Todo sobre UPS
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Los problemas de energía son la causa más importante de pérdida de datos, incluso más que los ataques informáticos
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El UPS es, posiblemente, la última línea de defensa entre un problema eléctrico y un equipo de cómputo, de ahí su importancia, pues podría ser la diferencia entre una pérdida de datos y la continuidad de los procesos sin percances en el negocio.
Qué son Su nombre significa, por sus siglas en inglés, Fuente de Poder Ininterrumpida (Uninterruptible Power Supply), aunque en México se ha acuñado el término no break para referirse indistintamente al mismo tipo de dispositivos. Son sistemas de respaldo eléctrico que operan con baterías para suministrar energía eléctrica a equipos electrónicos en caso de una interrupción del servicio comercial. Una vez que se produce un apagón, el usuario cuenta con un periodo limitado para guardar su información y realizar las tareas más urgentes, entre las cuales se encuentra el apagado del equipo en forma segura. Existen UPS diseñados para cubrir las necesidades de respaldo de cada tipo de usuario, desde una sola PC para trabajos escolares hasta un centro de datos completo.
Funciones De acuerdo con información proporcionada por Zigor, otras funciones adicionales de los UPS son: • Regulador electrónico de corriente (AVR) • Protección de las cargas contra sobretensiones y picos de voltaje • Protección contra alto y bajo voltaje, sobrecarga y cortocircuito • Protección de línea telefónica o red local informática contra picos • Monitorización mediante RS232, USB y/o por red local
Características Entre las características que se deben tomar en cuenta en un UPS están la potencia y la autonomía; la primera determina el tamaño y precio del UPS, mientras que la segunda (que depende también de la potencia) determina el tamaño y precio de la batería. Otras características a tener en cuenta son: • Margen de tensión de entrada • Margen de tensión de salida • Forma de onda de salida • Tiempo de conmutación • Factor de potencia de entrada y de salida
Diferencia entre regulador y UPS PSH Technology asegura que el regulador únicamente mantiene un voltaje dentro de un rango para el buen funcionamiento y seguridad de los equipos conectados a él, pero no proporciona energía de respaldo. Además, no todos los modelos de no break incorporan la función de regulador. El propósito del UPS con regulador integrado es el de proporcionar a los usuarios la protección total en el suministro de energía: regulación de voltaje, protección contra sobretensión y picos, así como caídas de voltaje.
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Equipos que protege un UPS Los no break están diseñados para proteger únicamente computadoras personales, servidores o equipos de telecomunicación o de audio y video, pero no pueden respaldar aparatos electrónicos o eléctricos con motor o con un alto consumo de energía, como refrigerador, plancha, secadora de pelo, horno de micro ondas, ventiladores, aspiradoras, aparatos médicos de precisión, impresoras láser, copiadoras, etcétera. Arturo Maqueo, ingeniero de Sistemas de APC-MGE, explica que los equipos que emplean motores o usan resistencias para generar calor presentan picos de mucho consumo de energía. “Un ejemplo en un ambiente de oficina son las cafeteras. Los administradores de sistemas a veces se dan cuenta que en vez de que el UPS esté a 50% de carga se encuentra a 70% y al hacer una inspección encuentran conectados cafeteras, frigobares u otros equipos ajenos al ambiente de TI. Esos aparatos meten ruido a las líneas y consumen la capacidad del UPS”.
Qué es la energía de respaldo Es la energía que suministran las baterías de los UPS o no break, una vez que es transformada de Corriente Directa (CD) a Corriente Alterna (CA), cuando se presenta una falla en el suministro de energía eléctrica de la red comercial.
Por qué es necesario un UPS o no break En opinión de Jesús Spamer Lyons, gerente de Ventas de PSH Technology, las constantes fallas de energía eléctrica (apagones, bajo y alto voltaje) en nuestro país se deben a la falta de mantenimiento de la red comercial, ya que ésta es muy antigua y está muy saturada, y ello ocasiona daños tanto al hardware como al software de los equipos de TI. De hecho, señala que 45% de las fallas se atribuyen al suministro de energía o sobrecargas y sólo 10% a daños provocados por tormentas.
Tipos de UPS Básicamente existen dos tipos: • UPS off line (fuera de línea) sin regulación, también llamado stand by. Maqueo, de APC-MGE, precisa que los modelos off line con regulación se conocen incluso como interactivos • UPS on line (en línea) o de doble conversión
UPS off line Zigor explica que éste es el más sencillo. Se compone de un bypass, a base de relé o de un semiconductor, un cargador, una batería y un inversor. Salvo algunas excepciones, es la arquitectura utilizada en los UPS económicos de menor potencia.
En funcionamiento normal, la energía pasa directa a la salida a través del relé o tiristores de bypass. Además, el cargador se ocupa de mantener cargada la batería. Adicionalmente este tipo de UPS proporciona un cierto grado de estabilización de tensión mediante un autotransformador con varias tomas conmutadas mediante relé. En caso de que la red se salga de los parámetros normales, el bypass se abre y el inversor se pone en marcha proporcionando tensión alterna a la carga. Por lo general, al tratarse de los modelos más económicos de las gamas de UPS, su salida no es senoidal, sino cuadrada.
En funcionamiento normal
En funcionamiento de emergencia
Ventajas: • Arquitectura sencilla y económica • Robusto y poco propenso a averías • Energéticamente eficiente, ya que casi todo el tiempo los únicos consumos son el mantenimiento de la carga de batería y la alimentación del circuito de control Desventajas: • Tiempo de conmutación: al producirse un fallo de red, la puesta en marcha del inversor no es inmediata, dejando la carga sin tensión durante unos milisegundos • Al estar en bypass como funcionamiento normal, no aísla a las cargas frente a ciertos transitorios o defectos de red
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UPS on line Zigor añade que en esta arquitectura, el inversor está funcionando continuamente por energía proporcionada por un rectificador cuando hay red o por la batería cuando ésta falla. La batería puede ser cargada directamente por el rectificador principal o mediante un cargador separado.
En funcionamiento normal, la energía se rectifica y filtra y el inversor se alimenta del bus de continua, proporcionando tensión a la carga. Paralelamente, la batería se carga o mantiene su carga directamente del bus o a través de un cargador separado. En caso de que la red se salga de los parámetros normales, la batería es la que proporciona tensión a bus de continua. Mientras, el inversor sigue funcionando sin diferencia respecto a la presencia de red. En estos UPS el inversor proporciona tensión senoidal.
En funcionamiento normal
Funcionamiento de emergencia
Ventajas: • Confiable: al ser el inversor quien siempre proporciona energía a la carga, cuando falla la red no hay ninguna perturbación ni corte en la tensión suministrada a la carga • Mejor aislamiento de las perturbaciones: el inversor proporciona una onda senoidal estable y de baja distorsión, sean cuales sean las condiciones de la red Desventajas: • Es más complejo que el interactivo y, por lo tanto, tiene un mayor valor • Por lo general, el bus de continua no tiene corriente suficiente para que el inversor proporcione la adecuada tensión, por lo que estos equipos suelen tener un transformador a la salida que añade tamaño, precio y peso al equipo • Al estar realizando permanentemente una doble conversión de energía, las pérdidas son mucho mayores que en los modelos off line.
Otra forma de clasificar a los UPS es en función del número de fases de entrada y salida: • Mono-Mono o simplemente monofásicos • Tri-Mono con entrada trifásica y salida monofásica • Tri-Tri o simplemente trifásicos • Mono-Tri, aunque no es una configuración habitual en el mercado
Qué es la carga y cómo calcularla Para Gerardo Roldán, gerente de Ventas en Exigo Technology, es todo equipo electrónico alimentado por medio de una energía confiable (UPS) y se divide en crítica (aquella que no se debe dejar de alimentar porque es vital en un proceso) y la no crítica (que puede dejar sin alimentación porque no es indispensable). Para calcular la carga y conocer el UPS necesario se deben sumar los watts de todos los equipos.
Tiempo de transferencia PSH explica que es el tiempo que tarda en proporcionar energía de respaldo cuando se presenta una falla en el suministro de la red comercial y se mide en milésimas de segundo. “Cuando se produce una interrupción eléctrica, los UPS del tipo interactivo se demoran un breve tiempo durante el cual el equipo protegido se queda sin alimentación, no así los no breaks online. A ese lapso se le llama tiempo de transferencia”, indica Spamer. Cuando se trata de equipos de cómputo convencionales este tiempo puede no ser de relevancia; sin embargo, para aplicaciones de alta disponibilidad como centros de datos, aplicaciones médicas, telecomunicaciones, antenas de transmisión satelital, VoIP, servidores de gran tamaño, etcétera, resulta indispensable un retraso de cero milisegundos. De acuerdo con Spamer, de PSH, otra clasificación de los UPS es el tiempo de transferencia: • UPS stand by: Está en espera de una falla de energía para hacer la transferencia a las baterías y que empiece el respaldo (el tiempo de transferencia que soporta un CPU es de 7 ms, aproximadamente). • UPS on line: No hay tiempo de transferencia (la energía la proporcionan las baterías).
Tipo de onda Otra característica de los UPS es el tipo de onda que entregan, la cual puede ser de tres tipos: senoidal, cuasisenoidal y cuadrada. La electricidad que distribuyen la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y la Compañía de Luz y Fuerza del Centro tiene una onda senoidal; sin embargo, cuando la energía proviene de un UPS de los llamados stand by o fuera de línea, la onda resultante es una onda cuadrada. González, gerente de Soporte Técnico y Capacitación de Tripp Lite México, afirma que para los equipos electrónicos es transparente este cambio; es decir, no tendrán dificultades ni cambios aparentes en su operación; no obstante, cuando se requiere de tiempos prolongados de respaldo (de una hora en adelante), la onda cuadrada generará mayor estrés para los componentes, los cuales se calentarán más. Maqueo, de APC-MGE, comenta que “si se tiene una onda senoidal a la salida del UPS, el equipo electrónico operará mejor”. Asimismo, el directivo apunta que hay equipos que pueden simular las ondas senoidales para acercarse lo más posible a la electricidad entregada por los proveedores comerciales. A este resultado se le conoce como ondas cuasi-senoidales y podrían describirse coloquialmente como ondas que simulan la senoidal por medio de líneas escalonadas.
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González añade que los equipos que entregan onda senoidal no tienen el problema del tiempo de transferencia, por lo que se consideran de un mejor suministro. En un equipo interactivo de buena calidad, el tiempo de transferencia típico debe ser de entre dos y cuatro milisegundos. El directivo aclara que “las fuentes de poder de cualquier PC deben soportar al menos 14 milisegundos sin energía antes de apagarse”. Por su parte, Spamers menciona que en función de la forma de onda qe proporcionan, los no break se dividen en: • UPS de onda cuasisenoidal: que son equipos personales, de hasta 2kVA • UPS denonda senoidal: para servidores y centros de cómputo de 3kVA y superiores
Capacidad de la batería Luis González señala que un punto importante a tomar en cuenta al elegir un UPS es la capacidad de la batería, la cual se expresa en miliamperes por hora (mAh) y determina la cantidad de energía que el equipo puede almacenar. De este modo, es posible encontrar dos equipos de la misma capacidad en VA pero con tiempos de respaldo distintos, esa diferencia la determinará la capacidad de la batería. Para dar protección a una computadora (CPU y monitor) se requieren 500 a 600 VA, sin considerar impresoras, ya que su consumo es superior al de ésta. Para dos PC se necesita un UPS de 1 kVA (500 VA por cada equipo) y 2 kVA son suficientes para una PC con impresora de inyección de tinta. Según el diseño de la instalación eléctrica y a la sumatoria de watts de todos los equipos de un sistema se requerirán no break de más capacidad, hasta llegar a 6 a 20 kVA para corporativos, mientras que para procesos industriales, como plantas de inyección de plásticos u otras industrias, se necesitan UPS de 400 kVA o más capacidad.
Protector de línea Se trata de un conjunto de componentes dentro del UPS que evitan que un problema de energía dañe la linea telefonica o el cable de TV coaxial. También existen en el mercado dispositivos y barras multicontactos con jacks para este fin.
Aspectos a evaluar al comprar un UPS En opinión de Spamer, la adquisición de un UPS no debe limitarse a la capacidad de la batería que ofrece el fabricante, sino que es importante consultar las especificaciones técnicas, sobre todo el factor de potencia (fp). Otras especificaciones que deben tomarse en cuenta son los watts regulados, la supresión de picos, la eficiencia de operación, el bajo nivel de ruido, el software de monitoreo y las certificaciones de seguridad NOM y/o UL.
*Los valores expresados son promedios estimados de consumo y pueden variar dependiendo la marca y el modelo de cada equipo. ** Fuente: Recopilación de varios fabricantes de UPS proporcionada por PSH Technology.
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