con las tuberías
internas de acueducto, gas o
alcantarillado y con el conductor neutro de la instalación
eléctrica en el tablero eléctrico principal, de tal
manera que si se presenta un cortocircuito entre alguno de los
conductores fases y cualquier objeto metálico, se dispare
inmediatamente el "breaker" correspondiente, y en caso de que
caiga un rayo cerca, todos los objetos del edificio, incluyendo a
las personas, se carguen al mismo voltaje y no se presenten
diferencias de voltaje peligrosas entre unos y otros.
La historia de La Garza y El
Toro: "Bajo las ramas de un frondoso árbol, se
resguardaban de la lluvia una Garza y un Toro… De repente
cayó un poderoso rayo y la Garza horrorizada, vio
cómo el toro se desplomaba a su lado arrojando humo por
todo su cuerpo…"
¿Por qué murió el Toro y la Garza
no? Al caer el rayo sobre el árbol, su inmensa corriente
se dispersó rápidamente por todo el terreno
circundante, electrizándolo a diferentes voltajes: desde
millones de voltios al pié del árbol hasta unos
pocos voltios en los potreros vecinos. El toro, por estar parado
en sus cuatro patas, recibió cuatro niveles de voltaje
diferentes (uno en cada pata), lo cual permitió que parte
de la corriente del rayo circulara a través de su cuerpo.
La Garza, por haber estado parada
en una sola pata, recibió el mismo voltaje en todo su
cuerpo y, por lo tanto, al igual que las golondrinas posadas en
los cables de alta tensión, la corriente no pudo circular
a través de ella.
Una buena instalación eléctrica debe ser
como la Garza: "puesta a tierra" en un sólo
punto.
¿Cómo
se hacen las instalaciones de tierra en Colombia?
Desafortunadamente en nuestro medio, muy pocas personas tienen
claro para qué sirve la instalación de tierra y,
por lo tanto, muy pocas construcciones tienen siquiera los
tomacorrientes bien polarizados o la "barra de tierras" en el
tablero eléctrico principal. La mayoría de los
colombianos creen que para conectar un aparato cuyo enchufe tenga
el polo de tierra, basta arrancarle la "pata redonda" o
aislársela con un "adaptador de dos a tres patas" o, en el
mejor de los casos, contratar a un electricista para que
rápidamente les instale la
tierra.
Cuando un electricista típico colombiano recibe
dicha orden, generalmente reemplaza el tomacorriente por uno con
el polo de tierra, lo polariza adecuadamente (el fase en la
ranura menor) y le conecta el polo de tierra a una tubería
metálica o a una varilla (copperweld) enterrada en el
patio más cercano. Esta práctica, no sólo
deja al cliente
satisfecho y al electricista orgulloso de su trabajo, sino que
muy probablemente será aprobada por el vendedor del
computador y
por el corredor de seguros, sin que ninguno sospeche que lo que
se hizo está prohibido por todos los códigos
eléctricos internacionales, incluyendo el CEC, y que tanto
las personas como los equipos quedan completamente desprotegidos
en caso de un rayo o de una falla grave en la instalación
eléctrica.
La mayoría de las instalaciones de computadores
en Colombia son como el Toro: puestas a tierra en varios puntos
diferentes (con una "pata" en el patio y otra al pie del
transformador).
El
caso de las "chanclas" y el corto en la nevera: Cuando la
muchacha del servicio
doméstico se quejaba de que la "cogía la luz" cada vez
abría la nevera, la señora le insistía en
que se pusiera las "chanclas" y no siguiera andando descalza. Sin
embargo, cuando el patrón se enteró del problema,
simplemente desconectó la nevera, le dio media vuelta al
enchufe y orgullosamente anunció: ¡asunto
arreglado!
Las dos soluciones
efectivamente redujeron la corriente a través de la
muchacha: en el primer caso, aunque la nevera seguía
electrizada, la alta resistencia de las "chanclas" evitaba que la
corriente circulara a través del cuerpo de la muchacha y
regresara al transformador público. En el segundo caso la
nevera dejó de estar electrizada, pues al invertir el
enchufe, el "corto" que había entre el conductor fase y el
chasís de la nevera, se pasó para el neutro (el
voltaje entre el neutro y el piso normalmente es de muy pocos
voltios).
Si el patrón hubiera optado por conectar el
chasís de la nevera a la varilla enterrada en el patio que
le instalaron para el computador, no sólo la nevera
habría seguido "cogiendo" a la muchacha, sino que el
computador también se habría electrizado. Sin
embargo, si la casa hubiera tenido una instalación
eléctrica acorde con el CEC, el corto simplemente
habría disparado el "breaker" de la nevera y ésta
habría tenido que ser reparada. A la muchacha nunca la
habría cogido la corriente y el computador tampoco se
habría visto afectado.
¿Por
qué no sirve de protección la varilla enterrada en
el patio? La razón por la cual un "electrodo de
tierra independiente" no brinda ninguna protección en caso
de un cortocircuito es que la corriente de falla debe pasar por
la varilla del patio y recorrer el terreno entre ésta y la
varilla de tierra del transformador público, atravesando
en muchos casos, decenas de metros de tierra o concreto
(materiales con alta resistencia) que limitan la corriente a
valores por
debajo del disparo de los "breakers" o los fusibles de
protección.
Además, en caso de que caiga un rayo cerca
(recordar la historia de La Garza y El Toro), se presentan miles
de voltios entre las dos varillas y, por lo tanto, entre los
conductores de neutro y tierra que llegan al tomacorriente, lo
cual puede dañar los computadores aunque estén
apagados (los fabricantes de computadores recomiendan mantener el
voltaje entre neutro y tierra por debajo de 3
voltios).
¿Por
qué no se pueden "puentear" el neutro y el polo de tierra
en el tomacorriente? Qué bueno sería poder
utilizar el neutro como conductor de tierra, tal como lo aconseja
una conocida publicación colombiana sobre el manejo del
computador, que tranquilamente recomienda unir los tornillos del
polo de tierra y del neutro en los tomacorrientes. Pero
desgraciadamente, esto también está completamente
prohibido por el Código ya que si por cualquier motivo se
llega a desconectar el neutro, o si accidentalmente se invierte
la polaridad de los cables de alimentación, el polo
de tierra quedaría conectado directamente a la fase,
pudiendo dañar los equipos y electrizando a las personas
que estén en contacto con ellos.
¿Cómo
se puede entonces instalar un tomacorriente con polo de tierra
donde no exista instalación de tierra, sin violar el
Código Eléctrico? Las únicas dos
soluciones que ofrece el Código son:
- Asegurarse de que el tablero eléctrico
principal de la edificación esté efectivamente
conectado a tierra y tenga una platina especial conocida como
"barra de tierras", desde la cual se debe instalar un nuevo
cable (desnudo o de color verde) y
llevarlo por el mismo conducto por el que van los cables del
fase y el neutro hasta el polo de tierra del nuevo
tomacorriente. - Instalar un "transformador de aislamiento" para crear
un "sistema
derivado independiente", conectar el devanado secundario del
transformador a un "electrodo de tierra independiente" y
alimentar el nuevo tomacorriente de dicho sistema.
¿Cuál
es actualmente la mejor solución? En resumen,
está prohibido utilizar un "electrodo de tierra
independiente" a menos que sea para conectar un transformador de
aislamiento y crear un "sistema derivado independiente". Con el
fin de facilitar la implementación de dicha
solución se distribuyen en el mercado
reguladores de voltaje con transformadores de aislamiento
incorporados, lo que facilita que se produzcan actualmente
"acondicionadores" de voltaje, con los cuales se han logrado
instalar, de forma segura, miles de computadores en sitios donde
no existe una adecuada instalación de tierra.
Hasta la fecha, los acondicionadores de voltaje con
transformador de aislamiento siguen siendo la única
solución técnicamente aceptada para poder instalar
un computador en tales condiciones.
¿Cuál
es la diferencia entre un "acondicionador" y un "regulador" de
voltaje? En apariencia pueden parecer iguales pero
realmente cumplen funciones
diferentes, aunque complementarias o suplementarias en algunos
casos:
El término "acondicionador de voltaje"
generalmente se refiere a un protector eléctrico con
transformador de aislamiento que permite instalar aparatos con
polo de tierra en edificaciones donde no exista una adecuada
instalación de tierra, sin violar el CEC. Algunos modelos de
acondicionadores pueden actuar también como "reguladores
de voltaje" y "cortapicos".
Los "reguladores" o "estabilizadores" de voltaje, por su
parte, son protectores eléctricos diseñados para
mantener el voltaje dentro de un rango determinado (por ejemplo
entre 110 y 120 voltios AC), aumentándolo si está
muy bajo o reduciéndolo si está muy
alto.
¿Qué pasa si el
"acondicionador" se instala sin conexión a tierra?
El Código exige que los "sistemas
derivados aislados" se conecten a un "electrodo de tierra
independiente" (a la estructura metálica del edificio, a
la tubería metálica del acueducto o a una varilla
de cooperweld enterrada en el patio). Sin embargo, en el caso de
acondicionadores pequeños (de menos de 2 kVA) los riesgos por no
hacerlo son mínimos ya que en cualquier caso, el
acondicionador brinda completa protección contra cortos y
rayos inducidos en la acometida eléctrica. El sistema
eléctrico proporcionado por un acondicionador sin
conexión a tierra, es equivalente al de un avión,
donde los computadores de la nave pueden trabajar perfectamente
aunque no exista una línea a tierra.
¿Cómo
proteger los equipos telefónicos de los rayos? Una
instalación eléctrica que cumpla con el CEC o en su
defecto, una instalación corregida con un buen
acondicionador de voltaje, garantizan en gran medida que nunca se
presenten voltajes peligrosos entre la tierra y las dos
líneas de alimentación (fase y neutro), sin
embargo, si se presenta un rayo sobre las líneas
telefónicas, ¿cómo evitar que se
dañen el fax, el
módem del computador, la planta telefónica o el
teléfono inalámbrico?
La corriente del rayo siempre busca desesperadamente
llegar a la tierra y generalmente el camino más
fácil es a través del neutro de la
instalación eléctrica, saltando a través de
las tarjetas
electrónicas de las máquinas
de fax, de los módem de los computadores, o de los equipos
telefónicos (contestadores o teléfonos
inalámbricos) que a su vez estén conectadas a la
red
eléctrica. Para evitar este problema, es necesario
instalar protectores especiales que intercepten la corriente del
rayo en las líneas telefónicas y, por medio de
descargadores especiales, la conduzcan rápidamente a
tierra antes de que alcance a dañar los equipos
telefónicos.
¿Cómo
proteger los electrodomésticos de los rayos? En
caso de presentarse un rayo, una buena instalación de
tierra es fundamental para reducir el riesgo a las
personas, de los altos voltajes que podrían presentarse
entre los electrodomésticos y su medio ambiente. Sin
embargo, para evitar que se dañen los
electrodomésticos, es preciso limitar también el
voltaje entre los conductores fases y el neutro por medio de
"supresores de picos", y la solución más efectiva
es instalar en el tablero eléctrico principal de la
edificación un protector de sobretensiones de alta
capacidad que cobije las tres líneas de
alimentación que vienen del transformador público.
Adicionalmente se deben instalar mutitomas con filtros especiales
y supresores de picos entre las tres líneas de
alimentación para proteger los equipos más
delicados, y en el caso de los televisores, VHS o decodificadores
satelitales o de TV-Cable, se deben utilizar protectores
especiales para evitar que las sobretensiones inducidas en los
cables de antena alcancen a dañarlos.
Qué es una UPS? Los sistemas de
alimentación ininterrumpida UPS cumplen la función
de mantener el suministro de energía estable al PC por
más que este se corte. A diferencia de los SPS que
trabajan con un circuito cargador de batería que alimenta
al PC mediante un circuito inversor de 12V de CC a 220V de AC
solo cuando un sensor detecta que se a cortado el suministro de
la línea domiciliaria; en una UPS el PC siempre es
alimentado por el circuito inversor y la o las baterías
comienzan a descargarse cuando se corta el suministro de la red
domiciliaria.
El tiempo que una UPS pueda mantener en funcionamiento
al PC una vez que se cortó el suministro de energía
depende la potencia que
consuma la PC y de las características y capacidades de
carga del UPS, esta de mas decir que mientras más
capacidad de carga y mejoras de diseño
presente un UPS mayor será se precio.
II.
GUÍA PARA INSTALAR EL COMPUTADOR
La mayoría de los equipos eléctricos y
electrónicos (entre ellos los computadores personales) han
sido diseñados para poder conectarse directamente en
cualquier oficina o residencia típica de los países
desarrollados donde, desde hace muchos años, se exige el
cumplimiento de estrictas normas de seguridad para las
instalaciones eléctricas. El "National Electrical Code" o
NEC de los Estados Unidos ha
sido traducido recientemente a nuestro idioma y adaptado a las
condiciones específicas de varios países
latinoamericanos.
La norma NTC-2050, disponible en el Instituto
Colombiano de Normas Técnicas ICONTEC, fue declarada
"Código Eléctrico Colombiano" o CEC y oficializada
con carácter de obligatoria para todo el territorio
colombiano mediante la resolución 1936-87 de la
Superintendencia de Industria y Comercio.
Ya que el CEC está fuera del alcance de la
mayoría de los colombianos por su extensión,
lenguaje
técnico y alto precio, en este artículo se ha
querido resumir las principales normas y conceptos
técnicos relacionados con la instalación de
computadores. Se estima que más del 95% de las
instalaciones eléctricas de computadores en Colombia
violan el CEC y si entre ellas está la de su
computador, la compañía de seguros o su proveedor
podrán rehusarse a reconocerle cualquier
daño.
Los conductores utilizados para alimentar los aparatos
eléctricos se conocen como fase y neutro. La
fase, es la encargada de llevarle la corriente al equipo desde el
transformador público, pasando por el "breaker" (disyuntor
que se dispara cuando la corriente excede la capacidad de los
cables) y el interruptor (switch) que
permite encenderlo o apagarlo. Una vez la corriente haya
alimentado el equipo, debe regresar nuevamente hasta el
transformador utilizando el conductor neutro.
La mayoría de las instalaciones residenciales y
rurales tienen dos fases de 110 voltios (220 entre ellos)
mientras que las de los edificios y las zonas industriales tienen
tres fases de 120 voltios (208 entre ellos). En todas las
instalaciones, las empresas de energía conectan el neutro
a una varilla enterrada (electrodo) al pie del poste del
transformador, con lo cual le aplican el mismo voltaje
(tensión) del terreno donde está situada la
edificación (cero voltios), de tal manera que cualquier
persona
podría tocarlo sin electrizarse. Sin embargo, hay que
tener la precaución de no tocar los conductores fases a
menos que la persona se aísle completamente. Recuerde que
la corriente eléctrica sólo circula si varias
partes del cuerpo tocan voltajes diferentes (observe que las
golondrinas sólo tocan un cable de alta tensión a
la vez).
Con el fin de garantizar que al apagar el interruptor se
desconecte el conductor fase, para impedir la entrada de la
corriente al equipo (y no el neutro para evitar su salida), el
CEC exige la utilización de tomacorrientes
polarizados que se distinguen por tener el conector del
neutro un poco mayor que el de la fase. Todos los equipos que
tengan gabinete metálico deben utilizar tomacorrientes
con polo de tierra, los cuales, además de ser
polarizados, tienen un tercer conector conocido como "polo de
tierra".
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
El concepto de tierra es uno de los más
importantes y menos entendido por los responsables de
diseñar las instalaciones eléctricas, al igual que
por los jefes de sistemas, técnicos e instaladores de
computadores, constituyéndose en el capítulo
más violado del CEC.
La finalidad primordial de la tierra es garantizar la
protección de las personas que estén en
contacto directo con equipos eléctricos o con sus
gabinetes metálicos, limitando su tensión en caso
de una descarga atmosférica y garantizando el disparo
inmediato de los breakers o fusibles en caso de un cortocircuito.
Además, en el caso de los computadores, la tierra debe
servirles de referencia común para los circuitos
digitales y las comunicaciones
electrónicas.
A pesar de que el CEC lo exige, la mayoría de las
instalaciones eléctricas en Colombia no cuentan con una
varilla enterrada (electrodo) al pie del tablero principal
(algunas la tienen al pie del contador) que "ponga a tierra" el
conductor neutro (reforzando la labor del electrodo de tierra del
transformador público) y en muy pocos casos poseen un
conductor de tierra que a partir de dicho tablero, conecte todos
los conductos y cajas metálicas de la instalación,
además de los equipos que requieran conexión a
tierra.
¿De
dónde se debe tomar la tierra?
Cuando se requiere instalar un tomacorriente con polo de
tierra para instalar un computador, generalmente se opta por
alguna de las siguientes alternativas:
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opción "Descargar" del menú superior
- Dejar desconectado el polo de tierra del
tomacorriente no es más que un
engaño: el computador queda completamente desprotegido
ante un cortocircuito y expuesto a las descargas
estáticas y al ruido
eléctrico de modo común (voltaje entre el neutro
y la tierra) que representan su mayor peligro. - Conectar el polo de tierra a una varilla
independiente es el procedimiento
más común a pesar de estar expresamente prohibido
por el CEC (a menos que se utilice un transformador de
aislamiento) ya que no protege contra cortos y en caso de
presentarse un rayo en el transformador público se
producen arcos de corriente entre el neutro y la tierra que
pueden quemar el computador aunque se encuentre apagado o tenga
regulador de voltaje, UPS o cortapicos. - Conectar el polo de tierra al conductor neutro
está expresamente prohibido por el CEC ya que no
sólo el computador queda expuesto al voltaje residual
del neutro (ruido eléctrico) sino que podría
electrizarse en caso de desconectarse accidentalmente el neutro
o de invertirse la polaridad del circuito. El neutro y la
tierra deben ser conductores completamente diferentes y
sólo se deben unir en el tablero principal o en un
transformador de aislamiento. Está prohibido hacer un
"puente" entre el neutro y la tierra del tomacorriente como lo
han sugerido algunas publicaciones. - Conectar el polo de tierra al conductor general de
tierra proveniente del tablero principal parecería
la solución ideal ya que así lo permite el CEC.
Sin embargo, la mayoría de los fabricantes de
computadores recomiendan seguir ciertos requisitos.
Requisitos
especiales de los computadores
- Utilizar una línea de tierra aislada
que no sea compartida por otros equipos ni toque los conductos,
las cajas, ni los gabinetes metálicos de la
instalación eléctrica para evitar el "ruido
eléctrico" inducido por cortos o fallas en otros
circuitos. - Verificar que el voltaje entre el neutro y la
tierra en el tomacorriente del computador permanezca por
debajo de uno o dos voltios para garantizar la seguridad de las
comunicaciones electrónicas entre los distintos
componentes de computador (y entre éste y los
demás computadores interconectados en red).
Para lograr una línea de tierra aislada se
debe instalar un cable aislado (no desnudo) y preferiblemente sin
empalmes, desde la "barra de tierras" del tablero principal hasta
las tomas de los computadores, verificando que éstos sean
tomacorrientes especiales de tierra aislada, donde el polo
de tierra no haga contacto con la caja metálica de
conexiones como sí ocurre en las tomas normales con polo a
tierra.
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Ya que las normas internacionales exigen la unión
del neutro y tierra en las "barras" del tablero principal (o en
el transformador de aislamiento), el voltaje que se presenta
entre ellos no es más que la caída de
tensión en el cable del neutro entre dicha unión y
el tomacorriente, y es proporcional a la corriente que circula a
través del cable y a su resistencia eléctrica
(Voltaje = Corriente x Resistencia). Observe que la
línea de tierra aislada conserva cero voltios en
toda su extensión ya que, en condiciones normales, no
circula ninguna corriente a través de ella (Voltaje = cero
x Resistencia).
Por lo tanto, las únicas formas de reducir el
voltaje entre neutro y tierra, permitidas por el CEC,
son:
- Disminuir la corriente por las líneas de
alimentación, instalando nuevos cables de fase(s),
neutro y tierra aislada desde el tablero principal, que
alimenten exclusivamente los tomas de los computadores y
evitando conectar en ellos otros equipos
diferentes. - Reducir la resistencia de los cables de
alimentación, reemplazándolos por otros de
mayor calibre (menor resistencia por cada metro de longitud).
Pero tenga en cuenta que el CEC exige que la línea de
tierra sea de igual calibre que los cables de
alimentación y que todos vayan por el mismo conducto
desde el tablero principal. - Reducir la longitud de los cables de
alimentación y por lo tanto su resistencia,
instalando un transformador de aislamiento lo más cerca
posible a los computadores.
¿Cuál
es entonces la solución ideal?
Del panorama anterior se desprende que la
solución más fácil, práctica y
económica para corregir una instalación que no haya
sido diseñada originalmente para cumplir con el CEC y
satisfacer las recomendaciones de los fabricantes de
computadores, es crear un nuevo sistema eléctrico
"derivado separadamente" por medio de un transformador de
aislamiento.
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superior
Las principales ventajas al usar un transformador de
aislamiento son:
- No hay que modificar la instalación
eléctrica general. - Se puede utilizar un electrodo de tierra
independiente (varilla enterrada, tubería
metálica o estructura del edificio) sin importar si el
tablero principal cuente o no con instalación de
tierra. - Se obtiene protección contra cortos,
descargas estáticas y tormentas
eléctricas. - Se obtiene un voltaje de cero voltios entre neutro
y tierra al pie de los computadores. - No se requiere instalar cables exclusivos de
alimentación desde el tablero principal a menos que
la corriente total requerida por los computadores así lo
exija. Si la corriente es superior a 20 amperios, se recomienda
alimentar el transformador de aislamiento con dos líneas
vivas (220 voltios), con lo cual se reduce la corriente a la
mitad.
Es casi imposible encontrar en el mercado un
transformador de aislamiento de propósito general, pues
existen muchas variables
técnicas y un sinfín de accesorios que dependen de
la aplicación específica que se les quiera dar. Sin
embargo, existen equipos que incorporan el transformador de
aislamiento y se conocen con el nombre de "acondicionadores
de voltaje" o "acondicionadores de
línea".
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La mayoría de los
y de los reguladores o
estabilizadores de voltaje convencionales no
poseen transformador de aislamiento sino un pequeño y
económico auto-transformador. Por lo tanto, ya que son
incapaces de corregir una mala instalación (como sí
lo hacen los acondicionadores), sólo se deberían
usar donde la instalación eléctrica cumpla con las
exigencias del CEC o conectarlos a la salida de
un buen acondicionador.
Antes de adquirir un acondicionador de voltaje debe
verificar que se trate de una marca reconocida
y que posea realmente el transformador de aislamiento (debe
marcar "corto" entre la tierra y el neutro de salida y "circuito
abierto" entre éstos y el neutro de entrada). Algunas
marcas,
incluso extranjeras, ofrecen simples reguladores con supresores
de picos como "acondicionador de voltaje" o "line conditioner /
stabilizer".
En el mercado actualmente se producen acondicionadores
monofásicos, bifásicos y trifásicos, en 4
diferentes modelos y en potencias que van desde 200 VA,
suficiente para soportar un pequeño computador, hasta 100
kVA para soportar grandes redes de computadores, cumpliendo con
las normas del CEC y las más estrictas recomendaciones de
los fabricantes de computadores.
En instalaciones temporales o donde no sea posible tomar
la tierra de una varilla enterrada, de una tubería
metálica o de la estructura del edificio, un
Acondicionador de Voltaje proporciona una
instalación eléctrica aislada (ideal desde el punto
de vista del computador) equivalente a la instalación
eléctrica de un avión, donde los computadores de la
nave trabajan perfectamente sin ninguna conexión a
tierra.
¿Cómo
calcular la capacidad del acondicionador?
Aunque casi todos los equipos electrónicos
modernos trabajan entre 102 y 132 VAC (voltios de corriente
alterna) a 50 ó 60 Hertz (ciclos por segundo), no
todos consumen la misma potencia (vatios o voltio-amperios). Para
calcular la potencia total en voltio-amperios (VA) de los
computadores y sus accesorios, sume todos los "consumos de placa"
(localizada generalmente por detrás o por debajo) de los
equipos. Si el consumo aparece en vatios o "watts" (W)
divídalo por 0.7 (factor de potencia típico de los
computadores) y si aparece en amperios (A) multiplíquelo
por 120 (voltios) o por el voltaje nominal que aparezca en la
placa.
Es posible que el cálculo
anterior le sugiera adquirir un acondicionador mayor al el que
realmente necesita, ya que en muchos equipos la corriente de
placa sólo se presenta al encenderlos (cuando están
fríos) y puede ser hasta 20 veces mayor que en estado
estable. Por lo tanto, si tiene la precaución de encender
cada componente por separado, podrá conectar
fácilmente dos, tres o más computadores personales
(dependiendo de su configuración) a un buen acondicionador
de 1 kVA (1000 VA) o entre cinco y diez a uno de 2 kVA. La
impresoras
modernas de inyección de tinta consumen menos de 50 VA,
pero las láser
suelen consumir alrededor de 1 kVA.
Instalación
de redes de computadores
Recuerde que una de las finalidades de la de tierra es
proporcionar una referencia común para las comunicaciones
electrónicas de los computadores, por lo tanto, para
garantizar una comunicación confiable y evitar
daños en los módulos de comunicaciones (al
presentarse voltajes diferentes en los extremos de los cables de
datos),
todos los computadores, impresoras y equipos de comunicaciones
de una red local
deben utilizar la misma tierra como referencia a menos que su
comunicación sea inalámbrica (fibra
óptica, radio-frecuencia,
rayos infrarrojos, etc.).
Cuando hay muchos computadores situados en una misma
área, se recomienda utilizar un acondicionador general y
diseñar, a partir de él, una instalación
eléctrica exclusiva para los computadores: A la salida del
acondicionador se debe instalar un tablero auxiliar con "barras
aisladas" para neutros y tierras, y para minimizar la
caída de tensión en los conductores no se deben
manejar más de 10 ó 15 amperios en cada circuito ni
compartir cables entre circuitos diferentes. Los neutros deben
ser blancos o grises, las tierras verdes (continuo o con rayas
amarillas) y las fases negros o de cualquier otro color
diferente.
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Si se utilizan conductos, canaletas, cajas o divisiones
metálicas para instalar los tomacorrientes, hay que
manejar dos conductores de tierra para cada circuito: uno general
(tierra de blindaje) para conectar las piezas metálicas de
la instalación y otro aislado para conectar las tomas (de
tierra aislada), por lo tanto, donde sea posible, es preferible
utilizar conductos y cajas de PVC para los tomas y usar canaletas
plásticas para distribuir los cables de datos.
En un sistema eléctrico "derivado separadamente"
hay que garantizar el aislamiento total entre todos sus
conductores y los de la instalación eléctrica
general (incluyendo los cables de tierra). De lo contrario, el
CEC exige utilizar el mismo electrodo para ambos o unir
sólidamente el electrodo separado con el del tablero
principal por medio de un cable calibre 6 o superior, dependiendo
de la distancia entre los electrodos. Igualmente, si en una
instalación existen varios acondicionadores que protejan
equipos de una misma red, todos deberán utilizar el mismo
electrodo de tierra, a menos que se unan todos los electrodos
para formar una "malla de tierras".
Si la instalación es trifásica, el
transformador de aislamiento debe tener configuración
"delta-estrella" y el neutro de salida debe tener el doble del
calibre de los conductores vivos, ya que las corrientes
retornadas por los computadores no se anulan en el neutro, como
sí ocurre con otros tipos de cargas balanceadas
alimentadas con transformadores trifásicos.
Protección
para la línea telefónica
Cada vez es más común encontrar
computadores con fax, módem o contestador
telefónico incorporado, los cuales, además de las
tres líneas eléctricas (vivo, neutro y tierra)
permanecen conectados a las dos líneas que conforman el
par telefónico. Teniendo en cuenta que cualquier
sobrevoltaje que se presente entre dos de las cinco líneas
puede dañar el computador (aún estando apagado ya
que el interruptor sólo desconecta la línea viva),
es fundamental "acondicionar" también la entrada de la
línea telefónica al computador.
Para lograrlo, existen pequeños pero sofisticados
protectores, adaptables a cualquier equipo telefónico:
fax, módem, planta telefónica, teléfono
inalámbrico, etc. Estos protectores son un modelo
avanzado que poseen un pararrayos de gas (GDT), varios
limitadores termosensibles de corriente y un supresor de picos de
altísima velocidad, que proporcionan la mejor
protección posible contra los rayos y sobrevoltajes,
equivalente a la suministrada por protectores mucho más
costosos utilizados en las grandes plantas
telefónicas digitales.
No olvide que para lograr la máxima
protección es importante que sus equipos cuenten con una
adecuada instalación de tierra (tal como lo exige el CEC)
o que los conecte a un Acondicionador de Voltaje con
transformador de aislamiento que les simule una
instalación eléctrica ideal.
III. PRODUCTOS EN
EL MERCADO
Acondicionador Automático
Personal
Diseñado especialmente para proteger un
computador personal tipo
Pentium con
monitor a
color hasta de 15", multimedia,
fax/modem y una
impresora
sencilla de matriz de
puntos o de inyección de tinta (no láser), contra
la mayoría de los disturbios eléctricos,
especialmente en aquellos sitios donde no exista una adecuada
instalación eléctrica.
A diferencia de los reguladores de voltaje
convencionales, está en capacidad de corregir
automáticamente una mala instalación y simular un
sistema eléctrico ideal al computador y protección
contra picos, sobrevoltajes, cortos, rayos y descargas
estáticas, aún sin conexión a tierra
física.
ALGUNAS ESPECIFICACIONES
TÉCNICAS:
- Rango continuo de entrada entre 90 y 135 voltios con
un voltaje regulado a la salida entre 105 y 125
voltios. - Transformador de aislamiento con pantalla electrostática que garantiza la polaridad
Fase – Neutro apropiada y cero voltios entre Neutro y
Tierra. - Doble juego de
supresores de picos y filtro RFI que eliminan los picos de
voltaje y el ruido eléctrico entre las tres
líneas eléctricas (modo normal y modo
común. - Interruptor de encendido y apagado que desconecta
completamente el computador, equivalente a desconectar el
Acondicionador. - Circuito electrónico de encendido temporizado
condicional y desconexión automática de
emergencia por voltajes extremos imposibles de
regular. - Cable de potencia de 1.50 metros con adaptador de
tres a dos patas para facilitar su conexión donde no
exista instalación de Tierra. - Fusible de protección contra cortocircuitos o
sobrecargas.
Cuatro tomas de salida con polo de tierra para conectar
el computador, la pantalla, la impresora y algún otro
accesorio adicional que no sobrepase los 350 VA.
Acondicionador de Automático de
Voltaje
Poseen un regulador electrónico que ajusta
automáticamente los pasos de entrada del transformador
entre 90 y 140 VAC, manteniendo el voltaje de salida regulado
entre 110 y 120 VAC. Pueden calibrarse o fabricarse a voltajes de
salida diferentes (p.ej. 100, 208 ó 220 VAC). Poseen un
sistema de encendido temporizado condicional que garantiza la
estabilidad del voltaje antes de conectarlo a la
salida.
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Además cuentan con un sofisticado sistema de
desconexión automática que opera al detectar
voltajes extremos a la entrada* que no puedan ser regulados y un
sistema de desconexión de emergencia que se
activaría en caso de detectarse un nivel en la salida
superior a 130 VAC (por ejemplo, en caso de falla del regulador
electrónico) con lo cual se garantiza en todo momento la
calidad del
voltaje en los tomas de salida.
Los Acondicionadores Automáticos son ideales para
aquellas zonas rurales, industriales o con problemas
eléctricos en las que las fluctuaciones del voltaje
alcancen los 20 voltios entre mínimo y
máximo.
Reguladores
A diferencia de los acondicionadores, los reguladores de
voltaje sí requieren una perfecta instalación de
tierra, tal como lo exige el CEC. De lo contrario, es imposible
garantizar protección contra cortocircuitos Fase-Tierra y
en caso de un rayo cercano, se podrían presentar miles de
voltios entre el neutro (aterrizado en el transformador) y la
tierra (aterrizada en la varilla independiente) que
podrían quemar el computador aun estando
apagado.
Los Reguladores de Voltaje poseen un sistema de
encendido temporizado condicional que garantiza la estabilidad
del voltaje antes de conectarlo a los tomas de salida.
Además cuentan con un sofisticado sistema
electrónico de auto-diagnóstico y desconexión
automática por voltajes extremos con lo cual se garantiza
en todo momento la calidad del voltaje Fase-Neutro en los tomas o
bornes de salida.
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PROTECTOR CONTRA RAYOS Y SOBREVOLTAJES EN LAS
LÍNEAS TELEFÓNICAS
UPS
BREAKERS
CABLES
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Código Eléctrico Colombiano
CEC – Noviembre de 1998. ICONTEC Colombia.
www.monografias.com
EDSEL ENRIQUE URUEÑA
LEÓN
ING. ELECTRÓNICO
MANTENIMIENTO DE HARDWARE
2005