Información técnica sistemas con UPSs - Problemas de la energía comercial

Debido a que en nuestro medio comercial (caso Colombiano), se presentan innumerables e inesperados problemas de energía eléctrica, es importante conocerlos y tener presente la verdadera importancia de las UPS, ya que han sido diseñadas, no solamente para proteger los equipos conectados a ella ante un eventual corte de energía sino también para garantizar protección permanente ante cualquier tipo de problemas que puedan presentarse en nuestra red comercial.

Es así como se pueden presentar en cualquier momento las siguientes perturbaciones: subidas y bajones de voltaje (regulación de voltaje), variaciones de frecuencia especialmente cuando se trabaja con plantas eléctricas de emergencia, variaciones en la forma de onda, problemas de distorsión armónica THD (ruidos indeseables en la red eléctrica), sobrevoltajes, picos de voltaje, caídas de tensión (apagones parciales) y fallos en la alimentación.

1.1 Regulación de voltaje:

En nuestro medio comercial, encontramos variaciones significativas de voltaje, originadas por el constante encendido y apagado de equipos, especialmente si estos equipos son grandes (zona Industrial), sumado a que la distribución de la energía eléctrica se hace complejamente por una maraña de diferentes subestaciones que a su vez se encargan de continuar la transmisión y distribución por intermedio de las redes eléctricas y los transformadores, para finalmente recibir la energía en nuestro tablero general y cualquier toma eléctrica.

Lo anterior significa que si nos tomamos la tarea de medir el voltaje en cualquier toma eléctrica donde creemos tener 120 VAC, encontraremos que el voltaje no será el esperado sino que muy seguramente estará dentro de una ventana de variación de +/- 15 VAC, esta variación de voltaje puede no ser significativa, pero podemos tener por ejemplo a las dos de la tarde 95 VAC y 5 minutos más tarde un voltaje de 130 VAC, estas variaciones de voltaje son perjudiciales para cualquier equipo ya que se pueden interpretar como golpes que van deteriorando sus condiciones físicas y en el peor de los casos causando daños significativos a los componentes internos de los equipos y/o causando pérdidas de memoria y errores en los datos en el caso de los sistemas de cómputo y equipos de comunicaciones.

Es por esta razón que las UPSs con su tecnología on line de doble conversión explicada en el capitulo 3.6, nos garantizan un voltaje regulado, permaneciendo siempre el mismo valor de voltaje (120 VAC) todo el tiempo ya sea en condiciones normales o trabajando en baterías.

1.2 Regulación de frecuencia:

Para poder hablar de regulación de frecuencia debemos definirla como el número de veces que pasa una señal de energía eléctrica de 120 VAC durante un segundo, la energía viaja en forma alterna específicamente en forma de ondas senoidales que para el caso Colombiano es de 60 ciclos por segundo, es decir 60 ondas senoidales en un segundo pasan por el mismo punto y de manera constante.

La frecuencia está expresada en Hertz (Hertzios), en Colombia, la frecuencia es de 60 Hz y en el mundo se encuentran sistemas de 50 Hz y 60 Hz.

Las normas internacionales permiten una variación de frecuencia de +/- 3 Hz, fuera de estos valores, dicha variación de frecuencia repercute seriamente en los equipos ya que pueden aumentar o disminuir la velocidad de los equipos y al igual que las variaciones de frecuencia alteran significativamente el correcto funcionamiento de los mismos.
En cuanto a la variación de frecuencia está generalmente en condiciones normales de operación no se sale de los rangos de +/- 3 Hz, el problema se presenta cuando operan las plantas eléctricas de emergencia que trabajando irregularmente, pueden generar variaciones de frecuencia significativas.

1.3 Variaciones de forma de onda:

La forma de onda que deben recibir los equipos debe ser lo más senoidal posible, cualquier variación en esta forma de onda (señal) puede presentar al igual que la no-regulación de voltaje ni de frecuencia, daños significativos a los equipos.

Las UPSs Exide además de regular voltaje y frecuencia, genera una onda seno perfecta a través de la tecnología PWM (modulación de ancho de pulso)

1.4 THD, Distorsión de armónicas, ruidos en la línea eléctrica:

La forma de onda que recibe la máquina puede tener ciertos inconvenientes no deseados, que pueden ocasionarse por ruido en la línea eléctrica, interferencia de radiofrecuencia (RFI) e interferencia electromagnética (EMI) y otras causas, estos disturbios se pueden presentar a la puesta en marcha de Motores Eléctricos, relés, dispositivos controlados por motor, radioemisiones, radiación de microondas, arcos producidos por soldadores al arco, sistemas de encendido, falos de arcos, tormentas eléctricas lejanas.

Los problemas que pueden presentarse son: Error de los datos, datos destruidos, paralización de teclado, pérdida de datos almacenados, Paralización del Sistema.

1.5 Sobrevoltajes:

Perturbaciones transitorias de alto voltaje con Voltaje máximo rápido de 20.000 Voltios con una duración de 10 ms a 100 milisegundos, se originan por descargas atmosféricas (rayos), cambio de operaciones en las Subestaciones, fallos de electricidad y entrada súbita de energía y por descargas estáticas. Los problemas que pueden generar los sobrevoltajes son: pérdida de memoria, algunas veces irrecuperable (ó bastante costosa su recuperación), errores y pérdidas de datos, sobrecarga de componentes y en el peor de los casos accidentes humanos si no se cuenta con un adecuado sistema de puesta a tierra en las instalaciones eléctricas.

1.6 Picos de Voltaje:

Son picos transitorios (parásitos) originados por relámpagos (rayos), cambio de operaciones en las subestaciones eléctricas, fallos en la electricidad, descarga estática. Se presentan con voltajes máximos rápidos hasta de 6.000 V con una duración de 100 ms. a ½ ciclo, pueden generar pérdida de datos, quemado de tarjetas de circuitos.

1.7 Caídas de Tensión:

Son bajas en la energía eléctrica, apagones parciales y fallos de alimentación.

Los bajones de voltaje y perdidas en la alimentación, se producen en el encendido de equipos eléctricos grandes, encendido de motores grandes, o cuando se presentan arreglos en las redes o instalaciones eléctricas internas con el respectivo cambio de los conductores (cables) principales de alimentación, otra causa que puede generar este tipo de problemas es la sobrecarga de los circuitos al tener demasiados equipos conectados con el paso del tiempo, los fallos de alimentación se originan por desconectado del interruptor de circuitos, por fallo de distribución de la alimentación eléctrica y por fallos en la energía comercial.

1.7.1 Bajas en la energía eléctrica:

Se presentan voltajes inferiores del 80% al 85% de los voltajes nominales RMS para uno o más ciclos, sus efectos son la pérdida de memoria, errores en los datos, luces intermitentes, desconexión del equipo.

1.7.2 Apagones parciales:

Voltaje RMS en estado estable bajo valor nominal por un porcentaje relativamente constante, los efectos que pueden ocasionar estos apagones son el fallo de hardware prematuro ó la pérdida y alteración de datos.

1.7.3 Fallo de alimentación:

Condición de voltaje nulo permaneciendo durante más de dos (2) ciclos, pueden originar alteración en los archivos, daño al hardware, pérdida o alteración de datos.