UPS
(Uninterrumptible Power Supply )
¿Qué es?
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Un Sistema de Fuerza Ininterrumpible es
un equipo cuya función principal es evitar
una interrupción de voltaje en la carga a
proteger.
Las UPS pueden hacer el funcionamiento de
servidores inmune a la intransigencia de
apagones espontáneos y proteger contra
muchos otros tipos de perturbaciones
repentinas de la red eléctrica.
El UPS permite que los materiales reciban alimentación de una
batería de emergencia durante varios minutos en caso de que se
produzcan problemas eléctricos, en especial durante:
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Interferencias en la red eléctrica.
Cortes de electricidad.
Sobrevoltaje.
Baja tensión.
Picos de voltaje.
Descargas de rayos.
Son varios los nombres que recibe este tipo de equipos, a
continuación enumero los más comunes:
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UPS: Son las iniciales en inglés,
"Uninterrumptible Power Supply“
No Break: Que significa sin interrupción
SFI: Por Sistema de Fuerza Ininterrumpible
SAI: Por Sistema de Alimentación
Ininterrumpible
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En el diagrama a bloques mostrado en la figura, observamos el voltaje de
alimentación del UPS y la "Batería", ambas son las dos fuentes de energía
para la salida del UPS.
El UPS tomará energía de la Batería, en caso de que haya ausencia del
voltaje de entrada y de esta manera se podrá seguir dando voltaje a la Carga.
La "Carga" esta constituida por los aparatos a ser alimentados por el voltaje
de salida de UPS y de los cuales no deseamos se interrumpa la energía.
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Ejemplos de cargas serían:
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Computadoras
Equipo médico
Equipo de Telecomunicaciones
Conmutadores telefónicos
Cajeros automáticos de Bancos
Equipos de radar en aeropuertos
Sistemas contra incendios
etc.
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El Inversor
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La Batería es de "Corriente Directa" y en la
carga necesita ser "Corriente Alterna“.
El inversor se encarga de tomar la corriente
directa de la batería y la convierte en
corriente alterna para alimentar la carga.
Esta corriente alterna obviamente tiene que
ser de voltaje de 220 voltios y a una
frecuencia de 50 Hz.
Configuración de Puente Inversor.
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Cuando se encienden los transistores Q1 y
Q4 simultáneamente el voltaje en los
terminales de salida es +/Ahora si apagamos los transistores Q1 y Q4
y encendemos Q2 y Q3, logramos que el
voltaje en los terminales de salida sea -/+.
Es así como se logra la alternancia en
polaridades.
La Batería.
Tipos:
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En el diagrama anterior se muestra la batería la cual
es la que alimenta el inversor para generar la
corriente alterna de 220 v para, en caso de ausencia
de voltaje de la energía comercial, poder seguir
alimentando la carga.
Hay diversos tipos de baterías y se las llama
generalmente de acuerdo a lo materiales que se
utilizan para la construcción.
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Las hay de un solo uso
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como por ejemplo:
Zinc-Carbón - Alcalinas – Litio - etc.
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Como también las hay recargables
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Ejemplos de baterías recargables:
Nickel-Cadmio - Plomo-Acido
recargable – Tipo Gel.
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-
Alcalina
A continuación damos los voltajes por
celda de diversos tipos de batería:
Control
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Finalmente, el UPS está controlado por una tarjeta lógica
donde generalmente encontramos un Microcontrolador o un
microprocesador que sería el que toma decisiones tales como
las siguientes:
Apagado del UPS por bajo voltaje de batería
Detección del nivel de voltaje de Batería para que aún y
cuando el voltaje varíe, el Inversor entregue un voltaje regulado
a la carga.
Detección del voltaje de Entrada para encender el Inversor
Detección de regreso de voltaje de Entrada a niveles Normales
para apagar el Inversor y comenzar a recargar la batería
etc.
Tipos de UPS
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Para implementar sistemas UPS se utilizan
acercamientos a una variedad de diseños, cada uno
con distintas características de desempeño. Los
acercamientos de diseño más usuales son los
siguientes:
Standby.
Línea Interactiva.
Standby - Ferro.
Doble Conversión On - Line.
Delta Conversion On - Line.
UPS Standby
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El UPS Standby es el tipo más utilizado para Computadoras
Personales. El interruptor (switch) de transferencia está
regulado para elegir entre la entrada AC (Alternating
Current/Corriente Alterna) filtrada, la cual es la fuente de
energía primaria (dibujo en línea sólida) y alternar con la
batería/conversor (inversor), siempre que la fuente de energía
primaria falle.
El conversor solo se enciende cuando la energía falla, por eso
el nombre “Standby”.
Los principales beneficios de este diseño son: alta eficiencia,
pequeño tamaño y bajo costo.
UPS de Línea Interactiva
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El UPS de Línea Interactiva, es el diseño más comúnmente
utilizado para pequeños negocios, Web y servidores
departamentales. En este diseño, el conversor (invertidor) de la
batería a energía AC siempre está conectado a la salida del
UPS. Si se mantiene el conversor operando al revés de tanto
en tanto, cuando la entrada de energía AC es normal provee
carga de batería.
Cuando la entrada de energía falla, el interruptor de
transferencia se abre y la energía fluye desde la batería a la
salida de la UPS.
Alta eficiencia, pequeño tamaño, bajo costo y alta confiabilidad
junto con la habilidad de corregir condiciones de voltaje de
líneas bajas o altas.
UPS Standby-Ferro UPS
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El paso de energía primario va desde la entrada AC hasta la
salida, pasando a través del interruptor de transferencia y del
transformador. En el caso de una falla de energía, el interruptor
de transferencia se abre y el conversor toma la carga de
salida.
En el diseño Standby-Ferro, el conversor está en modo
standby y es energizado cuando la entrada de energía falla y el
interruptor de transferencia es abierto. El transformador tiene
una capacidad especial “Ferro-resonant”, la cual provee
regulación de voltaje limitado y una salida “shaping” en forma
de ola.
Las fortalezas de este diseño son: alta confiabilidad y
excelente línea de filtrado.
UPS de Doble Conversión On - Line
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Este es la UPS más usualmente utilizado sobre
10kVA.
En un diseño de Doble Conversión On-Line, la falla
de entrada AC no activa el interruptor de
transferencia debido a que la entrada AC está
cargando la fuente de batería, la cual provee
energía al conversor de salida. Por lo tanto, durante
una falla de la energía AC de entrada, la operación
on-line no tiene tiempo de transferencia.
UPS de Conversión On-Line Delta
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Similar al diseño de Conversión On-Line
Doble, el UPS de Conversión On-Line Delta
siempre tiene al conversor proveyendo
voltaje a la carga. Pero el conversor Delta
adicional también aporta energía al
conversor de salida.
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El beneficio más importante es una
reducción importante en la pérdida de
energía. El control de energía de entrada
también hace a este UPS compatible con
todos los grupos generadores y reduce la
necesidad de cableado y sobre dimensión
del generador.
Resumen sobre los tipos de UPS
Usos de los tipos de UPS en la
industria.
Autosuficiencia:
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En el caso de aquellas compañías en las que es
fundamental contar con una alimentación eléctrica
constante, es posible instalar una serie de UPS en
un cuarto denominado "cuarto de autosuficiencia".
Estas cámaras están generalmente equipadas con
decenas o incluso cientos de UPS capaces de
proporcionar alimentación eléctrica durante un corte
de electricidad de varias horas. Las cámaras de
"autosuficiencia" también pueden incluir un
generador que continúe proporcionando electricidad
una vez agotada la energía de los UPS.
Por ultimo:
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Tabla de problemas de calidad típicamente
encontrados en la red eléctrica, señalándose
la relación del tipo de problema con la UPS
que lo soporta.
Problema
de Calidad
del
suministro
Interrupció
n Temporal
Tipo de Onda
Descripción
Pérdida total, planeada
(por reparación) o
accidental, del suministro
utilizado en un área
localizada de una
comunidad.
Efecto
Lo soporta:
Los equipos se apagan,
pérdida de trabajo y datos,
corrupción de archivos del
disco duro y sistema
operativo, pérdida
conexiones de fibra óptica,
T1 e ISDN.
Off-Line: SI
Line-Interactive:
SI
On-Line: SI
Los equipos se apagan,
pérdida de trabajo y datos,
archivos del HDD y SO
corruptos, pérdida
conexiones de fibra óptica,
T1 e ISDN
Off-Line: NO
Line-Interactive:
95% NO
On-Line: SI
Segundos a minutos.
Interrupció
n
Prolongad
a
Pérdida total, planeada (por
reparación) o accidental, del
suministro utilizado en un área
localizada de una comunidad.
Minutos a Horas.
Interrupció
n
Momentán
ea
Muy corta pérdida del
suministro (planeada o
accidental).
Milisegundos a segundos.
Los PC se cuelgan
(pantalla azul!) o se
resetean, así como también
equipos de red. Pérdida de
datos y trabajo, corrupción
de archivos del HDD.
Off-Line: Puede
Ser
Line-Interactive:
Puede Ser
On-Line: SI
Baja de
Tensión
(Sag)
Disminución en tensión de
entrada.
“Pandeos”: Milisegundos a unos
pocos segundos
Bajo voltaje: Más largo que
unos segundos
Se encogen las pantallas,
el equipo se cuelga o
reinicia, daño de fuentes de
poder de los equipos, los
equipos de red se cuelgan
o se resetean. Pérdida de
datos y trabajo, corrupción
de archivos del HDD y SO.
Off-Line: NO
Line-Interactive:
SI
On-Line: SI
Sobretensi
ón (Swell)
Un incremento en el voltaje.
Elevaciones: Milisegundos a
unos segundos
Sobretensión: Más largo que
unos segundos
Equipos se dañan
permanentemente, equipos
se cuelgan o reinician.
Pérdida de datos y trabajo,
corrupción de archivos del
HDD y SO.
Off-Line: NO
Line-Interactive:
SI
On-Line: SI
Transitorio,
Impulso o
Pulso
(Spike)
Un cambio repentino de voltaje
hasta varios cientos a miles de
volts
Microsegundos.
Errores de red, los equipos
se dañan o se queman sus
circuitos, equipos se dañan
permanentemente,
computadores se cuelgan o
reinician. Pérdida de datos
y trabajo, corrupción de
archivos del HDD y SO.
Muesca
(Notch)
Una perturbación de polaridad
opuesta a la forma de onda.
Microsegundos
Transmisión en LAN (Local
Area Network) lenta debido
a errores excesivos, ruido
audible en el teléfono y
equipos de audio.
Off-Line: NO
Line-Interactive:
NO
On-Line: SI
Ruido
(Noise)
Una señal eléctrica no deseada
de alta frecuencia de otro
equipo.
Esporádico
Transmisión en LAN (Local
Area Network) lenta debido
a errores excesivos, ruido
audible en el teléfono y
sistemas de audio.
Computadores se cuelgan.
Off-Line: NO
Line-Interactive:
NO
On-Line: SI
Distorsión
Armónica
(Harmonic
Distortion)
Una alteración de la forma de
onda pura (sinewave distortion),
debido a cargas no lineales,
como computadores con
fuentes de poder conmutadas
(switching).
Provoca recalentamiento
de alambres en motores y
transformadores, baja la
eficiencia operativa de
equipos de oficina.
Off-Line: NO
Line-Interactive:
NO
On-Line: SI
Off-Line: SI
Line-Interactive:
SI
On-Line: SI, Alto
Nivel de
Protección
Conclusiones
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Varios tipos de UPS son apropiados para diferentes usos y no
existe un tipo de UPS singular que sea ideal para todas las
aplicaciones.

Diferencias significantes en los diseños de UPS ofrecen
ventajas teóricas y prácticas para diferentes propósitos. De
todos modos, la calidad básica del diseño de implementación y
de fabricación son siempre dominantes en la determinación del
desempeño último obtenido en la aplicación del cliente.
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