Que se debe tener en cuenta para escoger la mejor UPS para su aplicación

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Tendencias como la digitalización, el Internet de las cosas (IoT) y la Big Data tienen un impacto importante en el flujo de negocios globales, es por esto que el papel de los dispositivos de protección de energía como las fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS) se vuelve más crítico. Los lugares de trabajo de las empresas, ya sean fábricas, centros de datos, refinerías o instalaciones de salud, dependen de un flujo constante de energía para seguir funcionando. Dependiendo de la industria, se pueden perder millones de dólares de producción por cada hora de inactividad de los sistemas de proceso. Las UPS se instalan para ayudar a evitar catástrofes relacionadas con cortes de energía. Sirven como puente entre la energía de la red pública y la energía del generador y ayudan en la transición sin problemas de una fuente de energía a otra.

Sin embargo, no todas las UPS son iguales y a la hora de escoger la solución correcta, se deben analizar una solución que brinde no solo una eficiente recuperación y la continuidad empresarial, sino también seguridad, eficiencia y el adecuado funcionamiento de la empresa y sus equipos.

Para elegir el mejor UPS se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:

Aspectos básicos

El equipo se piensa proteger

Cuando se piensa en el equipo a proteger hay que hacer las siguientes preguntas para entender el nivel de sofisticación de la solución:

  • ¿La UPS soportará equipos de misión crítica?
  • ¿Cúal es la carga máxima que se piensa conectar a la UPS?
  • ¿Se debe cumplir con una regulación particular en la instalación?
  • ¿Necesita su equipo energía de onda sinusoidal pura?
  • ¿Quiere que el UPS tenga autonomía ampliable?
  • ¿Qué autonomía en tiempo debe soportar la UPS?
  • ¿Cree que la carga va a crecer en el tiempo?

Conexiones de entrada y salida de energía se necesitan

Comprueba las especificaciones del UPS para asegurarse que el UPS puede conectarse a un tomacorriente/circuito compatible de AC en la ubicación de la instalación.

Asimismo, debe comprobar  que los tomacorrientes del sistema UPS concuerden con los requerimientos de clavija y voltaje del equipo.

Se puede suministrar tomacorrientes adicionales, flexibilidad de colocación y capacidades de administración conectando uno o más PDUs 

Donde va a quedar instalada la UPS

Los sistemas UPS vienen en una variedad de tamaños y factores de forma.

  • Los modelos de escritorio son compactos para caber sobre un escritorio, protegiendo computadoras y periféricos.
  • Modelos de Torre se mantienen verticales sobre el suelo o sobre un escritorio / repisa y se usan normalmente en aplicaciones de estaciones de trabajo de red o de computadora de escritorio.
  • Modelos para Instalación en Rack pueden instalarse en gabinetes estándar Se usan normalmente en aplicaciones de servidores y redes.

El entorno donde se ubicará la UPS revela cuál es la indicada. Una UPS que será utilizada en un centro de datos típico debe funcionar bien a temperaturas de 32° a 104° F (0°- 40°C), con una humedad relativa de 0 a 95 y debe contar con protección para prevenir daños ocasionados por manipulación, herramientas, residuos y cables sueltos. Esto puede sonar como suficiente protección del entorno, pero no si se coloca la UPS en una embarcación en altamar, en donde está expuesta al aire y al agua salada. Tampoco en un campo de exploración petrolera, en donde la UPS está expuesta a temperaturas de más de 100° F (37,78° C) por largo tiempo, sin contar la arena y el polvo. Las vibraciones y la estabilidad podrían ser un problema en otros casos, tales como el suelo de una fábrica, un barco o áreas con riesgo de terremotos.

Estos entornos extremos necesitan UPS especiales y resistentes para tales condiciones. Existen varios certificados y diseños ofrecidos por NEMA (Agencia Nacional para el Manejo Ambiental, por sus siglas en inglés), OSHPD (Oficina para la Planeación y Desarrollo de Salubridad, por sus siglas en inglés), entre otros; para enfrentar condiciones tales como la corrosión externa, el calor, el agua residual o rociada y la humedad extrema.  La clave consiste en trabajar con un ingeniero o un vendedor de UPS para acordar los requisitos especiales y así elegir o personalizar la UPS ideal para el entorno.

Qué eficiencia se busca

Otro criterio de selección para una UPS empresarial básica (o cualquier UPS, de hecho) es la eficiencia energética. Mientras un modelo más eficiente puede costar más al comienzo, sí logra obtener un ahorro de alrededor del 5% en su vida productiva, comparado con otros modelos. En un entorno de gran tamaño esto se traduce en un ahorro de seis cifras. Suficiente como para que valga la pena.

Aspectos avanzados

Monitoreo

Las UPS para sistemas de seguridad electrónica deben permitir monitorear todos sus parámetros básicos, para facilitar el mantenimiento, anticiparse a posibles fallos, prevenir errores de calidad en la energía suministrada o al menos, tomar a tiempo las medidas de seguridad necesarias, en caso que el corte de suministro eléctrico sea inminente. Hoy en día es imprescindible que la UPS (incluso pequeña) tenga un módulo de comunicaciones y que usando un protocolo abierto y conocido (SNMP, XML, ModBus, entre otros), nos pueda suministrar los datos necesarios para hacer un verdadero monitoreo y control remoto, de parámetros cuando se a necesario.

Neutro Virtual y notificación predictiva de fallas

El neutro virtual en una UPS otorga una referencia a tierra para conectar un punto común en la entrada y en la salida. El neutro virtual está conectado a la tierra a través de un capacitor, el cual da al sistema un voltaje de referencia a tierra sin un enlace físico de neutro a tierra. Esta referencia provee para los componentes línea-neutro de alta frecuencia desde la entrada para ser cancelados con los mismos componentes en el lado opuesto de la salida.

La mejor parte del neutro virtual es su confiabilidad para detectar fallas. Una falla DC a tierra va a producir una diferencia de potencial entre el neutro virtual y la tierra donde la UPS se va a alarmar. Una falla de fase a tierra en la carga cuando el transformador aguas arriba va a producir grandes cantidades de corriente en las fases del inversor que la UPS va a detectar a través de su control lógico y se alertará. Una falla de fase a tierra cuando el transformador ubicado aguas arriba de la UPS no tiene un enlace neutro a tierra o cuando la UPS está operando con baterías va a producir una diferencia de potencial entre el neutro virtual y la tierra, nuevamente la UPS se va a alarmar. 

Control de la UPS

Las UPS que contienen las funciones mencionadas crean grandes beneficios para compañías con centros de datos; sin embargo, los sistemas de control apropiados maximizan la confiabilidad. El control en los IGBT es crítico para obtener un óptimo rendimiento para la confiabilidad y eficiencia, así como la funcionalidad. Un sistema de control usualmente está compuesto por: procesador de señales digitales (DSP) para medir los voltajes a través del sistema y una aplicación específica del circuito integrado (ASIC), arreglo programable de compuertas lógicas (FPGA) para medir las corrientes del sistema.

La UPS utiliza un lazo de corriente secundario y un lazo de voltaje primario para proveer una rápida y confiable respuesta a las condiciones variables que la UPS tiene que manejar. El DSP provee información a la FPGA; la FPGA evalúa la información entregada por el DSP y desde el lazo secundario que mide corrientes entrega señales a las puertas de los IGBTs del inversor, rectificador y conversor DC. La tasa de muestreo puede ser tan alta como 57,6 kHz lo que significa que toma 960 medidas en un ciclo del voltaje de salida. De esta manera la UPS puede controlar la salida con gran precisión sin importar los cambios de carga o transitorios a los que la UPS sea sometida.

Modularidad

Pero debido a la manera como crecen los sistemas de seguridad actualmente, es muy recomendable que se adquiera una marca que permita modularidad en los dispositivos y poder modificar su capacidad a través de módulos que alteren tanto la potencia (W) como la autonomía (min.) del sistema de potencia eléctrica.

En este sentido y dependiendo de las capacidades en diversas marcas, existen módulos para ubicar dentro de racks o externos en unidades independientes. La compatibilidad entre los diversos módulos, baterías y electrónica de control debe ser total.

Dependiendo del tamaño físico es posible que se requiera un espacio diferente al de los equipos, dedicado exclusivamente a la parte eléctrica, sobre todo cuando son unidades independientes. En este caso un sistema de aire acondicionado (HVAC) puede requerirse con condiciones diferentes a los equipos u operadores.

Diseño orientado a lo Ecológico

Desde que los transformadores de aislamiento han sido eliminados, los grandes filtros de distorsión armónica han sido removidos y los IGBTs son utilizados con un sistema de control avanzado en una topología de tres niveles; la UPS ahora tiene unas dimensiones menores, es más ligera y ha incrementado significativamente su eficiencia, especialmente en cargas pequeñas.