Hoy en día las palabras: seguridad, medio ambiente, energía y competitividad se encuentran relacionadas y están incluidas en los temas de actualidad. El mantenimiento de los equipos, continua operación y disponibilidad de los mismos son algunos de los puntos característicos dentro de la competitividad industrial.
Puede parecer extraño que estos puntos puedan condicionar la competitividad de una empresa, pero lo hacen, si consideramos que el corte de operación que acarrea la falta de energía de un equipo crítico para la producción es importante para la empresa, estos puntos deben ser considerados para eliminar o reducir las pérdidas en el menor tiempo posible.
K-TRONIX S.A. DE C.V. ha desarrollado UPS’s Modulares con Grado de Protección Industrial de segunda generación, verdaderamente on-line, doble conversión, clasificados VFISS-111, con bypass estático. Con la opción de aislamiento galvánico (mediante la utilización de transformador) en la entrada y salida de UPS, así como en línea alternativa de bypass. El transformador a la salida del inversor y después del switch estático garantiza el aislamiento galvánico de los componentes electrónicos.
El Diseño Modular ofrece el mayor grado de seguridad y protección en aplicaciones críticas en el que la carga es alimentada permanentemente con calidad en la energía e incrementa la disponibilidad del sistema de respaldo debido a la importancia de la carga.
Concepto de Seguridad (Redundancia y Disponibilidad)
En el funcionamiento de un sistema modular con un módulo redundante, la carga se mantiene con la potencia del inversor si un módulo falla y se transfieren automáticamente a bypass únicamente en la falla de un segundo módulo. Si se requiere extra-seguridad el número de módulos redundantes pueda aumentarse a dos (o más).
Esta configuración es algunas veces referido como “N +1” o “N” + “n” sistema, donde “N” representa el número de módulos necesarios para alimentar la carga y “1” ó “n” significa el número de módulos redundantes o coeficiente de redundancia en el sistema. (Ver Fig. 1)
En la Fig. 2 puede observarse un ejemplo donde la carga de 80 kVA se encuentra repartida en tres unidades de 40 kVA (33% + 33% + 33%), permitiendo a dos módulos trabajar al 100% de la carga y a un módulo en Stand-By. Si un módulo UPS presenta una falla entonces éste automáticamente se auto-aísla de la carga crítica por inhibición de operación del switch estático del lado del inversor y la carga crítica podrá continuar siendo respaldada desde los módulos disponibles siempre que esto no exceda la capacidad disponible del sistema, evitando así un punto común de falla.
Donde el usuario NO tiene que invertir en dos equipos de la misma capacidad para obtener redundancia, ya que con sólo agregar un módulo a la carga total (Inversión de 120kVA) se obtendrá la redundancia N+1, representa un ahorro no sólo económico sino de potencia, espacio, disipación de calor, así como permite crecer respecto a sus necesidades (Escalabilidad).
Módulos Desmontables Seguros Un sistema de UPS modular que tiene que ser apagado manualmente o se tiene que poner en bypass manual para permitir la adición o eliminación de módulo, puede exponer la carga crítica a energía sin protección. Con esto en mente, la empresa K-TRONIX SA DE CV ha diseñado sus módulos UPS para ser “Enchufados en caliente” (Hot Swappable).
Un módulo es intercambiable en caliente si:
Se puede insertar o retirar el sistema de UPS sin:
* La eliminación de carga crítica
* La transferencia de la carga crítica a la red de la alimentación de CA Alterna.
* Se puede desconectar con seguridad eléctricamente de su sistema, usando conectores eléctricos de seguridad.
* Puede ser aislado del resto del sistema sin el riesgo de que un error humano puede causar daños en el módulo, el sistema o la carga crítica.
Gracias a esta característica, el diseño modular Hot-Swappable, los costos de mantenimiento y servicio disminuyen, para fallas como las indicadas inicialmente.
Tabla de Disponibilidad de Energía
La relación entre la disponibilidad de energía, redundancia y enchufado en caliente (Hot- Swappable) es sencillo de exponer usando la tabla de la Fig. 3, la cual categoriza los sistemas de protección de energía en los cuadrantes de acuerdo a qué tan bien se cumplen los requisitos de alta disponibilidad y redundancia así como de enchufado en caliente. A medida que más componentes en un sistema son convertidos en enchufado en caliente, el sistema se mueve desde el fondo hasta la parte superior de la gráfica, y como vayan los componentes convirtiéndose en redundante, este se mueve desde la izquierda a la derecha de la gráfica. Los asesores pueden elegir la solución más adecuada para la empresa, dependiendo de la necesidad de alta disponibilidad y la inversión que se desea realizar.
La disponibilidad de un sistema depende de los tiempos de fallas (MTBF) y más aun del tiempo que toma para reparar la falla (MTTR).
En sistemas de UPS modular, MTTR puede ser hasta 12 veces menor en comparación con un sistema UPS tradicional debido a que un módulo puede ser intercambiado de manera rápida sin hacer una interrupción a la carga, incrementando así una total disponibilidad de la UPS de 0.999999 (6 nueves).
La Figura 4 ilustra cómo un sistema MTBF y MTTR afecta la disponibilidad de dos sistemas que parecen similares, y como el MTBF de un sistema no-modular puede ser mayor que un sistema modular simplemente porque comprende de dos UPS en lugar de tres.
Si el MTTR de un no-modular y un sistema modular fueran iguales (ejemplo, de 6 horas) entonces el sistema no-modular tendrá la mayor disponibilidad (debido al valor alto MTBF).
Sin embargo el MTTR de un sistema modular es mucho menor a 0.5h y tiene un efecto positivo sobre la disponibilidad de un sistema.
Resumen
La Tabla de Disponibilidad de Energía y la Comparación de Disponibilidad de Sistemas ayudan a elegir el sistema de protección de energía correcto para aplicaciones que requieren alta disponibilidad.
Los UPS modernos modulares enchufados en caliente ofrecen beneficios reales en términos de la disponibilidad de energía contra los costos de inversión.
Los diseños de UPS propuestos por K-TRONIX son rentables, ya que son:
• Muy eficientes (más amigable con el ambiente)
• Eléctricamente más limpio (Baja Corriente de Entrada THD)
• Silenciosos
