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UPS: Fuente de Alimentacion Ininterrumpida

lunes, 8 de agosto de 2011

UPS

Introducción

Un UPS (Fuente de Alimentación Ininterrumpida) es un dispositivo que gracias a sus baterías, puede seguir proveyendo de alimentación durante cierto tiempo, luego de una interrupción de la energía eléctrica.

Debido a un corte abrupto de energía, la mayoría de los archivos de trabajo de los diferentes programas pueden ser alterados y a veces dejados casi inservibles. Lo mínimo que puede ocurrir, debido al uso de buffers y caches, es que cierta cantidad de información no pueda ser actualizada a tiempo en el disco. Tanto en la reconstrucción como en la verificación de los archivos de trabajo se puede llegar a invertir un tiempo considerable y, a veces sin poder recomponer todo lo perdido.

El 60% de los problemas ocasionados en los equipos eléctricos e informáticos y las pérdidas de información son debidos a interrupciones y perturbaciones en el suministro de la red eléctrica y que esto supone pérdidas en todo el mundo.

Según un estudio del National Power Quality Laboratory cada año se producen aproximadamente, en un edificio de oficinas de cualquier ciudad del mundo, unos 36 picos de tensión, 264 bajadas de red, 128 sobre voltajes ó subidas de tensión, 289 micro cortes menores a 4 ms y aproximadamente entre 5 a 15 apagones de red mayores a 10 segundos. Realmente de cada 100 perturbaciones, 40 causaron perdidas de datos ó incidencias en las cargas conectadas.

Efectos:

Corte de energía: imposibilidad de trabajar con equipos eléctricos, falta de atención al cliente (supermercados, agencias de viajes, etc. ), daños en el hardware, pérdida de datos, corrupción de archivos, etc.

Reducción de tensión: fallos de hardware prematuros, ficheros corrompidos, etc.

Sobretensiones ó infratensiones: daños impredecibles, por lo general problemas de software, en el CPU, circuitera, discos y otros almacenamientos.

Ruido eléctrico: sobreimpuesto en la línea de utilización, armónicos en circuitería y ficheros de datos

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.

Sin embargo no cabe duda que, recién cuando ocurre algo grave, los usuarios de PCs se dan cuenta que la falta de protección es una perspectiva terrible. En realidad a un centro de cómputos nunca se le podría ocurrir tratar de operar sin una estrategia de protección de alimentación; sin embargo, esa actitud es mas reciente en las LANs.

Inclusive puede no ser suficiente proteger solo el servidor de archivos: si hay usuarios que manejan datos críticos, las respectivas estaciones de trabajo deberían estar respaldadas en su alimentación también con UPS. Quizás, para las estaciones de trabajo, los supresores de sobretensiones, sea más que suficiente. Puede ser un UPS para todos los dispositivos controlados o para cada dispositivo. Por otra parte como las WANs se están volviendo cada vez mas importantes como medio para interconectar LANs, el uso de los UPS se extiende a los dispositivos de conexión especialmente en el caso de redes privadas. Para estos casos se dispone de herramientas de gestión basadas en el SNMP (Protocolo Simple para Administración de Redes) para facilitar una acción centralizada, monitoreo y diagnostico mejorados así como mayor seguridad en ambientes múltiples.

Características Generales

La idea detrás de un UPS es simple: si la tensión de línea, baja o sube de ciertos niveles, las baterías del UPS se convierten en la fuente de poder de los dispositivos protegidos. Pero las baterías no pueden alimentar directamente los equipos típicos de computación sino por medio de un inversor que transforma la corriente continua (DC) de la batería en la alterna (AC) necesaria para aquellos dispositivos.

Un detalle a considerar es la forma de la onda que produce el inversor funcionando con baterías. Dicha forma puede ser aproximadamente cuadrada en lugar de sinusoidal, lo cual no es recomendable para los equipos que se quieren proteger. Por otra parte, la transición tanto entre la alimentación de línea a la de baterías como a la inversa, no será nunca instantánea sino que demanda un tiempo que puede estar entre los 2 y los 10 milisegundos. El efecto es equivalente a una verdadera caída de tensión. En general se usa como norma ISO, que un computador tolere una caída de tensión (o Sag) de hasta 4 milisegundos, aunque hay muchas fuentes de alimentación baratas que a lo sumo toleran 1 milisegundo. Para aportar mayor versatilidad a los productos, casi todos los UPS incluyen otras características en función de las diferentes deficiencias de la red eléctrica. Aquí corresponde aclarar que no todos los UPS compensan las sobretensiones (o Surge) y en tal caso habrá que agregar externamente los correspondientes supresores.

Las fuentes de alimentación de los computadores ya vienen con transformadores aislados eléctricamente, pese a lo cual algunos fabricantes de UPS agregan otro a sus respectivos equipos. En realidad, los surges pueden absorberse o reenrutarse. Los estabilizadores de línea, absorben las sobretensiones, así como las caídas de tensión de muy corta duración, pero están limitados en cuanto a la capacidad de manejar la cantidad de energía necesaria en estas condiciones. Un UPS en cambio, gracias a sus baterías, reenruta las sobretensiones al tiempo que protege el equipo correspondiente. Además puede seguir proveyendo energía ininterrumpida con sus propias baterías, habida cuenta que el dispositivo pueda conmutar tan rápido como sea posible dicha fuente alternativa de alimentación.

Al considerar la adquisición de un UPS se debe el tipo de energía existente en la localidad donde se trabaje. Se puede decir que es de buena calidad si las fluctuaciones son del orden del 5% de la tensión nominal, o sea, + 11 voltios paral os 220 nominales. Si así fuera, lo único que necesita cubrir es la falta de energía con lo cual es suficiente un UPS Off Line. Mientras los apagones dependen de la compañía de electricidad, tanto las caídas como las bajas de tensión debieran ser soportadas por el UPS sin tener que pasar a baterías.
Sea para uno o mas dispositivos, un UPS debe especificarse en función de los Voltiamperes (VA) que sumen dichos dispositivos y no por los valores de potencia real en vatios (W). Los valores típicos de los UPS mas usados están entre los 400 y 675 W para unos 600 a 750 VA. Como ya se dijo, el valor necesario debe guardar relación con la carga a conectar, en general no se recomienda pasar del 75% de las especificaciones del fabricante y debería ser de rigor conocer las vidas de las baterías para distintas condiciones de carga.

En el mercado actual hay gran cantidad de diseños de UPS. Puede llegar a ser confuso determinar que tipo de equipo es el más conveniente para nuestra carga crítica, y cual nos entregará la energía con el nivel requerido de calidad y confiabilidad. Aún las más esotéricas configuraciones, caen dentro de dos categorías principales de UPS, llamadas ON-Line y Off-Line. Ambos diseños nos proveen de una energía de reserva desde un grupo de baterías cuando la línea de alimentación principal falla, pero difieren en el rango y extensión de otros beneficios que ellas pueden otorgar. Hay otros que siempre están conectados participando del proceso de alimentación a los equipos protegidos: son los UPS del tipo en Línea.
Todos los sistemas de energía ininterrumpida utilizan los mismos bloques constructivos:


La sección de entrada es la forma en que la tensión de la línea es conectada a la UPS. Puede ser un cable incorporado, un cable enchufable, o una bornera con terminales. Algunas UPS pequeñas tienen una entrada común para la entrada y el by-pass. Las UPS de gran potencia suelen tener una entrada independiente para la conexión del by-pass.

Después de la sección de entrada suele haber un filtro. La denominación filtro será aquí utilizada de modo genérico, e incluye la protección contra picos transitorios, interferencias de radio frecuencia, etc. Un filtro tiene una respuesta de frecuencia y no atenúa todas en la misma proporción.

Todas las configuraciones de UPS tienen un inversor. Las UPS de bajo costo poseen un inversor que entrega una salida de onda cuasi- sinusoidal, mientras que las UPS de mayor tamaño y costo incorporan un inversor con una forma de onda de salida sinusoidal.



Una batería es necesaria para mantener funcionando a la UPS cuando la energía de la línea falla o cae demasiado. Normalmente las UPS de pequeña potencia utilizan baterías internas selladas, libres de mantenimiento. En grandes UPS se suele usar también baterías de electrolito líquido. Una autonomía (tiempo de reserva de energía) típica para una UPS de pequeño ó mediano tamaño, suele ser de 10 a 15 minutos.

Un circuito cargador es necesario para recargar la batería luego de un corte de energía, y para mantener a la batería a plena carga mientras no está en uso.

En una UPS On-Line un conmutador mecánico ó estático es usado como parte del circuito automático ó manual de by-pass. En una UPS Off-Line, un conmutador mecánico (relé) es usado para conmutar la carga a la salida del inversor cuando falla la línea de alimentación.

La sección de salida es donde se conectan las cargas a proteger por la UPS. La cantidad y configuración de las tomas de salida varían según marcas y modelos. En UPS de gran tamaño es común que la salida se realice por intermedio de borneras.

La posibilidad de la UPS de comunicarse se ha hecho muy importante ya que permite un monitoreo remoto del funcionamiento de la UPS, el estado de la línea de alimentación, las baterías, etc, así como la posibilidad de realizar un cierre ordenado del sistema. El uso de las comunicaciones vía RS-232, protocolos TCP/IP, y SNMP, es muy común en las UPS actuales. También se suelen proveer contactos libres de potencial (secos) que entregan información del estado de línea y batería.

La mayoría de los equipos UPS operan de manera automática, tienen una alarma sonora indicadora de falla de línea, y un panel de control y estado de la UPS relativamente sencillo. En grandes UPS se incluyen medidores y un sistema de control mucho más sofisticado.



Una UPS con un sistema de regulación de tensión de entrada (estabilizador) es conocida como UPS Interactiva. El estabilizador de tensión es utilizado para mantener el voltaje de entrada dentro de los límites aceptables para la carga, cuando la tensión de la línea disminuye ó se eleva fuera de un rango predeterminado.

Normalmente no se necesita usar un transformador de aislación, pero es necesario en algunos tipos de diseño de UPS. Un transformador agrega peso, tamaño y costo a una UPS. Muchas empresas ofrecen un transformador opcional cuando es necesario tener una aislación galvánica de la carga.
La mayoría de las configuraciones de UPS utilizan solamente estos bloques. Cada configuración tiene sus ventajas y desventajas como: costo más bajo, mejor filtrado de ruidos, mayor eficiencia, acondicionamiento de línea, etc.

Como se mencionó anteriormente, hay dos grandes categorías principales en equipos UPS; On-Line y Off-Line. La mayoría de las más esotéricas configuraciones entra en la categoría de las UPS Off-Line. Si el 100% de la corriente de la carga es normal y permanentemente suministrado por el inversor la UPS es del tipo On-Line. Si la corriente de la carga es normalmente suministrada directamente por la línea, no importa lo que la literatura de marketing diga, la UPS es del tipo Off-Line.

UPS Fuera de Línea (Off Line o Stand by)

Estos UPS tienen el inversor siempre parado ( Off ) el cual se conecta y se vuelve ( On ) ó transfiere las cargas informáticas, cuando se produce una anomalía en el fallo de la energía eléctrica. Básicamente proveen una alimentación no acondicionada directamente a las cargas informáticas en estado normal ya que es la compañía quién suministra alimentación a las cargas, aunque existen modelos con estabilización de tensión AVR con lo que la tensión de salida puede variar con respecto a la entrada. Es un dispositivo diseñado para proteger aplicaciones pequeñas o de poca criticidad como por ejemplo: PCs, fax, periféricos. Provee de protección básica ante problemas eléctricos (cortes de energía y pequeñas variaciones de voltaje).

Un UPS Fuera de Línea o Stand by no esta normalmente involucrado en el flujo de potencia al sistema de computación, sino que esta a la espera de que ocurra un disturbio determinado para entonces conmutar tan rápidamente como sea posible a su inversor interno, que es el dispositivo que produce corriente alterna a partir de corriente continua, o sea con baterías para el caso.

Con este esquema la energía de la red de alimentación pasa directamente al computador y por lo tanto el UPS juega un papel pasivo hasta que ocurra una falta de potencia. Cuando esto ocurre las baterías del UPS alimentan al computador por medio de un inversor que convierte la energía continua de las baterías en la corriente alterna de 220 voltios. En un dispositivo stand by cuenta el tiempo de conmutación que puede estar generalmente entre 1 y 4 milisegundos.

Los UPS Fuera de Línea producen dos Sags, uno al ir a trabajar con baterías y el otro al regresar a la línea de alimentación. El uso del UPS stand by puede aceptarse en general cuando la red de alimentación es de buena calidad, no mas de un 5% de fluctuaciones, y/o en particular con equipos individuales y no de gran consumo. Si bien podrían combinarse con estabilizadores de tensión, en definitiva los costos se encarecen con una solución mixta. Sus funciones básicas son: tensión de línea filtrada, estabilizada, alimenta la PC. Esa tensión carga la batería permanentemente. Si se corta la tensión, entonces la batería alimenta la PC y los circuitos rectificadores actúan. Tiempo de activación de la UPS: 3 a 5 milisegundos. Observe en la Figura 1, que en una UPS del tipo Stand-By (Off-Line) el flujo de la potencia es: desde la entrada, a través del filtro y el relé de transferencia, a la salida. Esto realmente no difiere en mucho con conectar la carga directamente a la línea, solamente estamos protegiendo la carga contra los picos transitorios y ruidos de línea que el filtro pueda atenuar.


Cuando la UPS cambia al modo de reserva, la potencia fluye desde el inversor, siendo la batería la que provee la energía, tal como se aprecia en la Figura 2.


Cuando se produce una falla en la línea, es necesario transferir la carga desde la línea de alimentación al inversor. Esta transferencia tiene una duración típica de 5 a 10 milisegundos, (equivalentes ¼ a ½ ciclo). Para la mayoría de las cargas, éste tiempo de transferencia no es un problema; pero, algunas cargas críticas no pueden aceptar la caída de tensión provocada por un evento tan breve como éste.

Durante la operación en modo batería, la mayoría de las UPS tipo Stand By, tienen una tensión de salida con una forma de onda cuasi senoidal como se muestra en la Figura 3. Muchas cargas, incluyendo las computadoras, funcionarán correctamente con una forma de onda de esas características, pero algunos equipos especiales ó antiguos pueden requerir una forma de onda sinusoidal, y no trabajarán correctamente con una señal cuasi senoidal.


UPS en Línea (On Line)

On-Line y On-Line de Doble Conversión: Estos equipos tienen el inversor constantemente en ( On ) con lo que no hay ningún tiempo de transferencia al producirse una anomalía en la red eléctrica. Eso les hace proveer una alimentación acondicionada y segura, con protección contra ruido eléctrico, estabilidad de frecuencia y tensión a los equipos conectados a ellos. Disponen de Separación Galvánica entre la Entrada y la Salida mediante la Doble Conversión, lo que proporciona a los equipos conectados a ellos la mayor garantía en protección.

La potencia de la red de alimentación con este tipo de UPS pasa a través de la circuitería del UPS para proveer una señal limpia y consistente al computador. Ahora la alimentación de la red va a parar a un verdadero cargador de baterías mientras que éstas, a su vez, activan el inversor que en definitiva alimenta al equipo. Efectivamente como la batería entrega corriente continua, un inversor convierte corriente continua en corriente alterna. De hecho, la primer porción de este circuito permitirá aceptar tensiones tanto mayores como menores a las nominales.

Obviamente se protege tanto la perdida de potencia como las aberraciones de la línea. En consecuencia podemos decir que este UPS no introduce en el sistema las alteraciones mas o menos transitorias de la línea de alimentación de la red. Sin embargo, todo esto provoca un mayor costo. Por su principio de funcionamiento este equipo ha sido diseñado para entregar una energía limpia de perturbaciones eléctricas.
De los elementos nombrados anteriormente, en los equipos UPS On Line se destacan principalmente tres de ellos: el Rectificador/ Cargador (AC-DC), Banco de baterías y el Inversor (DC-AC).

El cuestionamiento a este tipo de UPS es para qué tenerlo en funcionamiento; la contrapartida es que de esta manera hay seguridad de funcionamiento en caso de apagones. Estos equipos generan ruido y calor que deben reducirse con un ventilador interno adecuado. De cualquier manera, si bien en general el UPS en Línea se presenta como la mejor solución, su costo y tamaño lo hacen prohibitivo en la mayoría de los casos. La excepción a lo expresado corresponde a situaciones con bajones o incluso altibajos importantes en la línea de 220 n cuyo caso, lo mejor será un UPS en línea, al menos para el servidor.

Entra la tensión al UPS y es rectificada y filtrada, con tensión continua, alimenta a la batería y esta a su vez a la computadora, pasando nuevamente a tensión alterna. Cuando se corta la energía, se usa la batería durante un tiempo.

Durante caídas de la tensión de entrada, que se prolonguen por minutos, horas ó días, una UPS Stand by conmutará a modo inversor, descargando la batería. Compare la operación de una UPS Stand by, con las Figuras 4 a 7 de una UPS verdaderamente On-Line.


En una UPS On -Line, el flujo normal de la energía es desde la entrada a través del filtro, del rectificador, inversor, conmutador y salida. El inversor provee permanentemente la energía acondicionada que la carga requiere. Compare con la UPS tipo Stand by, donde la carga está siempre conectada a la línea, y por lo tanto ve cualquier perturbación que en ella se produzca. Cuando la entrada de potencia desde la línea falla, el inversor entrega energía desde las baterías, tal como se ve en la Figura 5. Observe que el conmutador no opera al pasar al modo batería.


Una UPS On-Line tiene un inversor que entrega una tensión de salida con una forma senoidal, y ella no cambia (como en las UPS Stand by) cuando conmuta desde modo normal a modo batería. Todas las cargas que puedan operar con la tensión provista por la compañía de energía eléctrica, funcionarán adecuadamente con una UPS con salida senoidal.

Una UPS On-Line tiene un tercer modo de operación (que la UPS Stand by no posee). La Figura 7 ilustra el Modo Bypass, que puede ser utilizado en los casos de tareas de mantenimiento, ó si la UPS falla, ó para conmutar la carga a la línea si la tensión de salida cae por una sobrecarga, tal como encender un equipo con una alta corriente de arranque.


En el modo Bypass el conmutador se ha activado, y si la UPS funciona correctamente, el conmutador retornará automáticamente la carga al inversor. Las protecciones contra picos transitorios y ruidos de línea continúan presentes en el modo Bypass, tal como ocurre en una UPS Stand by en Modo Normal.

UPS Interactivo con Línea (Over Line)

Hay de 2 tipos: con Salida Pseudosenoidal y Senoidales, que son equipos de más calidad. Estos sistemas tienen el inversor generalmente en espera ó stand by, pero la lógica básicamente está funcionando al mismo tiempo que la red eléctrica, ya que el tiempo de conmutación es prácticamente nulo en los modelos Senoidales. Estos sistemas protegen de picos y sobretensiones ya que todos disponen de AVR y algunos suelen proteger el 80 % de las anomalías eléctricas. Por su precio-calidad son equipos interesantes para algunas protecciones informáticas.

Se trata de una solución intermedia entre las dos anteriores. Un sensor se encarga de provocar la permutación de la alimentación domiciliaria a batería de manera analógica al caso del stand by. Sin embargo ahora el inversor siempre está en línea sea que esté excitado por la alimentación de la compañía eléctrica, sea que lo haga la propia batería. Si bien ésta queda permanentemente conectada al circuito, lo está en derivación, es decir, no pasa por ella la energía en funcionamiento normal como en el caso del UPS en línea.
El rectificador cumple doble función: filtra la corriente de línea y convierte una pequeña parte en corriente continua para mantener cargada la batería. Al fallar la alimentación el inversor revierte la operación convirtiendo la corriente continua de batería en corriente alterna. Como el inversor trabaja siempre, de nuevo hay seguridad de su funcionamiento. El tiempo de conmutación es el de antes.

El diseño de este tipo de UPS es más complejo y justamente por eso pueden encontrarse grandes diferencias entre distintos proveedores. Además el sistema de baterías trabaja en serie con valores de tensión más bajos, lo cual facilita una reposición menos costosa. stos UPS están diseñados para pequeñas redes LAN de computación y solo recomendado en lugares donde no existan gran cantidad de problemas de energía. Ofrece una solución intermedia de protección ante los problemas eléctricos. Poseen regulador de voltaje, lo cual permite mantener un rango aceptable para la carga en los dispositivos.

Lo que se hizo fue una importante mejora a la UPS tipo Stand by: se agregó un regulador de tensión de entrada (estabilizador), constituido por un transformador con derivaciones seleccionables. La Figura 8 muestra el esquema de la UPS resultante, es decir UPS de Potencia Interactiva.

El estabilizador de tensión, a la entrada del sistema, permite operar al sistema en "Modo Normal", cuando se producen caídas ó sobre elevaciones en la tensión de línea, sin que sea necesario conmutar al Modo Batería.


La operación de una UPS Interactiva, en modo Batería es idéntica al de las UPS Stand by. El inversor arranca, el relé de conmutación se activa, y la energía es provista por la batería.

La Figura 9 ilustra la operación de un sistema de regulación de tensión del tipo utilizado en las UPS Interactivas. En diseños de baja potencia y costo, el transformador tiene solamente dos derivaciones, mientras que en equipos de mayor potencia y mejores prestaciones suelen tener tres ó cuatro, lo que permite obtener un mejor rango de regulación y precisión de la tensión de salida. Note que la salida varía conjuntamente con la entrada hasta que se produce un cambio de derivación en el transformador. Estos pequeños cambios en la tensión de salida no afectarán a la mayoría de las cargas.


Otros Diseños de UPS Off Line

Otras dos topologías de UPS bastante comunes en el mercado, las cuales son esencialmente de operación Off-Line son las del tipo Ferroresonante y Triport.

Las UPS del tipo Ferroresonate utilizan un transformador especial a la salida, el cual está sintonizado a 50 ó 60 Hz (dependiendo de la frecuencia de la red donde se encuentren instaladas). Este transformador con tres bobinados regula la tensión de salida, y puede ser visto como un estabilizador de tensión. Uno de los bobinados es utilizado para el inversor. Cuando la energía de la línea falla, el relé de transferencia conmuta , el inversor arranca y alimenta a la carga.

Como vemos el inversor está en modo stand by, y es energizado solo cuando la línea falla. El transformador, debido a sus especiales características, tiene la capacidad de almacenar energía, lo que hace que durante el período de transferencia no se manifieste un micro corte de energía tan importante como en la UPS Stand by. La aislación del transformador también provee una alta atenuación de ruidos y picos transitorios, igual o mejor que cualquier otro filtro disponible, pero el transformador mismo puede crear severas distorsiones en la tensión de salida (fundamentalmente con cargas no lineales), que pueden llegar a ser peores que una mala conexión de línea. Aún considerando que ésta es una UPS Stand by, su rendimiento es bajo, debido a la ineficiencia del transformador.

En la Figura 10 podemos ver el diagrama en bloques de una UPS de éstas características, funcionando en Modo Normal.


La UPS denominada Triport es realmente una UPS Interactiva. En éste sistema el inversor está interactuando permanentemente con la línea. Note en la Figura 11 que hay un inductor intercalado entre la entrada de la línea y la salida del Inversor. Este inductor es el que distingue a la UPS tipo Triport de las otras tecnologías.



El nombre Triport (tres puertos) es debido a que realmente, el inversor, la línea, y la carga configuran los tres puertos.

Operando en modo normal (con línea presente), hay una caída de tensión en el inductor, y es necesario el funcionamiento del inversor para regular la tensión de salida a la carga. El inversor también toma parte de energía de la línea y además mantiene la carga de las baterías. Si el inversor tomara la energía desde las baterías, éstas se descargarían y no estarían disponibles en el caso de un corte de tensión de entrada.

Cuando la entrada falla, el interruptor se abre y el inversor alimenta a la carga con la energía de las baterías. El diseño Triport es algunas veces comercializado como UPS de Simple Conversión, pero realmente ésta tecnología sigue encuadrándose dentro de las UPS Off-Line. Estas UPS pueden presentar un incorrecto funcionamiento cuando se las opera con grupos electrógenos que tengan una frecuencia inestable.

Soluciones de Redundancia

Actualmente los sistemas críticos tales como centros de cómputos, centros de Internet (IDC), etc, requieren de una mayor disponibilidad debido a las exigencias actuales.

Redundancia significa tener la disponibilidad de que existe otro equipo, dispositivo o elemento que respalde o reemplace en caso de que falle la unidad principal. Este tipo de UPS, fue utilizado hace tiempo sólo para grandes instalaciones. Desde el lanzamiento al mercado de UPS de mediana potencia con el mismo concepto de redundancia y modularidad, nos encontramos con una alternativa que nos ofrece una importante cantidad de ventajas.

La Figura 12 es un simple diagrama que muestra múltiples UPS modulares, y un gabinete para las conexiones de entrada y salida. Cada módulo, es en realidad una UPS completa, usando las últimas tecnologías: doble conversión, salida perfectamente sinusoidal, cargador de baterías incorporado, factor de potencia de entrada corregido, etc.


En una UPS de tipo redundante, al menos un módulo se encuentra en reserva. Si un módulo falla, es excluido del sistema y la UPS continua operando normalmente. Algunas de las fundamentales ventajas de éste tipo de UPS son: la posibilidad de ampliación (por crecimiento de los sistemas a proteger), la facilidad de cambio del módulo con fallas (tiempos mínimos de reparación sin perder la protección de la UPS), y su muy alta confiabilidad.

En el caso de los sistemas eléctricos de respaldo de energía existen varios puntos que pueden tener alguna posibilidad de falla y es por esto que un buen proyecto debe ser capaz de que la disponibilidad del sistema este por sobre el 99.99% de UpTime.


Actualmente podemos contar con redundancia a nivel de generación, distribución y cargas, pero en gran parte los problemas eléctricos suceden con mayor recurrencia a nivel de la distribución de la energía ya que los sistemas de respaldo cada vez son más confiables. Es por esto que existen varios tipos de redundancia.

Elección de UPS

Lo más relevante antes de adquirir un UPS, es establecer la calidad de la energía existente en el lugar. Es decir, que para elegir correctamente un tipo de UPS, antes debemos conocer que posibles fallos estaremos enfrentando. En general si las fluctuaciones son del orden del 5% de la tensión normal, es suficiente instalar un UPS Stand by.

Además se debe especificar en función de los Voltiamperes que sumen los dispositivos a proteger. La tasa de acontecimientos de las fluctuaciones transitorias versus los niveles de tensión en localidades sin protección, varía según los niveles de exposición. ANSI/IECC C62.41 1980, proporciona tres niveles básicos de exposición:

 Exposición baja: ambiente residencial con poca exposición a grandes sobrecorrientes, tales como rayos, fluctuaciones transitorias de la empresa eléctrica o fluctuaciones transitorias generadas por un gran consumo en la demanda de corriente.

 Exposición media: ambiente comercial liviano / residencial pesados, con altos incidentes en cantidad y amplitud, exposición a rayos, transitorios provenientes de la empresa eléctrica y fluctuaciones transitorias generadas por el consumo.

 Exposición alta: ambientes comerciales / industriales ligeros y pesados, con altos incidentes en cantidad y amplitud, exposición a rayos, transitorios provenientes de la empresa eléctrica y fluctuaciones transitorias generadas por el consumo.

Los problemas eléctricos más comunes son causados por:

• Antigüedad de la estructura del edificio.
• Problemas derivados de las conexiones de redes y módems.
• Cercanía de áreas industriales.
• Proximidad de cables de electricidad de alta tensión.
• Influencia del clima.

Los problemas causados por éstos elementos pueden provocar daños catastróficos al hardware y a la base de datos. En el gráfico se puede ver que las fallas que se producen en los equipos eléctricos, principalmente en los computadores, son producidas por fallas eléctricas:


Y estos están producidos por:



Teniendo en cuenta las causas más comunes de los problemas eléctricos, el tipo de exposición que tenemos en nuestra locación y el presupuesto con el que nos manejamos, podriamos sintetizar la elección del UPS:

Los UPS Off Line proveen de protección básica ante problemas eléctricos (cortes de energía y pequeñas variaciones de voltaje). Su costo es bajo, por lo que son ideales para proteger aplicaciones pequeñas o de poca criticidad como por ejemplo: estaciones de trabajo o fax.

Los UPS On Line proveen una alimentación acondicionada y segura, con protección contra ruido eléctrico, estabilidad de frecuencia y tensión a los equipos conectados a ellos. Al tener mayor rendimiento, su costo es más alto, tanto al comprarlo como al mantenerlo (consumen más energía).

Los UPS Interactivos son una solución intermedia entre las dos anteriores. Algunos diseños poseen un bajo costo y mantenimiento, lo que hace su relación de precio-calidad interesante para determinadas protecciones informáticas. Si bien la criticidad de los datos y el hardware a proteger determinará el tipo de UPS que se quiera adquirir, también es recomendable que se tenga en cuenta el tipo de exposición de la locación, dado que la misma puede determinar el tipo de perturbaciones que se pueden dar. Con esto queremos decir que si nos encontramos en un lugar con el tipo de exposición más alta, un UPS Off Line o un estabilizador de tensión tendrán un productividad relativa, más alla de la criticidad de los datos o de la conveniencia del precio.

Casos Prácticos

Ahora utilizemos toda la teoría para los casos más comunes que se nos presentan en la vida cotidiana.

Caso 1: Falta total del suministro por períodos cortos prolongados (cortes).

Causas: Tareas de reparación o mantenimiento de la compañía eléctrica, caída o rotura de cables o fusibles activados por sobrecargas o cortocircuitos, etc.


Caso 2: Falta total del suministro por períodos muy breves (microcortes).

Causas: Maniobras de transferencia en las centrales de distribución de energía (puede derivar en cambios importantes de la tensión luego del microcorte).

Solucion: Un sistema de energía ininterrumpida Off Line por lo general es suficiente para los casos 1 y 2.

Caso 3: Baja o muy baja tensión de la energía suministrada en forma permanente.

Causas: Por lo general debido a la caída en líneas de distribución sobrecargadas de forma continua. Baja capacidad de suministro de la compañía eléctrica.

Caso 4: Baja o muy baja tensión de la energía suministrada en forma intermitente.

Causas: Conexión de cargas de alto consumo transitorio (ej. motores), que producen una baja de tensión momentánea debido a líneas de distribución inadecuadas.

Caso 5: Alta o muy alta tensión de la energía suministrada en forma permanente.

Causas: Inadecuada elección de los pasos de un transformador de distribución, por lo general, para compensar la caída en una línea de gran longitud y consumo. Cargas desequilibradas que modifican la corriente en el conductor de neutro.


Caso 6: Alta o muy alta tensión de la energía suministrada en forma intermitente.

Causas: Desconexión de cargas importantes. Conductor de neutro dañado.

Solucion: Un estabilizador electrónico ó una UPS con estabilizador incorporado puede ser suficiente para los casos 3, 4, 5 y 6. Se sugiere un UPS On Line o Interactivo dependiendo del modelo, criticidad de los datos y presupuesto económico.

Caso 7: Sobre tensiones muy elevadas y de muy corta duración (picos transitorios).


Causas: Suelen ser consecuencia de descargas atmosféricas en la línea, así como por el encendido o apagado de cargas como motores, transformadores, etc.

Solucion: Un estabilizador electrónico que posea limitadores de picos transitorios, una UPS con igual tipo de protección de entrada, ó un transformador de ultra-aislación con protectores y filtros.

Caso 8: Componentes espúreos de baja, media ó alta frecuencia (ruidos eléctricos).


Causas: Transmisores, equipos de soldadura eléctrica, arcos eléctricos por conexiones ó contactos defectuosos, controles industriales de potencia, etc.

Solucion: Un estabilizador ó UPS con filtros de baja, media y alta frecuencia incorporados, ó un transformador de ultra-aislación con pantalla electrostática y filtros tipo RC.

Caso 9. Caídas muy abruptas y breves de la tensión de suministro.

Causas: Inclusión de cargas muy grandes o cortocircuitos en la línea (pueden ser seguidas por oscilaciones en la tensión de la línea).

Solucion: Un estabilizador electrónico ó una UPS con estabilizador incorporado.

Caso 10. Deformación de la forma de onda de la energía utilizada (distorsión).

Causas: Cargas muy alinéales, ó la utilización de un grupo electro-generador de baja calidad o subdimensionado.

Solucion: un estabilizador de tipo ferroresonante ó una UPS tipo ON LINE doble conversión.

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