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SISTEMA DEALIMENTACION

ININTERRUMPIDA (SAI)- UPS

Ing. Wilmer Berrospi

Docente ISTP Escuela Superior

• Cuando se origina un apagón cuando estamos trabajando connuestro ordenador, el problema surge cuando los archivos queestábamos trabajando no se ha guardado recientemente o inclusopuede provocar que algún fichero del sistema se ha dañado.

• Lo mismo ocurre cuando en una central de conmutación que daservicio de voz y datos a millares de usuarios se queda sin elservicio eléctrico, produciendo caídas de enlaces, ADSL, etc.

• Los Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI) protegen tantode los cortes de luz como de los posibles picos o altibajos de latensión. Ante estas situaciones proporcionan un tiempo, según lapotencia del SAI, para realizar los trabajos oportunos con untiempo limitado.

Introducción

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Costes derivados de fallos en el suministro eléctrico

• El hecho de instalar un SAI o UPS nace de la necesidad detrabajar con cierto grado de protección ante variaciones enel suministro eléctrico que permitan salvaguardar lainformación de nuestros trabajos y equipos informáticoscon garantías.

• El 50% de los problemas ocasionados en los equiposeléctricos e informáticos y las perdidas de información sondebidos a interrupciones y perturbaciones en el suministrode la RED eléctrica y esto supone unas perdidas en elmundo de aproximadamente 26 Billones de dólares.

Por qué Debemos Instalar un Sistema de Alimentación Ininterrumpida

• Según un estudio del National Power Quality Laboratory cada añose producen aproximadamente en un edificio de oficinas decualquier ciudad del mundo unos 36 Picos de Tensión, 264 Bajadasde Red, 128 Sobre-voltajes ó subidas de tensión 289 microcortesmenores a 4 milisegundos y aproximadamente entre 5 a 15apagones de Red mayores a 10 segundos. Realmente de cada 100perturbaciones 40 causaron perdidas de datos ó incidencias en lascargas conectadas.

• Además del tema puramente económico un mal suministro deenergía eléctrica, debido a fenómenos naturales, perturbaciones enla línea eléctrica, etc. afecta a la productividad de las empresas, yaque alteran gravemente el ritmo de trabajo y pueden dar al trastecon grandes cantidades de dinero en materiales y software.


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Problemas asociados a la inexistencia de protección

Los cortes o fallos en el suministro eléctrico producen ennuestro sistema informático:

1. Destruyen la información:

Una variación en el flujo de energía eléctrica puede dañar datos confidenciales, documentos de operación diaria, estadísticas e información financiera.

2. Dañan las infraestructuras:

Cada variación en el voltaje va disminuyendo la vida útil de: ordenadores personales, servidores, controles de máquinas, estaciones de trabajo y redes informáticas entre otros.


3. Generan estrés:

Las constantes interrupciones en la continuidad laboral y consecuente caída de productividad genera estrés y desmotivación en los recursos humanos.

4. Afecta a la productividad:

Las interrupciones de operación de las compañías afectan la productividad y la generación de ingresos.

5. Generan pérdidas:

Los problemas eléctricos interrumpen la continuidad de operación, ocasionando importantes pérdidas en las empresas.


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• Como acabamos de ver, la instalación de un SAI o UPS, siglas de “Sistema de Alimentación Ininterrumpida” supone no sólo un ahorro sino una garantía de trabajar protegidos ante las fluctuaciones del suministro eléctrico

• A continuación se detallan los principales motivos que pueden originar una variación en el suministro, microcortes, ruidos eléctricos… más comunes y los problemas que se ocasionan: como ficheros corrompidos, prematuros fallos de Hardware o intermitentes fallos y malfunciones de los mismos.

Motivos que Originan Variaciones en elSuministro Eléctrico.


PROBLEMAS CAUSAS

Actos de la Naturaleza

Inundaciones y Tormentas, Vientos fuertes y Terremotos

Problemas de

Utilización

Errores Humanos ó Accidentes en líneas de alta tensión, Cortes e Interrupciones de conexionado, Actos de sabotaje y cortocircuitos

Interferencias

Generadas por Cargas

Ascensores y Elevadores, Grúas, Equipos de Soldadura por Arco, Equipos con variadores de Velocidad

Cuando por uno u otro motivo se ha producido una perturbación en elsuministro eléctrico podemos encontrarnos frente a alguno de los casosque se estudian a continuación (síntomas) y que tiene su repercusióncorrespondiente (efectos).

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SINTOMAS EFECTOS

Cortes de Electricidad

Imposibilidad de Trabajar con equipos eléctricosFalta de atención al cliente ( supermercados, agencias de viajes, etc. )Daños en el Hardware, Perdida de Datos, Corrupción de Ficheros

Bajadas de Tensión

Reducción de tensión de utilización frecuentemente planificadasFallos de Hardware prematuros, Ficheros corrompidos

Fluctuaciones de

Tensión

Sobretensiones ó Infratensiones, picos y subidasDaños en CPU y Discos, circuitería y almacenamientoImpredecibles problemas de software

Ruidos y Transientes

Ruido Eléctrico sobreimpuesto en la línea de utilizaciónArmónicos en circuitería y ficheros de datos

Los Nueve Problemas de la EnergíaTensión sucia

Es un termino utilizado para decir que la Red eléctrica lleva cambiosy perturbaciones como ruido eléctrico, espurias, picos, transitoriosetc. sobrepuestos en la senoide, con lo que estos nos están llegandodirectamente a nuestros equipos informáticos.En un reciente estudio de IBM, indica que un procesador tienealrededor de 128 problemas eléctricos cada mes. Es importanteanotar que las exposiciones de los equipos a microcortes de más de4 milisegundos son causas de averías del Hardware en el 90 % de loscasos observados.A continuación se detalla una relación que contiene los fallos máshabituales, indicándose en cada caso qué tipo de variaciónexperimenta la corriente, quién origina dicha variación y qué dañospuede ocasionar en nuestro equipo.

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Los Nueve Problemas de la Energía

1. Cortes de Energía ó Apagónes

(Blackout)

Es la pérdida total del suministro eléctrico.Puede ser causado por diversos eventos;Relámpagos, fallos de las líneas de energía,exceso de demandas, accidentes ydesastres naturales. Puede causar dañosen el equipo electrónico (hardware),pérdida de datos, o parada total delsistema.


2. Bajadas de Voltaje Momentáneo ó

Microcortes (Sag)

Es la caída momentánea de voltaje,generada por el arranque de grandescargas, encendido de maquinaria pesada,fallos de equipos. Se presenta de manerasimilar a los apagones pero en oleadasrepetitivas. Las bajadas de voltajemomentáneo pueden causarprincipalmente daños al hardware yperdida de datos.

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3. Picos de Tensión ó Alto Voltaje

Momentáneo (Surge)

Los picos pueden ser producidos por una rápida reducción de las cargas, cuando el equipo pesado es apagado, por voltajesque van por arriba del 110 % de la nominal. Los resultados pueden ser daños irreversibles al hardware.


4. Bajadas de Tensión Sostenida

(Undervoltage)

Bajo voltaje sostenido en la línea por periodos largos de unos cuantos minutos, horas y hasta días. Pueden ser causados por una reducción intencionada de la tensión para conservar energía durante los periodos de mayor demanda. El bajo voltaje sostenido puede causar daños al Hardware principalmente.

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5. Sobre Voltaje ó Subidas de Tensión

(Overvoltage)

Sobre voltaje en la línea por periodos largos. Puede ser causado por un relámpago y puede incrementar el voltaje de la línea hasta 6000 voltios en exceso. El sobre voltaje casi siempre ocasiona pérdida de la información y daños del hardware.


6. Ruido Eléctrico (Line Noise)

Significa interferencias de alta frecuencia causadas por RFI ó EMI. Pueden ser causadas por interferencias producidas por transmisores, máquinas de soldar, impresoras, relámpagos, etc.Introduce errores en los programas y archivos, así como daños a los componentes electrónicos.

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7. Variación de Frecuencia (Frequency

Variation)

Se refiere a un cambio en la estabilidad de la frecuencia. Resultado de un generador o pequeños sitios de co-generación siendo cargados o descargados. La variación de frecuencia puede causar un funcionamiento errático de los equipos, pérdida de información, caídas del sistema y daños de equipos.


8. Transientes ó micropicos (Switching

Transient)

Es la caída instantánea del voltaje en el rango de los nanosegundos. La duración normal es más corta que un pico. Puede originar comportamientos extraños del ordenador y coloca estrés en los componentes electrónicos quedando propensos a fallos prematuros.

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9. Distorsión Armónica (Harmonic

Distortion)

Es distorsión de la forma de onda normal. Es causada por cargas no lineales conectadas a la misma red que los equipos, ordenadores y/o aplicaciones críticas. Motores, copiadoras, máquinas de fax, etc. Son ejemplos de cargas no lineales. Puede provocar sobrecalentamiento en los ordenadores, errores de comunicación y daño del hardware.

Soluciones a Los Problemas con el Suministro Eléctrico

El conjunto de todos los problemas y distorsiones asociados a fallos en el suministro eléctrico pueden agruparse en cuatro grandes grupos que pasamos a detallar, indicando en cada caso cuál sería la solución o medida correctora a emplear una vez detectado el problema correspondiente.

Transientes ó picos son el resultado de cargas eléctricas producidas sobre la Red como el rayo, o encendido / paradas de equipos de alta potencia, esto nos produce destrozos en los circuitos electrónicos y corrupciones de datos dentro de nuestra informática.

Solución: Incorporar un filtro supresor activo tipo UL 1449; Un

Transformador de Aislamiento, ó un SAI con doble Conversión y

separación galvánica para mayor seguridad.

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Subidas y Bajadas constantes son producidasnormalmente por conexiones y paros de motores, ó por cambios encendidos de cargas muy inductivas en la Red. Esto nos causa paros involuntarios de software y en equipos que trabajen en procesos de control.

Solución: Un Acondicionador de Línea con Transformador separador

incluido, ó un SAI Interactivo ú On-Line para mayor seguridad.


Sobretensiones momentáneas normalmente producidas por cambios de cargas eléctricas y por interruptores de conexionado de la compañía eléctrica. Esto produce graves daños en los circuitos electrónicos además de varios problemas de nuestra informática.

Solución: Un Acondicionador de Línea ferroresonante ó Incorporar un

SAI con doble Conversión ó compensación de sobrevoltajes activa

eficiente.

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Cortes y Microcortes son causados por fallos en lautilización de la compañía eléctrica, rayos en las líneas ó sobrecargas de las mismas además del factor de error humano. Esto produce daños en todos los circuitos de cualquier equipo electrónico ó informático.

Solución: Incorporar un SAI On-Line sería la solución ideal pero algunos

equipos Interactivos pueden cumplir perfectamente con la función de

proteger al menos los cortes.

SAI son las siglas de Sistema de Alimentación Ininterrumpida. Es decir, se

trata de un sistema que permite garantizar el suministro de energía, deforma continuada, evitando los cortes y otras anomalías que se producenen la red eléctrica. Esto permite asegurar que los equipos protegidos porel SAI tienen siempre una tensión adecuada a sus características, dentrode los márgenes de valor eficaz y frecuencia establecidos.

¿Qué es un SAI?

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Sistemas de Alimentación Ininterrumpida.

• Tal como su nombre refleja, los SAI deben ser capaces de almacenarenergía para cederla en caso de fallo de la red comercial, esta funciónla realizan las baterías.

• Dado que las baterías son elementos que trabajan con tensióncontinua, debe haber un elemento dedicado a recargarlas, dichafunción la realiza el rectificador / cargador de baterías.

• Así mismo, el SAI debe ser capaz de proporcionar a su salida una tensiónalterna que alimente las cargas críticas, dicha función la realiza el inversor.Igualmente, los SAI deben ser capaces de proporcionar un caminoalternativo, en caso de que el inversor deje de funcionar, bien porsobrecarga, o fallo del mismo, dicha función la realiza el by-pass estático yel manual, más orientado a labores de mantenimiento. De esta forma sedefinen los bloques básicos de un SAI


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Grado de protección

A la hora de seleccionar un SAI deberemos elegir de entre los numerosos modelos que ofertan las distintas empresas de equipamiento informático.

Según el grado de protección que deseemos deberemos optar por un equipo de escala básica, media o alta:

La Elección del SAI

Para ello deberemos sopesar previamente los problemas eléctricos a los que estemos expuestos como proximidad de zonas industriales donde se puedan generar cortes o ruido eléctrico o aquéllas que estén continuamente azotadas por tormentas u otros fenómenos meteorológicos o naturales. En ambos casos se requerirá un SAI con baterías de gran capacidad.

PROTECCION: Básica Nivel 3 Media Nivel 5 Alto Nivel 9

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Grado de protección


Tipo de Problema Eléctrico Ubicación ó Entorno SAI Recomendado

Pocos cortes de red Oficinas y Zona Industrial Nivel 3

Muchos cortes de red Oficinas – Industrias Nivel 9

Variaciones de red Oficinas Nivel 5

Subidas y Bajadas constantes Oficinas – Industrias Nivel 9

Microcortes varios Oficinas y Zona Industrial Nivel 9

Ruido eléctrico y cortes Zona Industrial Nivel 9

Autonomía

Otro factor a tener en cuenta a la hora de elegir un SAI es la autonomía.

Es el periodo de tiempo durante el cual el SAI puede alimentar a las cargasconectadas a el en condiciones de total ausencia de Red eléctrica.Normalmente viene expresada en minutos y sólo se debe de tener encuenta que porcentaje especifica el fabricante de carga conectada ya que enalgunos casos la autonomía va dirigida para el 50 % de la carga conectada.

La autonomía del equipo vendrá referida a la carga que se le aplique encada momento; por ejemplo: A un equipo de 1000 VA con 10' de autonomíasi le aplicamos 700 VA de carga nos dará de 12 a 15 minutos, mientras que sisólo aplicamos 500 VA nos dará sobre los 20' minutos, con lo que siempre esaconsejable saber cual es el programa que más tiempo necesita paracerrarse y a partir de ahí comprobar las tablas de autonomías de los equiposen los folletos explicativos.


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Consumo del equipo

Además el equipo elegido debe ser capaz de alimentar a nuestro equipo, porlo cual, debemos conocer su consumo. Normalmente detrás de los equiposque queremos conectar existe una etiqueta con las características de losmismos, indicando: A, VA, ó W. VAi ó Vapc, VA y W son medidas de potencia,pero con conceptos diferentes:

• VA es la unidad de Potencia Aparente, normalmente el factor de potencia(coseno φ ) es de 0.7 ó 0.75

• Watios es la unidad de Potencia Real (coseno φ de 1).

• La denominación VAi ó VApc es también la llamada potencia Italiana porser en este país, donde surgió la 1ª vez.


Consumo del equipo


EJEMPLOS DE CONSUMO MEDIO en Volt AmperiosEstación de red. Workstation 120 VA Pentium II 190 VA Pentium III y IV 240 VA PC Gran Torre 220 VA Servidor Pentium y Pentium III / IV 250 VA Servidor gran Torre 300 VA Estación de trabajo RISC 400 VA Servidor RISC y Pentium IV doble fuente 600 VA Mini Computador 850 VA Monitor 14" – 15" 70 VA Monitor 17" – 20" 180 VA

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Consumo del equipo


EJEMPLOS DE CONSUMO MEDIO en Volt AmperiosImpresora de Tinta 90 VA Impresora matricial 80 columnas 90 VA Impresora matricial 136 columnas 140 VA Impresora laser A3 400 VA Impresora laser de red A3 850 VA Plotter A3 80 VA Router 150 VA Hub, Switch, Bridge o FAX 120 VA Scanner 160 VA Cajas registradoras o TPV 150 VA Balanzas 100 VA

Consumo del equipo

El procedimiento es el siguiente: Sumar todas las cargas en VA ó en Vatios, para ello pasar de VA a Vatios ó viceversa según las formulas descritas si tenemos Vatios y queremos pasarlos a VA tendremos que dividir por 0.75, con ello obtendremos los VA aproximados que consume nuestro equipo.

EJEMPLO:

Disponemos de un equipo que nos marca 1 A. en la placa, esto nos diría quetendríamos que multiplicar la tensión de alimentación por la corriente = V xA = 220 x 1= 220 W. si esto lo convertimos en VA nos dará 293 VA, con loque nos aproximaremos al consumo real que necesita este equipo paraprotegerse y con ello al SAI que necesitaríamos.


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Algunos fabricantes, a la hora de calcular la potencia de los UPS -SAI a lascargas, las denominan en VApc ( VoltAmperios PC ) ó VAi ( VoltAmperiosInformáticos ), esta denominación se realiza para ir holgado a la hora deelegir el equipo que necesitaríamos, y consistiría en anotar los Amperiosque nos marcan las etiquetas de los equipos a proteger, convertirlos enVA y multiplicar el valor por 1.6 con ello obtenemos la denominaciónVApc ó VAi;


V = Voltios (normalmente es 230 V.) V x A = W

A = Amperios W / 0.75 ( cosφ) = VA

VA = VoltAmperios VA x 0.75 ( cos φ ) = W

W = Vatios VA x 1.6 = VAi ó VApc

Hay fabricantes que utilizan equipos UPS-SAI basados en este tipo de medida con la consiguiente alteración en los Vatios y VoltAmperiosreales:

El equipo informático del ejemplo anterior que nos marcaba 1 Amperio en su placa de características, necesita un SAI de las siguientes potencias según fabricante:


1 Amperio x 220 Voltios de la Red = 220 Vatios

220 Vatios/ 0.75 ( Coseno de Phi ) = 293 VoltAmperios

293 VoltAmperios X 1.6 ( Coeficiente para VApc ) = 470 VApc ó VAinformáticos

Después de ver el ejemplo anterior, comprobamos que el SAI necesariopara proteger el equipo informático, para las marcas que denominan enVAi ó VApc sería un SAI de 500 VAi mientras que para la mismaconfiguración el SAI necesario sería de 300 VA

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Comparación de cargas informáticas en equipos basados en ( VA ) y en ( VAi ó VApc )


1 Pc con monitor de 15" 300 VA 500 VAi ó Vapc

2 Pc's con monitores de 15" 600 VA 1000 VAi ó Vapc

4 Pc's con monitores de 15“ 1000 VA 2000 VAi ó Vapc



La potencia que figura en los equipos electrónicos normalmente no es exacta, ya que los fabricantes de los equipos, suelen poner en las características los valores máximos, para las condiciones de arrancada de los mismos con un 125 % a 150 % de sobrecarga en el rango según normas UL. Pero normalmente una vez arrancados los equipos el consumo suele bajar sobre el 70 % de lo marcado por los fabricantes.

El porcentaje de crecimiento que se debe de dejar en el SAI, debería sernormalmente del 25 % de la capacidad del UPS en VA , por ejemplo: Enun SAI de 10 KVA deberíamos utilizar normalmente un 75 % de lapotencia 7500 VA.

Protección de una red

Si en lugar de elegir un SAI que proteja nuestro equipo informático deseamos un sistema para proteger una red tenemos las siguientes opciones:


1° - Proteger el Servidor con y el resto de los equipos con un Sólo SAI.

2° - Un SAI central para la protección del Servidor y las estaciones de trabajojuntas con otro SAI.

3° - Múltiples SAI's para el Servidor y para las estaciones de trabajo.

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La opción más óptima será determinada por la proximidad delServidor/es con el resto de equipos, o bien si ya se dispone de una líneaespecífica para SAI, en cualquier caso la mejor solución precioprestacione

SNMP

SNMP significa "Protocolo de Gestión Simple de la Red" y es un lenguajeestándar que hace posible que diferentes componentes de la red puedanser dirigidos centralmente entre ellos uno ó varios SAI's dentro de unamisma red. Casi todos los SAI's disponen de salida RS-232 paraconectarse y poder comunicarse con el ordenador y algunos disponen deopción SNMP.s es la de un SAI central para todo unificado.


• La elección del SAI no se limita solo a la potencia del aparato,lógicamente también hay que tener en cuenta, por ejemplo, elnúmero de conexiones que tiene para proteger de los cortes


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PARTES FUNDAMENTALES DE UN SAI

• Puede considerarse el siguiente esquema como típico para un SAI. En dichoesquema están identificados los elementos fundamentales

Rectificador / Cargador


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• El rectificador es el elemento que se encarga de transformar la tensiónalterna proveniente de la red eléctrica en tensión continua. En función dela topología del SAI, este elemento puede tener dos funciones:

a) Mantener las baterías cargadas, para asegurar el mayor tiempo deautonomía posible (todas las topologías de SAIs).

b) Proporcionar al inversor la energía necesaria para que éste alimente ala carga (sólo los SAIs del tipo Doble Conversión).

Rectificador / CargadorPARTES FUNDAMENTALES DE UN SAI

• El funcionamiento del rectificador es el siguiente: cuando hay tensión dered presente, el rectificador se encarga de mantener las bateríascompletamente cargadas. Para ello mantiene las baterías en su tensión deflotación, evitando así que se descarguen. Si las baterías se hayandescargadas, debido, por ejemplo, a un fallo de red, el cargador,automáticamente, las recargará, mediante una curva UI (cuando lasbaterías están muy descargadas, la recarga es a corriente constante, y másadelante, a tensión constante).

• Si el SAI es del tipo doble conversión, cuando hay red presente, elrectificador proporciona, además, energía al inversor para que éstealimente la carga

Rectificador / Cargador


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• Las baterías son el elemento que utiliza el SAI para almacenar la energíacon la que alimentará a la carga en caso de que la tensión de la red no seade la calidad exigida. Por ello es importante asegurar que las bateríascuenten con un ambiente óptimo, con objeto de aprovechar al máximo suvida útil y su capacidad.

Baterías


• Es de especial importancia mantener la temperatura de las baterías enunos niveles adecuados, ya que se trata de elementos muy sensibles aeste factor ambiental. La temperatura óptima recomendable se centraentorno a los 20ºC. Así mismo, es importante que el SAI se adapte a loscambios de temperatura para no acortar la vida útil de las baterías.

• La tensión de flotación de las baterías varía en función de la temperatura.Así pues el SAI debe ser capaz de modificar dicha tensión de flotación amedida que varía la temperatura.

• Esto redunda en una mayor duración de las baterías y un mayorrendimiento del equipo. Además, permite asegurar en todo momento quese cuenta con la máxima autonomía.

Baterías


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• El inversor se encarga de fabricar la onda senoidal con la que el SAIalimenta a las cargas que protege. Cuando hay tensión de red, el inversorse mantiene sincronizado con ella. De este modo pueden realizarsetransferencias desde el inversor a la red, o viceversa, de modoinstantáneo, y sin problemas de inversión de fase.

Inversor


• El inversor se alimenta de una tensión continua, proporcionada por lasbaterías (cuando la tensión de entrada está fuera de tolerancias), o por elrectificador (cuando la tensión de entrada es de la calidad requerida) enlos equipos de doble conversión (conmutaciones a alta frecuencia).

• Para regular la forma de onda de salida y sus parámetros asociados (valoreficaz, etc.), el inversor utiliza una tecnología denominada PWM o“modulación por anchura de pulso”. En función del equipo podremoshacer trabajar al inversor a la frecuencia de la red 59/60 Hz, o incluso afrecuencias diferentes: Red de entrada 60 Hz, salida 50Hz, de forma que elinversor trabaje como cambiador de frecuencia.

Inversor


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• El by-pass permite que la carga sea alimentada por la red auxiliar del SAI enaquellos casos en los que el inversor se pare bien por sobrepasar el límite desobrecarga bien por avería del mismo. Esto permite, por ejemplo, que anteuna sobrecarga el SAI pase a alimentar la carga mediante la entrada auxiliar,para proteger el inversor. Una característica del by-pass estático es que tienenun funcionamiento “made – before – break”, es decir, que no se interrumpe enningún momento la alimentación de la carga.

By-pass estático y manualPARTES FUNDAMENTALES DE UN SAI

• El by-pass manual o de mantenimiento consiste en un interruptor manualcuya finalidad principal es permitir labores de mantenimiento del SAI sinnecesidad de interrumpir el suministro eléctrico de las cargas. Un ejemplosería el uso del by-pass manual para realizar un cambio de tarjetas en elSAI. Lógicamente, cuando la carga está alimentada a través del by-passmanual, queda sin protección contra fallos en la tensión de alimentación.Siguiendo una secuencia adecuada es posible alimentar la carga sin cortealguno a través del by-pass manual. Igualmente dispone de proteccionesadecuadas para evitar la paralelización de la red auxiliar con el inversor.

By-pass estático y manualPARTES FUNDAMENTALES DE UN SAI

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TIPOS DE SAIs

• En este tipo de SAIs, la carga está alimentada directamente por la redeléctrica a través de unos filtros contra picos de tensión. En caso de que lared eléctrica no sea adecuada para alimentar las cargas, un conmutadortransfiere la carga desde la red eléctrica al inversor. Éste alimenta a lacarga hasta el momento en que la tensión de la red vuelve a tener lacalidad necesaria. Con esta topología, el rectificador se encargaúnicamente de mantener las baterías en flotación, o de recargarlas sifuese necesario.

Off-LineTIPOS DE SAIs

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Esquema Off-LineTIPOS DE SAIs

• Esta configuración permite un alto rendimiento en funcionamientonormal, ya que no hay elementos disipativos entre la carga y la redeléctrica. El consumo sería el necesario para la carga de las baterías.

• El inconveniente es que también presenta un menor grado de protecciónfrente a microcortes y variaciones de frecuencia: la tensión de salida es lamisma que la de entrada.

Off-LineTIPOS DE SAIs

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• En este caso, la carga también está alimentada por la red eléctrica. Ladiferencia, es que existe un elemento acondicionador, que permite unamayor calidad de la tensión de salida en lo que respecta a la tensión. Estesistema permite regular la tensión de salida, de modo que tenga un valormás constante, con lo que la tolerancia de la tensión de entrada podría sermayor, para una misma tolerancia de tensión de salida. Además, incorporala función de filtrado, que permite disminuir el ruido proveniente de la redeléctrica.

InteractivoTIPOS DE SAIs

Esquema InteractivoTIPOS DE SAIs

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• Este tipo de SAIs es el que proporciona el mayor grado de protección, yaque la carga es alimentada continuamente por el inversor. Esto garantizaque tanto la frecuencia como la tensión de salida sean independientes dela entrada. Ahora el rectificador no sólo debe cargar las baterías, sino que,además, debe proporcionar la corriente que necesita el inversor. Portanto, un mayor grado de protección de la carga se ve penalizado con unmayor coste y un menor rendimiento. Al igual que en los casos anteriores,cuando la tensión de entrada sale de tolerancias, son las baterías las queproporcionan la energía para la carga.

Doble ConversionTIPOS DE SAIs

Esquema Doble ConversionTIPOS DE SAIs

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Según las necesidades de consumo y grado de protección, esposible utilizar SAIs en diferentes configuraciones:

CONFIGURACIONES

• Es la más sencilla, y consiste simplemente un único SAI que protege lascargas. La autonomía que proporciona el SAI depende por una parte delnúmero y capacidad de las baterías utilizadas y por otra del rendimientodel inversor. En caso de fallo del inversor, el SAI tratará de alimentar lacarga a través del by-pass automático. En caso de que fallecompletamente el SAI se podrá utilizar el by-pass manual para alimentartemporalmente la carga y poder realizar labores de mantenimiento dentrodel SAI, aunque se deberá tener en cuenta que la carga no dispondrá deprotección frente a fallos en la red.

Configuración Individual

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• Este tipo de configuraciones persiguen aumentar la disponibilidad de las.Consiste en utilizar dos o más SAIs en paralelo, de tal forma que exista uncierto grado de redundancia en la configuración (N+1, N+2, N+Y, etc.),donde N es el número de SAI necesarios para alimentar la carga e Y es elnúmero de SAI redundantes. Esto permite que, en caso de fallo de uno delos SAIs, la carga pueda seguir alimentada por el sistema SAI paralelorestante. Existen varias configuraciones:

Configuración paralelo redundante

• Esta configuración utiliza varios SAIs conectados en paralelo, cada uno,incluyendo todos los elementos típicos de un SAI individual, incluyendopor lo tanto el by-pass estático y manual. Lógicamente, los SAIs asíconectados deben estar preparados para operar de modo coordinado. Sipor algún motivo la carga debe ser alimentada directamente desde la redeléctrica, se hace a través de todos los by-pass estáticos de los SAIs queestén en paralelo.

Paralelo distribuido

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Diagrama paralelo distribuido

• La diferencia fundamental con la configuración anterior es lautilización de un by-pass estático general para el sistema, que sirvepara alimentar la carga desde la red auxiliar. Ahora cada SAI individualno precisa de un By-pass estático propio, por lo que o bien estáinhibido o bien no lo incorpora. Lógicamente, el conmutador estáticogeneral deberá estar dimensionado para suministrar toda la potenciaque requiere la carga.

Paralelo Centralizado

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Esquema paralelo centralizado

• En esta configuración se combinan las dos posibilidades anteriores, existeun by-pass centralizado y adicionalmente los by-passes de cada equipoestán activos.. De esta forma en caso de que sea preciso pasar a by-pass,todos los by-pass entrarán en funcionamiento, el general y los individualesde cada SAI. Esto permite, en caso de cortocircuito en la salida,proporcionar una mayor corriente instantánea de cortocircuito, y comoresultado, una mayor selectividad de las protecciones aguas abajo del SAI.De esta forma es más sencillo coordinar el funcionamiento de las diversasprotecciones eléctricas, mejorando la respuesta del sistema antescortocircuitos y sobrecargas aguas abajo del SAI.

Paralelo HFC

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Esquema Paralelo HFC

• La utilización de un SAI o un sistema paralelo, incrementa la fiabilidad dela fuente de energía protegida, sin embargo no protege frente aproblemas en la instalación eléctrica aguas abajo del SAI. Así por ejemplopodemos tener una carga crítica alejada del SAI, de forma que si seproduce un corte en la línea, dicha carga dejará de ser alimentadaindependientemente de lo sofisticado del SAI.

Configuración redundante en las líneas: Sistemas SAI + Sistemas de Transferencia Estática STS

“CROSS”

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• Para evitar este tipo de problemas Chloride presenta el concepto deredundancia en las líneas de alimentación. Hemos logrado redundancia enlas fuentes a través de la paralelización de SAIs y ahora podemos extendereste concepto a las líneas de distribución, para ello simplemente tenemosque instalar, lo más cerca posible de las cargas críticas los denominadosSistemas de Transferencia Estáticos “CROSS” los cuales permitiránseleccionar de forma automática e inteligente entre dos líneas diferentes.


“CROSS”

• Las ventajas ofrecidas por estos equipos frente a los tradicionalesconmutadores mecánicos son claras: ofrecen una inteligencia capaz deseleccionar entre una alimentación u otra en función de la calidad de lasmismas (históricos, etc.) a la vez que al tratarse de sistemas totalmenteelectrónicos, su velocidad de conmutación permite realizar transferenciassin corte para la carga, a la vez que su fiabilidad se incrementa de formasustancial al no incorpora elementos mecánicos.


“CROSS”

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Sistema de Transferencia Estático STS “CROSS”

SELECCION DE UNA CONFIGURACION DISTRIBUIDA O

CENTRALIZADA

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• En función de las diferentes topologías, de equipos individuales conpotencias comprendidas entre los 300 VA y 800 kVA. Este rango es tanamplio que cubre prácticamente todas las posibles aplicaciones que puedansurgir en una instalación real, sin embargo, puede surgir la duda a la horade diseñar una instalación entre elegir una configuración centralizada (unúnico equipo de gran potencia) o una configuración distribuida (múltiplesequipos de menor potencia). La respuesta no es sencilla y depende en cadacaso de diferentes aspectos, entre ellos, la propia instalación, la flexibilidadperseguida, el presupuesto económico, etc.

SELECCION DE UNA CONFIGURACION DISTRIBUIDA O CENTRALIZADA

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


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• Por supuesto se pueden considerar diferentes grados de descentralizaciónpara la configuración de los SAIs instalados, por lo que un factordeterminante a la hora de limitarlo será el coste de la instalación.Supongamos por ejemplo una instalación que de forma global precisa unapotencia de 800 kVA y veamos cual es el coste de la misma en función dela potencia de los equipos que utilicemos.


• Supongamos los siguientes precios orientativos para los SAIs cuyaspotencias utilizaremos como ejemplo:


Potencia

( kVA)

Precio

orientativo

(Euros)

Nº de

equipos

necesarios

Coste total

de la

instalación

800 120600 1 120.600

400 67600 2 135.200

200 43700 4 174.800

100 22300 8 178.400

40 12800 20 256.000

20 10500 40 420.000

10 8400 80 672.000

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Costes equipos

• Como se puede apreciar por el gráfico anterior, el coste de los SAIs en suconjunto, se incrementa considerablemente conforme se utilizan equiposde potencia más pequeña. Paralelamente al coste del propio equipohabría que realizar un análisis de costes de instalación y mantenibilidadpara de esta forma con una visión global determinar el grado dedistribución más optimo valorando los diferentes pros y contras.

Costes equipos

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Curva coste mantenimiento / Número de equipos

79Instalación de Periféricos. Los SAI.

OPTIMIZACION DE LA POTENCIA DEL SAI

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• Uno de los parámetros fundamentales que determinan la correctaelección de un SAI es la potencia de los equipos críticos a alimentar. Sedeberá tener en cuenta no solo la potencia actual sino también lasprevisiones de crecimiento futuro. En este sentido se debe tener encuenta que aunque el inversor de un SAI tiene una cierta capacidad desobrecarga, no debería trabajar con un nivel de carga superior al 75%, deforma que ante sobrecargas puntuales, estas se puedan asumir sin ningúnriesgo.


• Igualmente se debe tener en cuenta la posibilidad que ofrecen algunosSAIs para:

1.- Actualizar su potencia a la de un equipo superior con ligerasmodificaciones

2.- Trabajar en paralelo con equipos que se instalarían en el futurosolucionando de esta forma la demanda futura.

• Si bien el punto 2 es una solución posible, no es siempre la másrecomendada ya que a nivel de fiabilidad es preferible disponer de unúnico SAI de potencia mayor, que dos SAIs de potencia menor trabajandoen paralelo no redundante.


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• En lo que respecta a las aplicaciones hospitalarias se debe mencionar queexisten equipos médicos que presentan dos consumos diferenciados enfunción del estado del equipo, por ejemplo equipos de tomografía, rayosX, resonancia magnética, los cuales durante el proceso de exploraciónpueden tener un consumo de 6 a 8 veces el consumo en condicionesnormales.

• Por este motivo se pueden estudiar dos tipos de soluciones:

– Solución completa

– Solución Intermedia


• Un SAI alimentará el sistema completo permitiendo en caso de fallo dered desarrollar y finalizar una exploración durante el tiempo deautonomía del SAI.

Solución completa

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• Siempre y cuando no suponga un riesgo, en función de la aplicación encuestión, se podrá optar por un SAI de potencia menor, de forma que solose alimentará aquellas secciones de la máquina más críticassalvaguardando por ejemplo los sistemas informáticos de adquisición dedatos, etc.

Solución Intermedia

DIMENSIONADO Y MANTENIMIENTO DE LA BATERIA

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• A la hora de especificar las características necesarias del SAI requerido, sedebe prestar atención a la autonomía que deba prestar dicho sistema enfunción de la carga a alimentar. En este sentido se deben evaluardiferentes aspectos:

1.- Presencia de una red comercial alternativa

2.- Presencia de un grupo generador

3.- Tipo de carga a alimentar.

4.- Consecuencias de que se llegue al final de la autonomía de las baterías


• En función de dichos parámetros se deberá elegir la autonomía delequipo. Se debe recordar asimismo que el sistema de baterías puederepresentar un porcentaje importante del precio del SAI, por lo que unsobredimensionamiento innecesario de la autonomía del equipo darálugar a un coste excesivo del equipo. Por el contrario una autonomíainferior a la necesaria puede dar lugar a graves consecuencias tantoeconómicas como humanas como consecuencia del corte de suministropor agotamiento prematuro de las baterías.


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• Tal como se ha mencionado anteriormente, la batería dada su función,representa una parte vital de un SAI. Si la batería no es capaz deproporcionar la energía necesaria el SAI perderá su función de Sistema deAlimentación Ininterrumpida, por ello es de capital importancia cuidardicho elemento y asegurar su perfecto estado en cada instante. En estesentido uno de los factores que más influyen en la vida del sistema debaterías es la temperatura ambiente a la que se encuentran. Losfabricantes de baterías recomiendan para una máxima duración de labatería que la temperatura ambiente no supere los 25ºC e indicanasimismo que por cada incremento de 10ºC por encima de los 20ºC, lavida de la batería se reduce a la mitad:


VIDA DE LA BATERIA

10 AÑOS 8 AÑOS 5 AÑOS

TEMPERATURA

20° C 10 8 5

30° C 5 4 2,5

40° C 2,5 2 1,25


La tabla muestra la importancia de controlar la temperatura del sistemade baterías dentro de los valores mencionados

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• Pasados dos años de la realización de una instalación, se produce un fallo dered y sin motivo alguno el SAI corta la alimentación y se pierden los datosanalizados. Tras examinar la situación se realiza el siguiente diagnóstico:

1. - La alta temperatura de la sala ha producido el rápido envejecimientode las baterías, las cuales ante un fallo de alimentación de la red, no hansido capaz de mantener la carga alimentada.

2.- Dado que el corte de red comercial ha sido de una duración excesiva yno existía una fuente alternativa (grupo no presente, segunda acometida nopresente), el SAI no ha podido rearrancar desde red, por lo que las muestrasalmacenadas se han deteriorado irreversiblemente.

Caso práctico

• Acciones de mejora:

1.- Estudio e instalación de un sistema de aire acondicionadoadecuado que mantenga las baterías a la temperatura óptima.

2.- Implantación de un sistema de mantenimiento preventivo. Dichoplan puede contemplar la instalación de un sistema de telemantenimiento, por el cual a través de módem telefónico, se asegura lacorrecta monitorización del SAI (temperatura de las baterías, etc.).

3.- Estudiar la posibilidad de incorporar una alimentación alternativabasada en una segunda línea comercial o grupo electrógeno.

Caso práctico

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DETERMINACION DE LAS

CARACTERISTICAS DEL SAI. BY-PASS

ESTATICO Y MANUAL

• Tal como se ha visto anteriormente, el by-pass estático en un SAIrepresenta un camino alternativo para alimentar a la carga en caso de quese produzca una sobrecarga en exceso o el fallo del inversor. Durante dichasituación la carga estaría excepcionalmente alimentada a través de la redde reserva

DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS DEL SAI. BY-PASS ESTATICO Y MANUAL

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Esquema By-pass estático y manual

• Esta medida supone incrementar de forma considerable la fiabilidad de unSAI en el sentido de que permite mantener la carga alimentada durantemás tiempo (disponibilidad de la carga), siendo un elemento queincorporan normalmente todos los SAI de tecnología de doble conversión.Sin embargo se debe prestar mucha atención a aquellos equipos de bajocoste que por disponer de otra tecnología (Off-Line o Interactivos) nodisponen de by-pass o en aquellos casos que lo incluyan, por el hecho deser monotarjeta (toda la electrónica se incluye en una tarjeta electrónica)en caso de avería del inversor el by-pass queda inutilizado. Igualmente sedeberá prestar atención a la posibilidad de disponer de un by-passmanual, de forma que en caso de avería total del SAI se pueda restablecerde forma manual pero rápida la alimentación a la carga desde la redcomercial sin tener que desconectar cable alguno.

DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS DEL SAI. BY-PASS ESTATICO Y MANUAL

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Mantenimiento de baterías

• Para el buen funcionamiento de las Baterías, estas deberían de trabajar en un lugar seco y a temperaturas no superiores a los 30°C.

• Algunos equipos cuentan con el conocido como ABM ó BMA, avanzado control sobre las baterías. Es un sofisticado sistema patentado que utilizan los equipos para dar un mayor tiempo de duración de las mismas ante los sistemas tradicionales de carga de otros equipos, generalmente unas baterías tratadas con estos sistemas duran el doble que en el resto de equipos.

FUNCIONES Y MANTENIMIENTO DE UN SAI

Mantenimiento de baterías

• El cambio de baterías en un equipo convencional seráevidentemente dependiendo de la utilidad y emplazamientodel equipo cada 3 / 4 años en equipos sin ABM, y en losequipos con sistemas ABM ó BMA suelen ser del doble cada 5/ 6 años.


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Monitorización del UPS – SAI

• Es la sofisticada comunicación entre el UPS y el procesador del ordenador conectado, con ello podemos realizar shutdown o paros del ordenador controlados, además de poder observar anomalías producidas en la red y visualizar parámetros del SAI.


Monitorización del UPS – SAI. Pagina de Monitoreo


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Monitorización del UPS – SAI . Acciones Programables


Monitorización del UPS – SAI . Networking


52

Monitorización del UPS – SAI . Networking


Monitorización del UPS – SAI . Monitoreo Remoto


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Comunicación del SAI con el ordenador I.

Prácticamente todos los UPS disponen de salida RS-232para comunicarse mediantesoftware con el ordenador, parala mayoría de las Redes y sistemas operativos del mercado(Apple Macintosh, HP OpenView, IBM NetWiew, NovellNMS, Unix , Windows 95, 98, 2000 y NT, Solaris, SunNetManager, Etc.).


Comunicación del SAI con el ordenador I.


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Impresoras.

Las impresoras láser no deben usarse si tenemos conectadoun SAI pues disponen de un sistema de calentamiento delrodillo con resistencias de alto consumo y realizan este ciclocada 30 segundos, emitiendo ruido de la conexión /desconexión dentro de la línea protegida del UPS al estarconectadas al SAI, con lo que en la mayoría de los casos nosgeneran ruidos que pueden perjudicar a los datosinformáticos.


Filtros de línea o de red.

Es un circuito electrónico que filtra los picos de tensión de lared eléctrica de corta duración e intensidad y también eseficaz contra los ruidos eléctricos.

Estabilizador de Tensión

Es un circuito generalmente asociado al uso de tiristores quecorrige la tensión de entrada de la red eléctrica dentro deunos márgenes de aproximadamente un 20 % por encima y25 % por debajo ayudado por el devanado del transformadorde entrada normalmente es eficaz para subidas y bajadas detensión.


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Transformador de Aislamiento

El transformador de aislamiento galvánico como su nombreindica, desarrolla una función de aislamiento sobre la redeléctrica entre la entrada y la salida consiguiendo evitar lospicos y transitorios además de ruido eléctrico de altafrecuencia.

Acondicionador de Línea

Un Acondicionador de Línea se compone de un Estabilizador yun Transformador de Aislamiento, es el equipo sin autonomíacon mayores prestaciones, aunque no soluciona los cortes ymicrocortes de la red eléctrica


By-Pass

• El By-Pass estático es un elemento del SAI que le permitea este, conseguir que equipos que tengan una arrancadamuy elevada puedan arrancar sin sobrecargar las Etapasde Potencia, en algunos modelos de SAI's es bastantenecesario.

• También existen los denominados By-Pass manual queno son otra cosa que un conmutador de la salida del SAIa Red para casos de mal funcionamiento del SAI ó paratrabajos de mantenimiento del mismo.


sesion 10 - ups.pdf

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