Fuentes de alimentación ininterrumpida

S.A.I.

¿Que SAI se debe Utilizar?

Dos son los criterios a tener en cuenta al elegir
un SAI:

– Potencia que
consume la totalidad del Sistema
Informático

– Problemas
eléctricos, cortes, microcortes etc., que deben
resolverse

Potencia del Sistema
Informático

Debe conseguirse por suma de consumos de cada elemento,
bien mediante indicación de placa de características, bien por medición
del consumo.
Opción que es recomendable, en grandes redes o sistemas. Como
regla genérica, aplicable cuando no se disponen de los
datos
completos y con sus excepciones, podríamos
orientar:

– PC………….125 a 200w (la indicación de W
de la fuente más el rendimiento de la misma)

– Monitor
Color
15"…….80 w

– Monitor
Monocromo …60w

– Impresora
matricial (80 col.)…..110 a 120w

– Impresora
Inyección…………………………60w

– Impresora
Láser………………………….800 a 1200w

La suma de Watios, de cada elemento daría
directamente el modelo de SAI
a Utilizar, dado que indicamos la potencia activa
(w). Si se utilizan las placas de características, podemos encontrarnos con
indicaciones de W,VA o A. Será necesario recordar, VA=VxI
,, W=VxIx cos p ,, siendo el cos p típico de una carga
informática de 0,75 a 0,8. Obtenidos los W
y VA de nuestro equipo o sistema a
proteger, elegiremos un SAI, que supere en W y VA, a los
requeridos. A titulo orientativo, incluimos en la siguiente
página, una lista de consumos de algunos
equipos.

Problemas eléctricos a resolver y entorno de
aplicación

Una vez conocemos la potencia
necesaria del SAI, deberemos tener en cuenta el entorno
eléctrico en que se deberá situar y los problemas de
la misma índole que afectan al sistema y deben
ser resueltos mediante el SAI. Indicamos seguidamente un
gráfico de ayuda, de la elección de la
topología necesaria.

Sistema de Alimentación
Ininterrumpida – SAI –

El criterio popular que se utiliza en la
aplicación de un SAI, es el poder cerrar
el proceso
informáticoen el mismo orden que se efectuaría al
final la jornada, cuando existe un corte de suministro. Las
problemáticas descritas en acerca de la línea de
transporte,
distribución e instalación interior,
son desconocidas normalmente por el usuario y sólo empieza
a tener constancia de ellas cuando sufre alguno de los problemas
descritos. Según el tipo de problema que afecte a la
instalación informática y la dimensión de la
misma, se deberá ubicar un SAI de distinta
topología, las cuales desarrollamos a continuación.
SAI’s diversas topologías ON-LINE La red alimenta al cargador de
baterías y al ondulador (Fig. 1). De este modo nos
encontramos con las baterías en paralelo con el ondulador,
por tanto cualquier corte o microcorte queda suplido por las
baterías. Se garantiza el aislamiento de la red, por medio del
transformador separador existente en el cargador de
baterías. La tensión de salida la proporciona el
ondulador siempre, por tanto, se garantiza la
estabilización de salida, la estabilidad en frecuencia y
la ausencia de perturbaciones. No existe transferencia Red-Sai ni Sai-Red, puesto que es el
ondulador, quien está permanente trabajando y
suministrando energia a la
salida.

Existe también la posibilidad de BYPASS, (Fig. 1-A),
el cual debe garantizar, por redundancia, el suministro a la
salida en caso de fallo de red. La presencia ó
incorporación del Bypass no debe ir en detrimento del
poder de
sobrecarga del ondulador, puesto que no debe ser usual, la
intervención del mismo, en las sobrecargas de
conexión de los equipos informáticos, ya que en
caso de ausencia de Red, no se podría
conectar la carga, pese a tener las baterías en
condiciones. Como puede observarse en la figura, el conmutador de
la salida, esta normalmente en la posición "O", por tanto
el ondulador alimenta la carga y el control del
Bypass supervisa esta alimentación, en caso
de producirse alguna anomalía, el conmutador cambia a la
posición "R", será por tanto, la Red quien alimentará
a la carga en estas circunstancias. Cuando el control del
Bypass, observe restaurado el funcionamiento del ondulador,
ó haya desaparecido la anomalía que ha provocado la
intervención, devolverá la alimentación al
ondulador.

Es importante observar que, dado que el Bypass, se
comporta como sistema
redundante de seguridad, en la
intervención del mismo no debe perderse el aislamiento,
característica fundamental que debe aportar
un SAI ON-LINE, por tanto, el Bypass deberá incorporar
transformador-separador, para garantizar ésta característica durante su
intervención. Esta característica, es fácilmente
olvidada por algunos equipos, que consiguen reducidas
dimensiones, al incorporar técnicas de alta frecuencia.
Esta tecnología, la primera
históricamente en ser utilizada, es la que aporta mayor
grado de protección en su salida, ya que ésta, es
totalmente independiente de la entrada. Las condiciones de
trabajo extremas desde un punto de vista de red eléctrica, es
decir, referentes a la entrada, dependen de la concepción
del cargador de baterías, a los que actualmente ya se dota
de corrector de cos. de p, con lo cual se consume corriente
senoidal a la entrada, a la vez que se consigue bajar los niveles
de tensión de red, a los que
todavía se carga la batería. El ondulador,
construido generalmente con tecnología PWM y
semiconductores MOSFET o IGBT, aporta las características de salida. En cualquier
caso, ésta topología, la más segura y de
mayor grado de protección, es cara y voluminosa, lo cual
da paso a las siguientes topologías, cuya evolución tiende siempre a imitar las
prestaciones
de una configuración ON-LINE.

OFF-LINE

Parte del criterio de reducir costes, por ello la base
es proteger sólo en caso de necesidad, de tal forma que la
red alimenta a la
carga normalmente y tan sólo interviene el ondulador en
caso de fallo de red ó red
excesivamente baja o alta , mediante la acción del
conmutador C (Fig. 2). Podríamos decir, que la red
está controlada dentro de un intervalo de tensión
máxima y mínima, y por tanto la carga que estamos
alimentando, deberá soportar los límites de
tensión a los que interviene el equipo. Normalmente no se
produce un aislamiento entrada-salida y existe un inevitable
tiempo de
transferencia Red-Sai-Red. Dicho tiempo puede
llegar a ser muy corto (1mS), sin embargo durante este tiempo, son los
condensadores
de filtro de la carga quienes mantienen la
energía.

Como podrá observarse, existen los mismos bloques
que en una configuración ON-LINE, cargador de
baterías, baterías y ondulador, sin embargo se le
añade un bloque más, que es el supervisor de red,
elemento que permite detectar un posible fallo de ésta y
conmutar "C", para que sea el ondulador, quien pase a alimentar
la salida.

Bajo este criterio, el ondulador sólo
trabajará el tiempo de
descarga de la batería, apuran- dose hasta el
límite, las características de los semiconductores
de potencia. A su a
vez, la batería es cargada de forma lenta por el cargador,
cuando existen condiciones correctas de red. Queda a criterio del
fabricante, la elección de los límites de
dimensionado y temperatura de
trabajo de los distintos componentes, para conseguir un equipo
con una determinada fiabilidad-coste.

Conclusiones: Siendo la topología OFF-LINE, las
más económica y en muchos casos, suficiente, dista
de ser la más adecuada para realizar una protección
total, parámetros como aislamiento, tiempo de
transferencia y límites de protección por red
alta-baja, son normalmente subyugados a criterios
económicos. El límite normalmente más
conflictivo, es el punto de intervención, donde el
ondulador empieza a trabajar y por tanto a utilizar
batería, puesto que el equipo detecta la tensión de
red baja. El Sai OFF-LINE, es útil prácticamente,
sólo en lugares donde la red es estable y la
protección a realizar, es frente a cortes
momentáneos de suministro.

Variantes OFF-LINE

Tal y como se ha comentado anteriormente, pese a que la
topología OFF-LINE, es mucho más económica
que la ON-LINE, sus prestaciones y
características, distan de ser las
necesarias para realizar una efectiva protección de
sistemas
informáticos o críticos, sobre todo en lugares
proble-máticos, desde un punto de vista de suministro
eléctrico, es por ello, que se van introduciendo variantes
a la estructura
básica OFF-LINE, a fin de mejorar sus características técnicas y por tanto
prestaciones,
intentándolas acercar al ON-LINE a coste de OFF-LINE. Las
técnicas actuales, para reducir los tiempos de
transferencia, mantienen al ondulador en funcionamiento,
aún en condiciones de red correcta, a fin de intervenir
rápidamente cuando falla ésta, existen fabricantes
que nombran a esta estrategia con
nombres vistosos comercialmente, como "interactive" etc. pero no
representan ninguna ventaja, puesto que la estrategia es muy
común y extensamente utilizada. Comentaremos seguidamente,
algunas variantes de la topología OFF-LINE:

Boost

Consiste en ampliar el margen de trabajo en modo red,
con el fin de que la batería se utilize más tarde,
en cuanto a límite de tensión de red se refiere, de
lo que sería en un OFF-LINE convencional, donde
normalmente se interviene entre 180-190V de red (según
fabricantes), momento en que el Sai, considera a ésta
baja. Un equipo OFF-LINE boost, aporta un autotransformador, que
es activado, al detectar la red baja (180-190V), elevando
éste la tensión de red un porcentaje tal, que
permite a la salida situarse de nuevo sobre los 220V nominales.
Se consigue en definitiva una elevación o
"estabilización" en red baja y por tanto retrasando hasta
unos 165-175V la intervención del ondulador. La
aplicación es útil en zonas donde hay usualmente
bajas tensiones de red, sin embargo se mantiene la
limitación típica de los OFF-LINE,
protección básicamente frente cortes de
red.

Estabilizador

En la vía de red, se intercala un estabilizador,
de modo que la tensión de salida, proveniente de la red,
es estabilizada un cierto porcentaje, tanto por exceso como por
defecto, reduciendo pues, la variación de tensión
proveniente de red, previa los límites de
intervención del ondulador. Si al estabilizador, se le
dota de un transformador separador o de aislamiento, dispondremos
del equivalente en prestaciones,
más próximo de una topología
ON-LINE

IN-LINE

Es una nueva técnica, de conocimiento
reciente, cuyo origen es de una firma americana, quien lo
aplicó a equipos de elevada potencia, a fin
de mejorar la fiabilidad y expectativas de vida. Comercialmente
se utiliza como si de ON-LINE se tratara, por ello existen
marcas que al
ON-LINE auténtico lo nombran como "verdadero" o "doble
conversión". Originariamente, si está
correcta-mente construido, las prestaciones y
características que aporta, son
prácticamente de ON-LINE. El sistema se basa
en utilizar un ondulador reversible, capaz tanto de generar, como
de rectificar para cargar la batería. Manteniendo al
ondulador en marcha y variando la tensión y la fase
generada por éste, se logra cargar adecuadamente la
batería. Una etapa estabilizadora en la entrada, es
obligada, para mantener al ondulador en los límites
tolerables de trabajo como cargador y un elaborado filtraje
protegen al propio ondulador de picos de sobretensión,
provenientes de la red, que lo estropearían. Debe
prestarse atención, al aislamiento electrico que pueda o
no, incorporar el bypass.

Características eléctricas

Destacaremos a continuación algunas de las
características eléctricas
más importantes a tener en cuenta en un SAI.

• Referente al ondulador:
• Estabilidad de la tensión de salida en
  régimen estático. Indica la estabilidad de la
  tensión de salida sin perturbaciones de red ni
  variaciones de carga.
• Estabilidad en régimen transitorio. Indica la
  variación de la tensión de salida cuando se
  produce una variación rápida de red ó bien
  con variaciones en la carga.
• Distorsión armónica. Indica la
  distorsión que contiene la tensión de salida.
  Dicho contenido será función de la tecnología utilizada por el ondulador,
  siendo mucho más fácil entregar la misma
  distorsión en un ondulador que trabaje en PWM, que no en
  otro que opere con señal cuadrada.
• Factor de potencia
  admisible. (cos p). Indica el desfase tensión-intensidad
  que admite el ondulador. – Potencia de
  salida. Indicada normalmente en VA (pot. aparente), expresa la
  potencia
  nominal que puede entrega el ondulador, a través del
  factor de potencia, se
  puede conocer la potencia
  activa W, que puede suministrar el equipo. W=VA · cos
  p
• Factor de Cresta. El factor de Cresta, es el cociente
  de la división entre el valor de
  pico de la corriente demandada por el ordenador y el valor RMS o
  eficaz de la corriente. El factor usual de un ordenador es de 2
  a 3. El grave perjuicio que ocasiona este tipo de consumo, que
  se agrava cuantos más ordenadores se deben alimentar,
  debe ser soportado por la red eléctrica o por el SAI. La
  inclusión de correctores de cos p en los SAI, minimiza
  el problema hacia la red eléctrica, siendo el SAI quien
  proporciona la totalidad de energía de cresta, sin
  afectar a la red eléctrica. – Sobrecarga admisible y
  forma de protección. Indica las veces en que se puede
  sobrecargar el ondulador sin deterioro para él. Es una
  característica importante en sistemas
  ON-LINE , ya que es el ondulador quien debe soportar dicha
  sobrecarga, al conectar el ordenador ó la carga a
  proteger.
• Forma de onda. Existen diversas posibilidades en el
  diseño ó construcción del ondulador, con lo cual
  un SAI, puede entregar diversas formas de onda. Será un
  dato interesante el
  conocimiento de ésta, sobre todo en función
  del equipo informático que estamos alimentando y los
  armónicos generados.
• Estabilidad en frecuencia. Indica la variación
  en frecuencia que genera el ondulador, por tratarse de un
  generador, debe ser lo más cercana posible a la
  frecuencia de red.
• Referente al cargador de baterías (ON-LINE)
  ó al sistema
  (OFF-LINE).
• Tensión de entrada. Indica la tensión
  máxima y mínima tolerable por el SAI, será
  un dato importante la tensión de red a la cual
  todavía se carga batería. En sistemas
  OFF-LINE indicará la tensión de
  intervención del equipo y por tanto los límites
  de protección.
• Corriente de carga. Su control es
  muy importante para evitar un deterioro prematuro de las
  baterías. La corriente ideal es C/10, la capacidad en
  Amperios/hora divido por 10. El cargador debe ser capaz de
  mantener este máximo de carga sin descuidar la corriente
  que necesita la etapa onduladora en los modelos
  ON-LINE para seguir funcionando.

• Referente a las baterias
• Autonomía. Es el tiempo que
  podemos seguir alimentando a la carga, cuando no existe red
  ó ésta está por debajo de la
  tensión mínima, a la cual todavía se carga
  la batería. Debe medirse a potencia
  nominal .
• Tipo de batería y numero de éstas. Da
  una idea de las corrientes que circulan por el ondulador ,
  también del coste de cambio de
  acumuladores y su esperanza de vida.
• Referente al Bypass
• Bypass ó posibilidad de éste. Es la
  posibilidad de incorporar un conmutador que alimente a la carga
  desde la red, en caso de fallo del ondulador.
• Aislamiento eléctrico, cuando interviene el
  Bypass. Si el Bypass, no dispone de aislamiento,
  obligatoriamente una fase de entrada, está en permanente
  conexión, con una fase de salida, por tanto se
  está ofreciendo una vía inmejorable, para que el
  ruido o
  perturbaciones en modo común, lleguen al sistema que se
  debería proteger.
• Generales
• Tipo de ventilación, temperatura,
  rendimiento. Son valores
  indicativos de las pérdidas del equipo y del esfuerzo al
  que se somete a los semiconductores
  de potencia.
• Numero de avisos e indicaciones. Reflejarán la
  situación en la que se encuentra el equipo, y
  facilitarán su manejo. Son en definitiva una mayor
  comodidad al usuario.

La instalación eléctrica interior y
línea informática

Los problemas que
se pueden ocasionar en una instalación eléctrica
del interior de un edificio, bien sea industria,
oficinas o domicilio particular, son los mismos que los
anteriormente descritos para las líneas de distribución o transporte, y
aunque suelen ser de menor magnitud, por estar más cerca
del origen del problema, pueden ocasionar peores efectos. La
conexión o desconexión de cargas inductivas como
maquinaria, motores,
ascensores, equipos de soldadura,
compresores y
el entorno de zonas industriales o industrias en
particular, provoca este tipo de problemas, al
cual se le añade frecuentemente las dificultades de
regulación, por parte de la compañia
suministradora, debido al alto grado de variación en
consumo de los
mismos.

El criterio básico a tener en cuenta, en una
instalación informática, es la instalación de
una línea de suministro único al Sistema
Informático, denominada comunmente Línea Dedicada,
y que alimenta al sitema desde la acometida de la red
eléctrica (contadores), a fin de que ésta,
esté lo más exenta posible de los problemas de
índole interna antes mencionados. El conductor de Tierra, debe
formar parte de esta línea dedicada. Al final de
ésta línea y en función de la posibilidad de
ejecución de la misma, los problemas
descritos tendrán mayor o menor magnitud, la
solución o atenuación de los mismos se puede
realizar mediante diversos equipos, como son transformadores
de aislamiento, estabilizadores, acondicionadores de red o
SAI.

Sistema típico de cableado de un
edificio

En origen, la energía se transporta mediante un
sistema de
cableado de 5 hilos, 3 de los cuales son activos o Fase
(trifásica), y los dos cables restantes corresponden al
Neutro y Tierra.
Normalmente, los equipos utilizan un sistema de tres
hilos, correspondientes en Europa a una
Fase, Neutro y Tierra. Los
dos primeros transportan la energía y el tercero se
conecta a las partes metálicas de los equipos por razones
de seguridad. En
algunos países se distingue entre fase y neutro, mientras
que en Norte-américa, no se utiliza el neutro y los
cables que transportan energía, son ambos Fase. Dado que
se trata de corriente
alterna, no existe diferencia, desde un punto de vista
energético, entre el conductor Fase y el Neutro, ya que
ambos están aportando y retornando energía
periódicamente. La diferencia estriba, en que el conductor
de Neutro, está referenciado a Tierra. Nos
encontramos pues, con dos conductores referenciados a tierra,
la Tierra,
propiamente dicha utilizada como seguridad y el
Neutro, conductor de potencia no peligroso respecto a las partes
metálicas. Un ordenador y más concretamente su
fuente de alimentación, no distingue la presencia o
no del Neutro, por tanto la intercambiabilidad Fase-Neutro, no
debe ser origen de ningún problema. En cambio si es
importante tener en cuenta la Toma de Tierra.
Inicialmente, ésta debe derivar al terreno corrientes de
cualquier naturaleza, que
se puedan originar bien por defectos de aislamiento, bien por
causas atmosféricas, de carácter impulsional. La
incorrecta instalación de una Toma de Tierra, o una
degradación de la misma, aumenta la resistencia de
paso y por tanto disminuye su efecto protector, éste
defecto aplicado a Sistemas
Eléctricos u electrónicos, donde la inmunidad de
los mismos comienza derivando las corrientes de alta frecuencia
(parásitos y ruídos) hacia tierra,
provocarán una disminución de su atenuación
y por tanto serán más vulnerables a los
mismos.

Otro problema que puede surgir, es que la corriente de
fugas que circule por la línea de tierra, como
causa de un defecto en un aislamiento de una máquina o una
radiofrecuencia que se desvie a tierra en un
filtraje, antes de llegar a tierra se
inyecte a otra máquina o equipo y ello provoque problemas en
el funcionamiento del mismo, ello será más acusado
cuanto peor sea la resistencia de
paso a tierra. Dos
son los tipos de ruido
eléctrico más comunes en una instalación: .
Ruido en Modo
Común.- Es el ruido
eléctrico existente entre los cables que llevan
energía (fase y neutro) y la línea de Tierra.
Ruido de
Tierra.- Es le ruido que
aparece entre las tomas de tierra de varios equipos conectados a
la misma línea de tierra.

Algunos equipos y el grado de protección
ofrecido por los mismos.

Transformador de aislamiento

Equipado de pantalla electrostática o bobinado
mediante carrete separador, permite obtener una atenuación
importante de ruidos y parásitos. La atenuación de
éstos depende de la concepción y calidad del
mismo. No soluciona variaciones de tensión, cortes ni
microcortes, ni tampoco ruídos de línea de tierra,
dado que éste conductor no se puede interrumpir. Su
utilidad
estriba únicamente en la atenuación de ruidos en
modo común. Un transformador de aislamiento, completa las
soluciones
ofrecidas por una linea dedicada, no la sustituye.

Transformador ferroresonante

Disponen de un condensador en la salida, en paralelo con
bobinas secundarias, con lo que se proporciona una
realimentación magnética y se consigue una
estabilización de salida, esta técnica fue muy
empleada, (antiguos estabilizadores para T.V.), pero obtiene muy
poco rendimiento. La aplicación de este tipo de
transformador, usado para hacer frente a problemas de
regulación quedó en desuso, con la aparición
de los estabilizadores electrónicos.

Regulador de tensión,
Estabilizador

Ofrece soluciones
cuando el problema estriba en variaciones de red, sin embargo
depende en gran modo de sus características, tiempo de
respuesta y margen de regulación. Consiste en la
conmutación de diversas tomas de un transformador, a fin
de seleccionar la tensión de salida requerida. Pueden
incorporar un transformador de aislamiento, de modo que
solucionan a la vez el problema de ruidos, pero son incapaces de
solucionar los cortes, microcortes y las variaciones de
frecuencia de la red, puesto que no aportan autonomía.
Existen dos familias de estabilizadores, los ferroresonantes y
los electromagnéticos. Los primeros actúan por
saturación del núcleo del transformador . Los
segundos mediante conmutación de tomas.

Acondicionadores de red

Es la combinación de un transformador de
aislamiento y un regulador de red. Pueden por tanto ser
ferroresonantes o electromagnéticos. Logran buenos
resultados frente a variaciones y parásitos de red, pero
siguen siendo impotentes frente a cortes y variaciones de
frecuencia, en cambio su
coste empieza a ser importante.

Sistemas de alimentación
ininterrumpida (SAI's – UPS)

Son equipos que por su concepción
autónoma, permiten realizar suministro aún cuando
no exista suministro de red. Para ello incorporan
baterías, cargador de baterías y ondulador, la
finalidad de este último, es convertir la corriente
continua procedente de los acumuladores, en corriente
alterna, de iguales características que la red, pero
exenta de los problemas de
ruidos y variaciones que la afectan. Las prestaciones
más generales que deben aportar dichos equipos son:
-Aislar la carga que se alimenta de la red. -Estabilizar el
voltaje y la frecuencia de salida. -Evitar picos y efectos
parásitos de la red eléctrica. -Almacenar
energía en las baterías, las cuales la
suministrarán por un periodo fijo de tiempo, cuando
haya un corte de corriente. Ésta energía almacenada
permitirá llevar a cabo la salvaguarda de la información y el cierre normal del
ordenador.

De los requisitos y prestaciones
antes mencionados, se desprenden las topologías más
comúnmente usadas en la concepción de Sistemas de
Alimentación Ininterrumpida.

Diseño de un sistema de
protección integral

Para el diseño
e instalación de elementos ó equipos de
protección integral, deberemos conocer en primera
instancia la vulnerabilidad de los equipo a proteger. Recordemos
que los factores que solían afectar al correcto comportamiento
de sistemas
electrónicos, eran: Regulación, Transitorios,
Ruidos, Armónicos, Tierra y cortes de suministro. En
nuestro caso, el primero, cuarto y sexto, quedarán
resueltos mediante la aplicación de un Sai. El quinto
factor o Tierra, dependerá de la construcción de la misma, es recomendable
utilizar un Tierra exclusivo para informática ó equipos
críticos y otro para maquinaria. En función de la
calidad del
suelo, se
instalarán las piquetas suficientes para asegurar una muy
baja impedancia. Factor ruidos: Depende en gran medida de una
correcta instalación de los buses de datos y comunicación, en ningún caso deben
discurrir paralelos a líneas de suministro y deben tener
un buen apantallamiento, el cual estará a masa ó
Tierra, según el caso. Factor transitorios: Ya vimos la
naturaleza de
éstos y dadas las grandes magnitudes que pueden llegar a
alcanzar, no es suficiente la aplicación de un Sai, como
medida de seguridad
será necesario aplicar también Filtros
Supresores.

Filtros Supresores

Son elementos no lineales los cuales a partir de una
cierta sobretensión, bajan su impedancia, desviando, la
energía excedente hacia una línea de menor
impedancia, que la que presenta la carga ó equipo a
proteger. Un filtro supresor no es un elemento de
absorción sino de desvío. Bien es cierto, que
absorben parte de la sobreenergia, y por tanto deberá
tenerse en cuenta su capacidad de absorción, pero el
desvío de las sobrecorrientes, normalmente hacia una buena
conducción de Tierra, son en realidad la forma de
protección empleada. Veamos un caso típico, la
protección de un Modem, donde
se trata de proteger las entradas de señal, frente a las
posibles perturbaciones de la línea telefónica. En
primer lugar deberemos conocer la máxima sobretension
permisible del equipo a proteger, con ello elegiremos la
tensión de intervención del protector, la cual
deberá estar entre un 20% y un 30% por debajo de la
tensión máxima. En la conexión la fuente de
baja impedancia será la toma de Tierra y el elemento de
desvío será el supresor, la propia línea
telefónica actuara como impedancia en serie con el filtro,
limitando con su propia caída de tensión, la
energía que deberá disipar el filtro protector en
cuestión. En función de la magnitud previsible del
transitorio y la sobretensión admisible por la carga,
colocaremos uno ó varios elementos en cascada y
será interesante estudiar su ubicación, a fin de
aprovecharnos de la propia instalación eléctrica,
para absorber escalonadamente los fenómenos transitorios
(Ver figura anaexa). Si se realiza una instalación
escalonada, el criterio de instalación debe ser el
siguiente, supresores de alta velocidad y
relativamente baja absorción, lo mas cercanos posibles a
la carga a proteger, supresores de media absorción, en
puntos medios de la
instalación y protectores de alta absorción, puesto
que no conocemos la impedancia asociada que nos ofrece la
línea, en la entrada de la línea.

Rentabilidad de una red de supresores

Para justificar la instalación de una red de
supresores, deberemos conocer los costes o posibles costes de
averías provocadas por estos efectos, no debe olvidarse el
coste de no producción, mientras se efectúa la
reparación del sistema. En segundo lugar, deberemos
conocer el coste del supresor ó red de supresores
necesario. Veamos un ejemplo: El coste de la reparación de
un sistema es de 300.00 ptas, el coste de la no producción de 220.000ptas. La
instalación de supresores, necesarios es de 180.000 ptas,
si suponemos una amortización en 5 años, el coste
anual es de 36.000 ptas. Es evidente, que a pesar de la
aleatoriedad del fenómeno, el coste queda
justificado.

Conclusiones

La alimentación de un sistema
informático, debe efectuarse desde una línea
dedicada. Al final de esta línea, deberá instalarse
algún equipo o elemento de protección, siendo el
SAI o UPS el elemento que ofrece mayor grado de cobertura frente
a los problemas
antes mencionados.

La línea de transporte y
distribución

Los problemas de
la calidad de la
energía y los causados por su defecto, son consecuencia de
la evolución de la electrónica y más particularmente de
su integración. Con ello se incrementa la
exposición del usuario a perturbaciones eléctricas
y aumenta también la sensibilidad de los equipos. Es por
ello, que el suministro de corriente
alterna, suele ser inadecuada para alimentarsistemas
informáticos, pudiéndoles causar problemas de
pérdidas de datos y errores
de hard disk. Todos estos efectos se pueden agrupar en seis
fenómenos : -Regulación, Transitorios, Ruidos
eléctricos, Armónicos, Tierra y Cortes de
energía.

Trataremos seguidamente cada uno de ellos de forma
independiente, ya que la solución de uno no implica la
resolución del otro.

Regulación

Son variaciones lentas en la tensión ó
frecuencia, pudiendo durar desde algunos ciclos hasta algunas
horas. Distinguiremos tres fenómenos que implican a la
regulación: "swells" ó picos, son crecimientos
lentos de la tensión, pueden alcanzar valores
superiores al 20% de valor nominal
y durar segundos. Caídas de tensión de corta
duración "sags", son normalmente provocadas por arranque
de motores, ya que
éstos, en el arranque llegan a consumir hasta veinte veces
su valor nominal.
Caídas de tensión de larga duración
"brownouts", son provocadas por sobrecarga en la red, en un
área amplia. Aunque los equipos electrónicos suelen
tolerar bien los efectos de la regulación a corto plazo,
el efecto más inmediato es la reducción de la vida
útil de éstos, debido fundamentalmente a los
sobrecalentamientos generados.

Transitorios

Los transitorios son sobretensiones de corta
duración y elevadas corrientes. Se considera transitorio a
un fenómeno de duración inferior a 1mS y las
frecuencias involucradas van desde KHz hasta centenares de MHz.
El origen de los transitorios, según estudios realizados,
revela que un 35% es debido a fenómenos naturales
(relámpagos) y un 65%, a la conexión de cargas
reactivas (motores,
fluorescentes etc.). Otro origen de importancia son las descargas
electrostáticas "ESD", debido al uso de fibras
artificiales como moquetas, vestidos etc.. Un transitorio, puede
afectar de varias maneras, en un primer grado, un circuito
lógico puede recibir un transitorio, no ser destruido por
él, pero interpretarlo erróneamente como información, provocando por tanto un fallo
lógico. Una repetición del efecto en el mismo
circuito, puede destruirlo por sobrecalentamiento, con lo cual no
se hallarán las causas de la
destrucción.

Ruidos

El ruido
eléctrico, ocupa un rango de frecuencias similar al de los
transitorios, sin embargo éstos son de baja magnitud, pero
de larga duración. Un ejemplo sería la inducción en una línea de
transmisión de ondas de radio. Los
fenómenos de ruidosuelen provocar más errores de
funcionamiento, que daños físicos.

Armónicos

Son causa de la integración de múltiples frecuencias
fundamentales de las fuentes de
alimentación, suelen agravarse por el
consumo de
cargas alineales como fuentes de
alimentación conmutadas. Los
armónicos impares son los más frecuentes, siendo el
margen de frecuencias de 180 Hz hasta 1 KHz. Los problemas
más frecuentes que presentan los armónicos son
inesperados flujos en los sistemas
eléctricos, sobrecorrientes en los hilos conductores de
neutro y grandes pérdidas en los transformadores.
Los magnetotérmicos no alcanzarán tampoco, sus
prestaciones
habituales, produciéndose disparos prematuros. Para una
solución ó más bien una atenuación de
este tipo de problemas, cabe mencionar el sobredimensionado de
neutros, utilización de transformadores
de factor K, uso de disruptores de línea en lugar de
magnetotérmicos y filtros activos ó
pasivos. La utilización de Sai's, es también un
elemento a considerar, dado que suelen incluir un filtro activo,
para la transformación de cargas no lineales en
lineales.

Tierra

Dos efectos debemos considerar respecto a la toma de
tierra, el primero es de referencia, consiste en asegurar que
varios equipos se mantienen a la misma tensión; el segundo
es de seguridad,
respecto a descargas eléctricas y riesgos de
incendio. En ausencia de un tierra de referencia común,
ordenadores conexionados pueden verse afectados por fallos
lógicos y /o daños en las líneas de comunicación. La referencia a tierra, se
obtiene a través del cero de impedancia, dado por la red
eléctrica nacional, con ello la utilización de un
punto único de tierra es la mejor solución para la
equipotenciación de los equipos informáticos. En
las líneas de transmisión de datos, el
aislamiento eléctrico será la mejor
solución

Cortes de energía

Distinguiremos cuatro posibilidades, microcortes <1
ciclo, caídas > 1 ciclo, caídas
momentáneas < 1 min., caídas sostenidas >
1min. Las causas principales suelen ser, arranque de grandes
motores, defectos
en la línea o conmutaciones de la red, procedentes de la
propia compañía. En el caso de microcortes,
dependeremos de la característica de la fuente de alimentación (
tiempo de
reserva ), para que pueda afectar o no, al sistema
informático, ordenador ó equipo electrónico.
Los cortes ó caídas, son ceros de red de duraciones
mayores a 300 mS, llegando a provocar un paro total del equipo de
forma no controlada. Los microcortes, suelen afectar a las tablas
de localización de archivos y a las
memorias
RAM, un
típico error, es el de disco duro
ilegible. La única solución a este tipo de
problemas, reside en la utilización de Sai's. Presentamos
a continuación, una tabla resumen de distintos problemas y
soluciones:

Soluciones existentes

Existen diversas soluciones,
las cuales aportan distintos grados de protección, y que
en realidad forman parte de un proceso
histórico de la evolución de las tecnologías
electromagnéticas y electrónica. En la parte final de esta
documentación, trataremos de las soluciones
posibles a los transitorios, dado que implica una tecnología externa al
Sai, así como unas recomendaciones en la
instalación.

Transformador de aislamiento.: Equipado de
pantalla electrostática o bobinado mediante carrete
separador, permite obtener una atenuación importante de
ruidos y parásitos. La atenuación de éstos
depende de la concepción y calidad del
mismo. No soluciona variaciones, cortes ni microcortes. Su
utilidad
estriba únicamente en la atenuación de
ruidos.

Transformador ferroresonante.: Disponen de un
condensador en la salida, en paralelo con bobinas secundarias,
con lo que se proporciona una realimentación
magnética y se consigue una estabilización de
salida, esta técnica fue muy empleada, (antiguos
estabilizadores para T.V.), pero obtiene muy poco rendimiento. La
aplicación de este tipo de transformador, usado para hacer
frente a problemas de regulación quedó en desuso,
con la aparición de los estabilizadores
electrónicos.

Regulador de tensión, Estabilizador.:
Ofrece soluciones
cuando el problema estriba en variaciones de red, sin embargo
depende en gran modo de sus características, tiempo de
respuesta y margen de regulación. Consiste en la
conmutación de diversas tomas de un transformador, a fin
de seleccionar la tensión de salida requerida. Pueden
incorporar un transformador de aislamiento, de modo que
solucionan a la vez el problema de ruidos, pero son incapaces de
solucionar los cortes, microcortes y las variaciones de
frecuencia de la red, puesto que no aportan autonomía.
Existen dos familias de estabilizadores, los ferroresonantes y
los electromagnéticos. Los primeros actúan por
saturación del núcleo del transformador . Los
segundos mediante conmutación de tomas.

Acondicionadores de red.: Es la
combinación de un transformador de aislamiento y un
regulador de red. Pueden por tanto ser ferroresonantes o
electromagnéticos. Logran buenos resultados frente a
variaciones y parásitos de red, pero siguen siendo
impotentes frente a cortes y variaciones de frecuencia, en
cambio su
coste empieza a ser importante.

Sistemas de alimentación
ininterrumpida (SAI's – UPS).: Son equipos que
por su concepción autónoma, permiten realizar
suministro aún cuando no exista suministro de red. Para
ello incorporan baterías, cargador de baterías y
ondulador, la finalidad de este último, es convertir la
corriente continua procedente de los acumuladores, en corriente
alterna, de iguales características que la red, pero
exenta de los problemas de ruidos y variaciones que la
afectan.

Las prestaciones
más generales que deben aportar dichos equipos
son:

-Aislar la carga que se alimenta de la red.

-Estabilizar el voltaje y la frecuencia de
salida.

-Evitar picos y efectos parásitos de la red
eléctrica.

-Almacenar energía en las baterías, las
cuales la suministrarán por un periodo fijo de tiempo, cuando
haya un corte de corriente. Ésta energía
almacenada permitirá llevar a cabo la salvaguarda de la
información y el cierre normal del
ordenador.

De los requisitos y prestaciones
antes mencionados, se desprenden las topologías más
comúnmente usadas en la concepción de Sistemas de
Alimentación Ininterrumpida.

Autor:

Javier Ramos