Como
apoyo a la comprensión del tema, te ofrecemos una animación sobre el
funcionamiento interno de un UPS tanto con suministro eléctrico como con
una interrupción del servicio.
Figura 1.
Animación de funcionamiento interno de un UPS con suministro eléctrico
Figura
2. Animación de funcionamiento interno de un UPS con una interrupción
de corriente
Definición de UPS
UPS
proviene de la siglas de ("Uninterruptible
Power Supply") ó respaldo de energía in interrumpible. Sin embargo
el nombre mas utilizado es "No Break" que significa sin
interrupciones. Es un
dispositivo que se conecta al enchufe de pared, integra una circuitería
especial que permite alimentar un juego de baterías recargables internas
mientras suministra energía eléctrica a la computadora. En caso de que se
dé un corte de energía en el suministro de la red doméstica, las baterías
automáticamente continúan alimentando a la computadora por un cierto
periodo de tiempo, evitando pérdida de información.
Es importante mencionar que también existen UPS de gran tamaño capaces
de suministrar alimentación eléctrica simultáneamente a una gran
cantidad de computadoras, aires acondicionados, servidores y lámparas
para apagones en empresas.
Hay básicamente una subdivisión de los UPS:
+ SPS: significa ("Stand-by Power Systems") ó sistemas
de alimentación en estado de espera. Este tipo de UPS
detecta el fallo en el suministro de la energía eléctrica y
automáticamente activa la alimentación desde las baterías.
+ UPS on-Line: se encuentra constantemente alimentando al equipo
de cómputo a pesar de que no exista problema en el suministro
eléctrico, pero al mismo tiempo se recarga la batería.
Figura 3.
Imagen de un UPS marca Polux®, función Cold Start, protección telefónica y
de voltaje, para 900 VA.
Características generales del UPS
+ Se diseñó inicialmente para alcanzar a respaldar el trabajo que se está
realizando al momento que ocurre el apagón, posteriormente se le
agregó la capacidad de permitir seguir trabajando durante cierto
tiempo.
+ Dependiendo el modelo, permite conectar desde 1 hasta varias
computadoras.
+ Los hay para seguir trabajando en la computadora durante 15 minutos
hasta 270 minutos.
+ No están diseñados para conectar dispositivos de alto consumo de
energía como
impresoras láser ó
un
Plotter.
+ Algunos modelos incluyen un
regulador de
voltaje integrado, para evitar que lleguen sobrecargas de
energía a la computadora.
+ Opcionalmente puede tener un puerto para comunicarse con la
computadora y controlar algunas funciones por medio de
software.
+ Otra opción es tener un conector para protección de la línea telefónica ó el módem.
Partes que componen al UPS
Internamente cuenta con circuitos especiales y baterías para suministrar
energía eléctrica de manera automática a la computadora en caso de una
falla en la red de energía, externamente cuenta con las siguientes partes:
Figura 4.
Esquema de partes externas de un UPS.
1.- Panel de
botones: controlan la prueba de diagnóstico de carga y
encendido digital ("Stand By").
2.- Indicadores:
muestran si se encuentra funcionando desde la corriente alterna
del enchufe, utilizando las baterías de respaldo y encendido.
3.- Cubierta:
protege los elementos electrónicos internos y da estética al "No
Break".
4.- Entradas de
aire: introducen aire fresco al interior del UPS, ya que las
baterías tienden a sobrecalentarse.
5.- Encendido
mecánico: prende o apaga totalmente el suministro eléctrico al
UPS.
7.- Conectores
RJ45: suministra señal estabilizada para la red de datos.
8.- Ventilador:
expulsa el calor generado internamente y evita desgaste de
elementos electrónicos.
9.- Enchufes de
3 terminales: permite suministrar de electricidad estabilizada
a los equipos a conectar.
A.- Puerto:
se encarga de conectarse con la computadora y enviar información
como el nivel de carga, tensión, variaciones, etc.
B.- Cable de
alimentación: suministra de la electricidad a regular desde el
enchufe de pared.
Partes
externas de un UPS y sus funciones.
Conectores y puertos del UPS
Los conectores mas importantes son los destinados a la conexión de la
computadora, este conector consta de 3 patas
Fase: es el conector
encargado de alimentar al dispositivo.
Neutro: es el
encargado de retornar la electricidad utilizada.
Tierra: tiene la
función de desviar de manera eficaz la corriente en caso de una sobrecarga
en el línea eléctrica y evitar daños en los dispositivos.
También puede contar con un
puerto COM
y/o
puerto USB
para comunicarse con la computadora y poder visualizar
la carga disponible y otras funciones específicas de cada modelo.
Opcionalmente puede tener un puerto telefónico RJ11, para
protección de la línea telefónica ó módem contra alzas de voltaje y evitar
daños en los circuitos.
Figura
5.
Conector de alimentación de dispositivos.
Figura
6.
Puerto Serial COM y puerto USB
Figura
7.
Conector RJ11 para línea telefónica.
La clavija eléctrica de 3 terminales
Este conector es
utilizado para la protección de equipos electrónicos que manejan
transmisión de datos, por lo tanto son propensos a sufrir pérdidas de
datos en caso de descargas. Otro factor es que son equipos relativamente
caros y por lo tanto necesitan protección extra para evitar pérdidas
físicas.
La
configuración eléctrica de este conector está en función del enchufe, ya
que no se puede utilizar de manera directa en el enchufe de pared.
Tierra física: se
encarga de desviar la electricidad de manera directa en caso de una
descarga eléctrica y así evitar que se quemen los elementos electrónicos
internos.
Fase: es la
terminal encargada de suministrar la electricidad en la red eléctrica, por
lo tanto se encuentra en todo tiempo cargada y es la que da "toques". Esta
debe ser la ranura de menor tamaño, sin embargo una instalación mal
diseñada puede tener invertidas las terminaciones y provocar pérdida de
datos y hasta accidentes personales.
Neutro: es la
terminal encargada de retornar la electricidad ya utilizada por el
dispositivo hacia la red eléctrica, por lo tanto se encuentra sin carga y
no da "toques". Esta debe ser la ranura de mayor tamaño, sin embargo una
instalación mal diseñada puede tener invertidas las terminaciones y
provocar pérdida de datos y hasta accidentes personales.
Las clavijas también se pueden encontrar con la variante de un conector
girado 90°, muy utilizada en países de Centroamérica y que tiene la
ventaja de que no existe la posibilidad de conectar en forma incorrecta
las polaridades (siempre y cuándo la instalación eléctrica se encuentre
correctamente polarizada). Es importante mencionar que el conector
girado, puede variar de posición.
Figura
8. Clavija de 3 terminales y su variante
1.- Tierra.
2.- Fase
3.- Neutro
Figura
9. Enchufe de 3 terminales y su variante
1.- Tierra.
2.- Fase
3.- Neutro
Capacidades del UPS
Primeramente hay que definir las 3 variables de medida eléctricas que se
utilizan en las especificaciones de un UPS:
a) VA (Voltios Amperios): es una medida de consumo eléctrico.
b) Watts (palabra inglesa): es una medida de consumo eléctrico
equivalente al Vatio, utilizada en EUA y Latinoamérica.
c) Vatios (palabra española): es una medida equivalente al Watt muy
utilizada en España.
La capacidad de un UPS
viene especificada como VA, este valor nos va a ayudar para determinar la cantidad máxima de Amperes
que es capaz de suministrar el UPS.
Regla de conversión
de VA (Voltios Amperios) a (W) Watts
(Cantidad de VA) X (La constante
0.6) = Watts
+ Ejemplo: UPS marca Complet®, modelo Tulum, 1200 VA, 10 contactos, 60
min.
1.- Primero transformamos
los VA a un equivalente aproximado en Watts:
(1200 VA) X (0.6) = 720
W
2.-
Si un gabinete cuenta con una
fuente ATX de 300 W y su respectivo
monitor CRT indica 70 W, entonces tenemos
que:
300 W + 70 W = 370 Watts
3.- Se calcula el número de
equipos que puede alimentar el UPS en caso de un apagón:
720 Watts del UPS / 370 Watts de una computadora = 1.94 equipos (equivalente a casi 2)
Se dividen 60 min. de
respaldo por equipo / 1.94 equipos = ±30 minutos de respaldo
para los 2 equipos conectados. (este valor se va reduciendo conforme se
utiliza el UPS, debido al desgaste de las placas de las baterías.
Otros tipos de UPS -UPS de gran capacidad-
Figura
10. UPS industrial marca EATON®, modelo PowerWare 9390.
Para grandes organizaciones, dónde es
necesario mantener trabajando decenas ó cientos de equipos,
servidores,
Hub´s,
Switches,
cámaras IP,
escáneres, iluminación, aires acondicionados, etc. es
muy caro asignar un dispositivo de respaldo por máquina, por
ello es que se han diseñado UPS industriales con altas
capacidades, los cuáles permiten seguir ofreciendo alimentación
eléctrica mientras se toman medidas para mitigar la falta de
electricidad (apagar manualmente servidores, cerrar aplicaciones
críticas, terminar un proceso, etc.)
Estos UPS se encuentran instalados por personal especializado,
ya que están conectados a la red
eléctrica comercial, como a plantas eléctricas de emergencia,
por lo que tienen un amplio rango de protección eléctrica y
respaldo. Para dar una idea, un UPS industrial puede tener una
capacidad de 20 KVA a 160 KVA, pesar unos 600 Kg y alimentar 143
computadoras.
La forma de
conexión recomendada es:
Planta de emergencia / red
eléctrica comercial -----> UPS ------> Dispositivos a respaldar
Función Bypass en los UPS
Los UPS
de gran capacidad, tienen asignadas funciones más críticas que uno
doméstico, por lo que una falla puede provocar estragos considerables.
Imaginemos una situación en la que por alguna razón el UPS llega a
apagarse repentinamente debido a alguna falla, pero muchos dispositivos
dependen de el para seguir trabajando. Debido a que los UPS se instalan
de manera especializada por electricistas capacitados, no es fácilmente
desconectarlo de la red para reemplazarlo ó repararlo; para ello se
utiliza una función especial denominada Bypass (Evite), la cuál consiste
en una pequeña palanca o perilla que desconecta el paso UPS-Dispositivos
y conecta Red eléctrica comercial-Dispositivos, por lo que se puede
seguir trabajando, mientras se soluciona la falla.
Nota: Es importante mencionar que la función Bypass no evita que al
fallar el UPS, los equipos que dependen de él no se apaguen, sino que
solo permite que durante la falla, se puedan reestablecer las
operaciones, quedando los equipos susceptibles a los cortes normales de
la red eléctrica comercial, hasta que se resuelva la falla en el
UPS.
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