¿Cómo funciona exactamente un sistema de alimentación de emergencia UPS… y por qué se necesita uno?
La mayoría de nuestros clientes que son profesionales de la informática o que trabajan en centros de datos saben por qué necesitan una fuente de alimentación de reserva para los servidores. Sin embargo, si llega a las TI desde el lado del software -o si no es un ingeniero o técnico eléctrico-, lo que hace exactamente su acondicionador de energía UPS con batería de respaldo y por qué es necesario podría sorprenderle.
Por el contrario, si es un experto en el cómo y el por qué de su sistema de respaldo de batería UPS, entonces tal vez pueda pasar este artículo a uno de sus interesados que necesite y quiera saber.
En cuanto al por qué… La corriente alterna producida por las compañías eléctricas en Estados Unidos es de 60 Hz (ciclos por segundo), lo que significa que cambia de polaridad 60 veces por segundo.
Al hacerlo (en el caso de 120 VAC), el voltaje realmente sube y baja de +120 a -120 voltios en esa fracción de segundo, un rango de 240 voltios.
Es lo mismo para otros voltajes que puedas tener en tu centro de datos informático, ya sean monofásicos o trifásicos. Si aplicara un osciloscopio a esa corriente, vería que estas excursiones hacia arriba y hacia abajo forman una clásica onda sinusoidal.
Pero como la tecnología de la red eléctrica se desarrolló sobre todo a principios del siglo XX, no es especialmente adecuada para los ordenadores del siglo XXI o los equipos de misión crítica.
Hay casos en los que la tensión de la línea es mayor de lo que debería, lo que se denomina sobretensiones y picos; y hay momentos en los que es menor de lo que debería, lo que se denomina caídas. Las sobretensiones, los picos y las caídas distorsionan la onda sinusoidal que se ve en el osciloscopio.
(Por eso los técnicos e ingenieros hablan de “pureza sinusoidal” cuando hablan de las flechas de su fuente de alimentación de CA).
Una tostadora, un secador de pelo, una aspiradora o una estufa eléctrica son ajenos a estas distorsiones. Pero los ordenadores comerciales e industriales, los aparatos de fabricación altamente sofisticados y una serie de equipos médicos no son tan tolerantes. Se apagan ante las variaciones de voltaje, lo que puede resultar incómodo en el mejor de los casos y fatal en el peor.
Hay tres tipos de sistemas UPS industriales o comerciales.
El UPS de reserva es el más sencillo. Es esencialmente una batería de reserva, y sólo proporciona protección contra sobretensiones y picos de tensión.
El UPS interactivo es similar al Office-Standby, pero utiliza un transformador multitoma especializado que reacciona a los cambios de tensión aumentando o reduciendo su campo magnético y, por tanto, la potencia de salida en el circuito de carga.
Esto le da dos ventajas sobre el Office-Standby. Protege contra las caídas y bajadas de tensión, así como contra las subidas y los picos de tensión; y lo hace utilizando la corriente de la línea en lugar de su paquete de baterías; a corto plazo, aumenta el tiempo de funcionamiento disponible del UPS durante un fallo total de la red eléctrica y, a largo plazo, prolonga la vida útil del paquete de baterías.
El UPS de doble conversión en línea es el más sofisticado.
Para entender cómo funciona, ayuda a familiarizarse con dos conceptos:
Rectificación de la tensión de CA: las baterías no pueden recargarse con corriente de CA, por lo que todos los sistemas de reserva de baterías de UPS incluyen un rectificador que cambia la CA a CC.
Inversión de la tensión de CC: sin embargo, cuando se recurre al paquete de baterías en caso de caídas y bajadas de tensión o de un fallo total del suministro eléctrico, sólo puede suministrar CC. Por lo tanto, se necesita un inversor para transformar la CC en CA.
En este tipo de sistema de respaldo de baterías de UPS, el paquete de baterías siempre está conectado al inversor, por lo que no se necesitan interruptores de transferencia de energía que puedan contaminar la “pureza sinusoidal” de la corriente alterna.
Durante un corte de energía completo, el rectificador simplemente sale del circuito, dejando que el paquete de baterías mantenga la energía estable y sin cambios.
Cuando se restablece la corriente, el rectificador vuelve a soportar la mayor parte de la carga mientras recarga el paquete de baterías.
¿Cuál es el resultado? Dado que es el mejor para mantener la “pureza sinusoidal” de la corriente alterna, un sistema de alimentación ininterrumpida de doble conversión en línea es el mejor para las aplicaciones en las que es necesario el aislamiento eléctrico, y/o para los equipos que son muy sensibles a las caídas y bajadas de tensión y a los picos de tensión.
En efecto, proporciona un “cortafuegos eléctrico” entre la corriente eléctrica entrante y sus equipos electrónicos sensibles.
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