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Cuestiones SAI

En este post vamos a responder algunas preguntas interesantes sobre los (SAI) Sistemas de Alimentación Ininterrumpida o (UPS) «Uninterruptable Power Supply» en su acepción en inglés.

El rectificador mantiene las baterías cargadas, ¿realiza algún tipo de conversión de la señal eléctrica que recibe para alimentar las baterías?

Si. Convierte la corriente alterna que llega de la red en continua.

No es posible almacenar la corriente alterna en baterías, ya que la CA, cambia su polaridad hasta 50 o 60 veces por segundo ( de acuerdo a la frecuencia de la línea). Por lo tanto las terminales de la batería, estarían cambiando de positivo (+) a negativo (-) y viceversa y desde luego la batería no puede cambiar sus terminales con la misma velocidad, esa es la razón por la cual no podemos almacenar CA en una batería.

¿Las baterías necesitan estar en un ambiente óptimo, por ejemplo en cuanto a temperatura, o no es necesario tener en cuenta las condiciones ambientales?

Las altas temperaturas aceleran la corrosión de las rejillas y la degradación de los materiales activos, si bien su rendimiento se ve aumentado. A bajas temperaturas, la capacidad de entregar corriente disminuye pero la vida útil aumenta. Esto se debe a que todos los procesos de corrosión interna se hacen más lentos.

Como regla general para la vida de las baterías, podemos decir que por cada 10°C de aumento de la temperatura ambiente por encima de la de referencia, la vida útil se reduce a la mitad. Por ejemplo, una batería de cinco años de duración a 25°C, solo durará 30 meses si la temperatura en el ambiente es de 35°C.

¿Cúal es la diferencia entre el by-pass estático y manual?

El By-Pass estático es un elemento del SAI que le permite a este, conseguir que equipos que tengan una arrancada muy elevada puedan arrancar sin sobrecargar las Etapas de Potencia, en algunos modelos de SAI es bastante necesario. El by-pass estático en un SAI representa un camino alternativo para alimentar a la carga en caso de que se produzca una sobrecarga en exceso o el fallo del inversor.

El By-Pass manual tiene un conmutador de la salida del SAI a red para casos de mal funcionamiento del SAI ó para trabajos de mantenimiento del mismo.

¿Qué es un SAI doble conversión?

Un SAI On-Line, que realiza una doble conversión de la energía eléctrica que recibe, transformándola en continua y después a alterna de nuevo, eliminando de esta manera todos los problemas que pueda tener. Un SAI On-Line siempre proporciona energía eléctrica directamente desde sus baterías mientras estas se van cargando de la red, y esto es lo que garantiza que la protección contra cualquier problema de la red eléctrica sea total. Debido a su alta fiabilidad, la tecnología On-Line ocupa el sector profesional en el mercado de SAI y está generalmente destinada a proteger servidores, equipos industriales o cualquier instalación informática que por su importancia o coste necesite la seguridad de no verse afectados por problemas derivados de la red eléctrica.

Aplicaciones: servidores, clusters de equipos, y en general instalaciones informáticas críticas o imprescindibles (redes de datos, servidores, telecomunicaciones, industria, etc.).

¿A qué dispositivos proporciona energía un SAI de doble conversión cuando existe red?

Un SAI de doble conversion siempre proporciona energía eléctrica directamente desde sus baterías mientras estas se van cargando de la red, y esto es lo que garantiza que la protección contra cualquier problema de la red eléctrica sea total.

¿De qué dispositivos recibe la señal de alimentación el inversor?

Un inversor es un dispositivo que cambia o transforma una tensión de entrada de corriente continua a una tensión simétrica de salida (senoidal, cuadrada o triangular) de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario o el diseñador.

El inversor recibe la señal de alimentación del rectificador o de la bateria.

¿En qué tipo de SAI, el rectificador se encarga únicamente de mantener las baterías?

On line de doble conversión.

La entrada es primero rectificada y después reconvertida en alterna con un inversor. De este modo, la forma de onda de la tensión de salida es completamente independiente de la entrada, todas las posibles interferencias de red, son eliminadas, y no hay tiempo de transito en el paso de red a batería, porque la salida está siempre alimentada por el inversor. En caso de sobrecargas y eventuales problemas internos, este tipo de SAI dispone de by-pass automático, que garantiza la alimentación de la carga, conmutándola directamente en la entrada.

Esta es la topología más habitual de SAI de potencia. Primero se rectifica la señal de la red comercial y se alimenta la batería, después la señal de la red (o de la batería) va hacia la carga a través de un inversor.

Online.

La salida del SAI proviene directamente de las baterías, y estas están continuamente conectadas a la corriente eléctrica y recargándose. Por ello, cuando se corta la corriente eléctrica el tiempo de conmutación es 0 msg, los equipos conectados en ningún momento lo notan (salvo cuando se acaban las baterías, claro). Son la mejor opción, pues además al estar las baterías continuamente conectadas, se convierten en el mejor filtro de voltaje y de señal que podemos tener para nuestros equipos. Lo negativo de ellos es su precio, el cual perfectamente se puede acercar al de nuestro ordenador (según la potencia del SAI),es la mejor opción para sitios muy conflictivos con la red eléctrica

¿Qué es el dimensionado de un SAI? ¿Cuáles son las principales consideraciones a tener en cuenta en el dimensionado de un SAI?

El objetivo es determinar los parámetros idóneos de un sistema de energía ininterrumpida.

El primer paso antes de la elección de un SAI , en función de su potencia, es conocer la carga total que tendrá que proteger y las expectativas de crecimiento de esa carga en el futuro.

Las consideraciones a tener en cuenta para un correcto dimensionado son:

  1. Tipo de carga: La mayoría de las actuales cargas son del tipo electrónico, llamadas no lineales, que absorben corrientes con un valor de cresta mayor de 1,41. El factor de cresta se define como el cociente entre el valor de pico de la corriente y el valor eficaz.
  2. Rendimiento óptimo: Para conseguir el mejor rendimiento de la instalación es conveniente que el SAI trabaje en la zona de máximo rendimiento. El tramo óptimo se encuentra entre el 60% y el 95%, siendo alrededor del 75% el punto adecuado.
  3. Valores pico de la carga: Especialmente en el momento de arranque de las cargas se producen las mayores demandas de corriente, muy superiores al régimen de cargas nominal, por lo que tendremos que prever esta situación.
  4. Factor de potencia: Es necesario saberlo para poderlo ajustar a la potencia suministrada por el SAI. Los equipos informáticos se mueven entre factores de potencia del 0,65 al 0,9, siendo este último el valor para los equipos con fuente de alimentación de PFC activo.
  5. Desequilibrios de la carga: En equipos SAI trifásicos, cada fase está dimensionada para soportar un tercio del total de la carga. En instalaciones con desequilibrios de carga entre las fases, la fase más cargada será la que marque la potencia mínima del SAI.
  6. Altitud de la instalación: Existe un factor de degradación de la potencia en función de la altitud de la instalación del SAI, que deberá ser tenido en cuenta para el cálculo final de la potencia del SAI. Hasta los primeros 1000 m de altitud los equipos funcionan a pleno rendimiento.
  7. Futuras ampliaciones: Es habitual que las cargas susceptibles de ser protegidas por un SAI vayan creciendo con el paso del tiempo. Por tanto, es necesario hacer un cálculo de las posibles ampliaciones de las cargas en el tiempo estimado de vida del SAI.

El porcentaje de crecimiento que se debe de dejar en el SAI, debería ser normalmente del 25 % de la capacidad del SAI en VA . Ejemplo, en un SAI de 10 KVA deberiamos utilizar normalmente un 75 % de la potencia 7500 VA.

¿Qué diferencias hay entre una configuración centralizada o distribuida?

Son diferentes topologías que irán en función de los diferentes equipos individuales a proteger, con potencias comprendidas entre los 300 VA y 800 kVA. Este rango es tan amplio que cubre prácticamente todas las posibles aplicaciones que puedan surgir en una instalación real, sin embargo, puede surgir la duda a la hora de diseñar una instalación entre elegir una configuración centralizada (un único equipo de gran potencia) o una configuración distribuida (múltiples equipos de menor potencia). La respuesta no es sencilla y depende en cada caso de diferentes aspectos, entre ellos, la propia instalación, la flexibilidad perseguida, el presupuesto económico, etc.

Consideremos por ejemplo una instalación hospitalaria, donde se tienen unas áreas bien diferenciadas tales como: Quirófanos y salas de intervención, Salas de curas, Laboratorios, Dpto. administración, etc. Como es lógico, cada una de estas zonas, tiene unas necesidades bien diferenciadas en tanto a autonomías, prestaciones, etc., por lo que una solución distribuida, puede adecuarse, más favorablemente, a las necesidades de cada una de estas áreas, a la vez que preserva la independencia de las mismas, evitándose de esta forma, que un fallo en una zona afecte a otras áreas de trabajo. Esta situación es fundamental, por ejemplo, para una correcta operación de los quirófanos.

Hemos dado respuesta a unas cuestiones interesantes para conocer un poco más estos dispositivos.

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