lunes, 1 de abril de 2013

Tipos de sistemas de UPS

Es una creencia muy difundida que sólo existe dos tipos de sistemas UPS, llamados UPS tipo Standby y UPS tipo On-line. Estos dos términos, como se entienden comúnmente, son aplicados incorrectamente a muchos sistemas UPS en el mercado actual. Muchos malentendidos sobre los sistemas UPS se aclaran cuando se identifican adecuadamente las diferentes topologías de UPS.

  • Definiciones clásicas de UPS
Los sistemas UPS están destinados a mejorar la calidad de la potencia AC con el fin de brindar operación ininterrumpida de los equipos alimentados con corriente alterna. Para cumplir esta función, un UPS toma la potencia de la red de CA externa, de calidad normal, y proporciona dos mejoras:

- Aumento de la calidad de la energía
- Una fuente de potencia redundante (de respaldo)

Entre los defectos de calidad de la energía que puede ser mejoradas por el UPS están las sobretenciones, el ruido eléctrico o las caídas bruscas del voltaje. Un sistema UPS provee redundancia dándole a la carga una fuente de potencia primaria y luego entregándole una fuente de potencia de respaldo en el caso de falla de la fuente primaria. A continuación se muestra el diagrama en bloques del UPS general:

El UPS general puede ser operado tanto como un UPS tipo standby o como un tipo On-line. La diferencia principal está en cuál trayectoria de potencia se escoge como la primaria. En los diagramas, la trayectoria en línea continua es la primaria y aquella en línea discontinua es la de respaldo.
Para operación en standby y el conmutador de transferencia se pone de tal modo que la entrada AC filtrada es la fuente de potencia primaria, y se cambia a batería/inversor como fuente de respaldo en caso de falla de la fuente primaria (AC).

Para operación On-line, el switch de transferencia selecciona el grupo baterías/inversor como la fuente primaria, y se conmuta a la entrada AC como fuente de respaldo en caso de falla de la fuente primaria (batería/inversor). Esta distinción entre operación On-line y standby es muy simple, pero da lugar a algunas diferencias importantes en operación.


Una diferencia interesante entre los modos de operación stand by y On-line para el UPS general es el funcionamiento durante una falla de energía de entrada. En el caso de la operación Stand by, el switch de transferencia debe operar para cambiarse a la fuente de energía batería/inversor. Sin embargo, en el caso de la operación on-line, la falla de la entrada AC no es la fuente primaria, sino la fuente de respaldo. Por lo tanto, durante una falla de la energía de entrada, la operación on-line no genera tiempo de transferencia.

El modo de operación On-line presenta un tiempo de transferencia cuando falla la energía de la trayectoria primaria compuesta por el cargador de baterías, las baterías y el inversor. Esto puede ocurrir si falla uno cualquiera de los bloques en esta trayectoria de energía.

La energía puede también caerse brevemente, causando una transferencia, si el inversor se somete a cambios súbitos en la carga, o si este experimenta una "perturbación" de cohtrol interno. Los UPS on-line reales exhiben un tiempo de transferencia, y en instalaciones reales puede transferirse a baterías tan frecuentemente como los sistemas UPS tipo standby; sin embargo las transferencias de los UPS On-line no están relacionadas con las fallas de potencia de la entrada AC, lo que si ocurre en los UPS standby.

El tamaño del cargador de baterías es afectado grandemente por la escogencia de la operación (On-line o standby) del UPS general. Cuando se usa en el modo On-line, el cargador debe ser lo suficientemente grande para manejar toda la potencia de salida a fin de evitar que las baterías se descarguen. Cuando se usa en el modo standby, el cargador solo necesita entregar la potencia para recargar las baterías, la cual es comparativamente baja.

El calor generado por el UPS es mucho más grande cuando el UPS general es operado en el modo On-line, El flujo de potencia hacia el cargador y hacia el inversor genera una pérdida de potencia del 25 al 30 por ciento.

Esta pérdida genera calor que acorta la vida de los componentes eléctricos en el UPS y reduce drásticamente la vida de las baterías (el efecto negativo sobre la vida de las baterías se elimina si las mismas están en un gabinete separado). Cuando se opera en el modo standby, la pérdida de potencia del filtro y el supresor de sobre voltaje es un insignificante 1 a 2 por ciento. A lo largo de la vida útil del UPS, el costo de la electricidad extra desperdiciada cuando el UPS es operado en el modo On-Iine será una fracción significativa del costo original del UPS mismo.

Los sistemas UPS que exhiben la topología clásica on-line incluyen algunos modelos de SOLA, TOSHIBA y APC. Entre los que siguen la topología standby están los Black-UPS de APC, el Accupower de Emerson y el Sidekik de SOLA.

  • Las otras topologías de UPS
Algunos sistemas UPS disponibles en la actualidad no son de los tipos clásicos on-line o standby. Estos sistemas usan una variedad de tendencias diferentes, las cuales incluyen:
- On-line sin bypass
- Hídrido satndby/on-line
- Standby-ferro
- Línea-interactiva

Muchos de estos tipos de UPS son clasificados inadecuadamente como diseños on-line o Standby. Esta clasificación no apropiada conduce a creencias erróneas de parte de los usuarios interesados en los niveles de protección que brinda el UPS.

  • Topologías on-line sin bypass
En esta topología, el UPS general se pone a funcionar en el modo on-line pero se remueve la trayectoria completa de potencia de respaldo; el resultado es como se muestra: 

El UPS tipo on-line sin bypass


Cuando un UPS tipo on-line no tiene bypass, este no brinda una fuente de potencia de respaldo en caso de falla o trastorno momentáneo de la fuente primaria (inversor). Por lo tanto, este tipo de UPS no cumple una característica importante de un UPS, conocida como redundancia. Este UPS no presenta un tiempo de transferencia durante una falla de potencia y por esta razón se le identifica frecuentemente como un UPS on-line. Los sistemas UPS grandes para Minicomputadoras y mainframes nunca son de este tipo, pero la ausencia de la trayectoria de potencia de respaldo (mencionada a menudo como "bypass") frecuentemente no es reconocida en el mercado menos experimentado de PCs, y por lo tanto algunas veces se vende este tipo de UPS. El diseño híbrido standby/on-line es una derivación de este diseño.

  • Topología hídrida standby on-line
Es una modificación del diseño "on-Iine sin bypass". En este caso se modifican el cargador de baterías y las conexiones de batería y se agrega un conversor DC/DC en standby: 



Espero haber ayudado en algo. Hasta la próxima oportunidad!

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