Preguntas frecuentes

Al seleccionar un sistema UPS, el coste inicial necesariamente entra en juego, lo que puede llevar a veces a las organizaciones a adquirir un producto de menor calidad a un precio más bajo. Sin embargo, es fundamental revisar detenidamente las cláusulas pequeñas para asegurarse de que se ha elegido un sistema modular que realmente cumpla la función prevista: proteger la alimentación crítica de su centro de datos con el más alto nivel de disponibilidad.

Curiosamente, con algunos de los sistemas UPS de mayor calidad, a menudo se logran ahorros de costes a largo plazo gracias a una mayor eficiencia, lo que se traduce en menores costes operativos y un coste total de propiedad (TCO) global más bajo; por tanto, realizar un análisis completo de costes suele ser una inversión rentable.

Entonces, como objetivo principal, ¿cómo pueden los centros de datos seleccionar un UPS para maximizar la disponibilidad? Esencialmente, no debe haber ningún posible punto único de fallo. Comprender cuidadosamente la configuración y la definición de un sistema modular antes de cerrar el acuerdo es fundamental.

En el nivel más básico, una única unidad de UPS independiente que protege una carga crítica se conoce como configuración de sistema N. Sin embargo, una UPS independiente carece de cualquier capacidad de resistencia en caso de que la unidad presente una avería o deba desconectarse para mantenimiento preventivo. Conectar en paralelo una segunda unidad de UPS independiente de la misma potencia proporciona resistencia y se conoce como configuración N+1. También sería posible conectar en paralelo varias unidades independientes de menor potencia individual para aplicar la misma filosofía.

Otra definición de modular es una UPS independiente diseñada y fabricada en formato modular. Las principales partes componentes —rectificador, inversor e interruptor estático— son modulares. Si, por ejemplo, surge un problema con el rectificador, este puede sustituirse fácilmente. El desafío de esta configuración radica en que, si falla un componente, toda la funcionalidad de la UPS se interrumpe junto con él. Puede tratarse de un sistema modular, pero su nivel de disponibilidad no será fiable.

Una solución mejor es lo que denominamos: un UPS modular verdadero. Se trata de varios módulos individuales de UPS contenidos dentro de un bastidor. Todos los módulos individuales son, por sí mismos, UPS completos, cada uno con rectificador, inversor y interruptor estático, y todos operan en línea y en paralelo entre sí. Por ejemplo, normalmente seis módulos de UPS de 50 kW pueden integrarse en un único bastidor, ofreciendo una configuración resistente de 300 kW en configuración N+1. Si es necesario, se tarda solo unos instantes (aproximadamente 30 segundos) en sustituir «en caliente» un módulo, mientras el resto de los módulos continúan protegiendo la carga crítica.

En ningún momento es necesario transferir el sistema al by-pass de mantenimiento, y por tanto a la red eléctrica sin filtrar.

Algunos otros sistemas modulares incluyen el rectificador y el inversor dentro de sus módulos, pero el interruptor estático está centralizado y es independiente. Esto supone un posible punto único de fallo. Aunque puede llevar solo unos minutos sustituir un interruptor estático independiente, dependiendo de la ubicación, el técnico de mantenimiento podría tardar varias horas en llegar al emplazamiento para realizar la sustitución. Durante ese tiempo, el sistema no puede conmutar al bypass estático. En un sistema verdaderamente modular, donde el interruptor estático forma parte de cada módulo, los demás módulos del bastidor del SAI continúan protegiendo la carga hasta que se sustituya el módulo defectuoso. Esto incrementa drásticamente el nivel de disponibilidad.

Hemos desarrollado nuestra última generación de sistema SAI verdaderamente modular, que ofrece un factor de potencia superior a 0,99 y un bajo costo total de propiedad (TCO), gracias a su Gestión Máxima de Eficiencia (MEM) y a sus reducidas pérdidas energéticas. Nuestro equipo de diseño lleva muchos años trabajando con centros de datos, a la vanguardia del desarrollo tecnológico.

1. Inversor de alta frecuencia:

Mediante la tecnología de conmutación de alta frecuencia, se utilizan elementos de conmutación de alta frecuencia para sustituir los transformadores de frecuencia de red del UPS en los rectificadores e inversores; comúnmente conocidos como equipos de alta frecuencia. Estos equipos son compactos y presentan un alto rendimiento.

2. Equipo de frecuencia de red:

El UPS que utiliza un transformador de frecuencia de red como componente de rectificación e inversión se conoce comúnmente como equipo de frecuencia de red.

Equipo de alta frecuencia frente a equipo de frecuencia industrial.

2-1: La máquina de alta frecuencia no dispone de un transformador de aislamiento, y su línea neutra de salida presenta corriente de alta frecuencia, que proviene principalmente de la interferencia armónica de la red eléctrica, de la corriente pulsante del rectificador del UPS y del inversor de alta frecuencia, así como de la interferencia armónica de la carga. El voltaje de interferencia no solo es elevado en valor, sino también difícil de eliminar. Sin embargo, el voltaje entre neutro y tierra de salida de la máquina de frecuencia industrial es menor y carece de componente de alta frecuencia, lo cual resulta más importante para la seguridad de las comunicaciones en redes informáticas.

2-2: La salida de la máquina de alta frecuencia no cuenta con aislamiento mediante transformador. Si el dispositivo de potencia del inversor se cortocircuita, el alto voltaje de corriente continua presente en el bus de corriente continua (DCBUS) se aplicará directamente a la carga, constituyendo un riesgo para la seguridad; sin embargo, este problema no existe en la máquina de frecuencia industrial.

2-3: La máquina de frecuencia industrial posee una elevada capacidad de resistencia a sobrecargas transitorias de la carga.

1. La relación energética es relativamente alta. Con una alta densidad energética de almacenamiento, ha alcanzado 460–600 Wh/kg, lo que equivale aproximadamente a 6–7 veces la de las baterías de plomo-ácido;

2. Tiene una larga vida útil, que puede superar los 6 años. La batería con cátodo de fosfato de litio-hierro sometida a ciclos de carga y descarga a 1C (100 % DOD) registra hasta 10 000 ciclos de uso;

3. El voltaje nominal es alto (el voltaje de funcionamiento individual es de 3,7 V o 3,2 V), lo que equivale aproximadamente al voltaje en serie de 3 pilas recargables de níquel-cadmio o níquel-hidruro metálico, lo que facilita la formación de un paquete de baterías;

4. Alta resistencia a la potencia: la batería de ion-litio de fosfato de hierro y litio utilizada en vehículos eléctricos puede alcanzar una capacidad de carga y descarga de 15–30 C, lo que facilita la aceleración intensa al arranque;

5. La tasa de autodescarga es muy baja, lo que constituye una de las ventajas más destacadas de esta batería. Actualmente, generalmente se logra menos del 1 %/mes, es decir, menos de 1/20 de la batería de níquel-hidruro metálico;

6. Ligereza: su peso es aproximadamente 1/5–1/6 del de los productos de plomo-ácido con el mismo volumen;

7. Excelente adaptabilidad a temperaturas altas y bajas: puede utilizarse en entornos de -20 °C a 60 °C; tras un procesamiento adicional, puede emplearse incluso en entornos de -45 °C;

8. Verde y respetuoso con el medio ambiente: ya sea durante su fabricación, uso o desecho, no contiene ni genera elementos ni sustancias tóxicas y nocivas, como plomo, mercurio, cadmio, etc.;

9. Su producción consume prácticamente nula cantidad de agua, lo cual resulta muy beneficioso para los países con escasez hídrica.

La batería es una parte importante del sistema de alimentación ininterrumpida (UPS). Un mantenimiento adecuado de la batería puede reducir la velocidad de degradación de la batería, aumentar su vida útil, disminuir considerablemente la frecuencia de reemplazo de la batería y ahorrar eficazmente los costos operativos.

1. Mantener una temperatura ambiente adecuada puede prolongar la vida útil de la batería del UPS

En términos generales, el factor que afecta la batería ininterrumpida de un SAI (sistema de alimentación ininterrumpida) es la temperatura ambiente. Por lo general, la temperatura ambiente óptima recomendada por los fabricantes de baterías se sitúa entre 20 y 25 °C. Aunque un aumento de la temperatura mejora la capacidad de descarga de la batería, el precio a pagar es una reducción considerable de su vida útil. Según los resultados de las pruebas, cuando la temperatura ambiente supera los 25 °C, la vida útil del SAI se reduce significativamente por cada incremento de 10 °C. Actualmente, las baterías utilizadas en los SAIs suelen ser baterías de plomo-ácido selladas sin mantenimiento, cuya vida útil diseñada es, por lo general, de 5 años; sin embargo, este valor solo puede alcanzarse en el entorno especificado por el fabricante de la batería. Si no se cumplen los requisitos ambientales establecidos, su vida útil variará considerablemente. Además, el aumento de la temperatura ambiente provoca una mayor actividad química interna en la batería, generando una gran cantidad de energía térmica, lo que a su vez eleva aún más la temperatura del entorno circundante. Este círculo vicioso acelerará la reducción de la vida útil de la batería.

2. Cargar y descargar regularmente la batería de respaldo del UPS

El voltaje de carga flotante y el voltaje de descarga de la fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) se han ajustado en fábrica al valor nominal, y la corriente de descarga aumenta conforme lo hace la carga. Durante el uso, la carga debe ajustarse de forma razonable, por ejemplo, controlando el número de equipos electrónicos, como computadoras, que se utilizan. En condiciones normales, la carga no debe superar el 60 % de la carga nominal del UPS. Dentro de este rango, la corriente de descarga de la batería no provocará una sobredescarga.

Dado que el UPS permanece conectado a la red eléctrica durante mucho tiempo, en un entorno con alta calidad del suministro eléctrico y pocas interrupciones del suministro, la batería se mantendrá durante largos periodos en estado de carga flotante, lo que provocará con el tiempo una disminución de la actividad en la conversión mutua entre energía química y energía eléctrica dentro de la batería, acelerando así su envejecimiento y reduciendo su vida útil. Por lo tanto, debe descargarse completamente cada 2–3 meses, y el tiempo de descarga puede determinarse según la capacidad de la batería y la magnitud de la carga. Tras una descarga a plena carga, deberá recargarse durante más de 8 horas, conforme a lo establecido.

3. Sustitución oportuna de las baterías defectuosas o agotadas del UPS (sistema ininterrumpido de alimentación)

Actualmente, el número de baterías de almacenamiento equipadas en fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS) de tamaño mediano y grande oscila entre 3 y 80, o incluso más. Estas baterías individuales se conectan mediante un circuito para formar un paquete de baterías que satisfaga las necesidades de la fuente de alimentación de corriente continua (CC) de la UPS. Durante el funcionamiento y uso continuos de la UPS, debido a las diferencias en el rendimiento y la calidad, es inevitable que el rendimiento de algunas baterías disminuya, que su capacidad de almacenamiento no cumpla con los requisitos y que resulten dañadas. Cuando algunas baterías del paquete están dañadas, el personal de mantenimiento debe inspeccionar y probar cada batería para identificar y descartar las baterías dañadas. Al reemplazar una batería nueva, se recomienda adquirir, en la medida de lo posible, el mismo tipo de batería del mismo fabricante; queda prohibido mezclar baterías resistentes al ácido, baterías selladas y baterías de distintas especificaciones.

El regulador solar PWM adopta tres modos de carga: carga fuerte, carga equilibrada y carga flotante.

Carga fuerte:

también denominada carga directa, es una carga rápida que se aplica cuando la tensión de la batería es baja, utilizando una corriente elevada y una tensión relativamente alta para cargar la batería.

Carga equilibrada:

Una vez finalizada la carga intensiva, la batería permanece en reposo durante un período determinado. Cuando su tensión desciende hasta un valor específico, la batería entra en el estado de carga equilibrada para garantizar una tensión uniforme y consistente en sus bornes.

Carga flotante:

Una vez finalizada la carga de igualación, la batería también permanece en reposo durante un período determinado. Cuando su tensión desciende hasta la tensión de mantenimiento, la batería entra en la fase de carga flotante, lo que permite mantenerla en estado de carga sin sobrecargarla.

El regulador solar MPPT adopta los modos de carga con limitación de corriente MPPT, carga de igualación a tensión constante y carga flotante a tensión constante.

Carga con limitación de corriente MPPT:

cuando la tensión de la batería es muy baja, se utiliza el modo de carga MPPT; la potencia de salida del panel solar se dirige hacia el extremo de la batería. Cuando la intensidad luminosa es muy elevada, la potencia de salida del panel solar aumenta y la corriente de carga alcanza el umbral, lo que provoca la finalización de la carga MPPT y el paso a la carga de corriente constante.

Cuando la intensidad luminosa disminuye, el sistema vuelve al modo de carga MPPT.

Carga a tensión constante:

la batería alterna libremente entre el modo de carga MPPT y el modo de carga a corriente constante, cooperando entre sí para que su tensión alcance la tensión de saturación; entonces entra en la etapa de carga a tensión constante, en la que la corriente de carga de la batería disminuye gradualmente hasta 0,01C, momento en que finaliza esta etapa y comienza la etapa de carga flotante.

Carga flotante a tensión constante:

la batería se carga con una tensión ligeramente inferior a la tensión constante.

Esta etapa se utiliza principalmente para compensar la energía consumida por la autodescarga de la batería.

Principio del arranque suave del inversor:

1. El arranque suave del inversor significa que la tensión aumenta gradualmente desde cero hasta la tensión nominal, de modo que no se produce ningún par de impacto durante todo el proceso de arranque del motor, sino una operación de arranque suave.

2. El arrancador suave es un dispositivo de control de motor novedoso que integra el arranque suave del motor, la parada suave y múltiples funciones de protección. Su composición principal es un tiristor trifásico en paralelo y su circuito de control electrónico conectados en serie entre la fuente de alimentación y el motor controlado. Mediante distintos métodos se controla el ángulo de conducción del tiristor trifásico invertido en paralelo, de modo que la tensión de entrada del motor controlado varíe según los diferentes requisitos y se puedan lograr distintas funciones.

Función de la función de arranque suave del inversor:

1. En el momento en que se enciende el inversor, este recibe alimentación, pero hay un retardo de aproximadamente 2 segundos antes de que comience a suministrar 220 V. El voltaje no alcanza inmediatamente los 220 V, sino que aumenta gradualmente desde 100 V hasta 220 V. Sí, esto constituye una protección del propio inversor.

2. Por ejemplo, un inversor normal de 1000 W suministrará 1000 W en cuanto se encienda. Si dispone de arranque suave, la potencia de salida irá aumentando progresivamente: 700 W → 800 W → 900 W → 1000 W.