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Sistemas UPS para aplicaciones industriales críticas

Seleccionar adecuadamente el equipo a usar para dar respaldo a una aplicación crítica industrial es una tarea que debe ser llevada a conciencia, teniendo en cuenta varios parámetros fundamentales.

Existen básicamente dos tipos de equipamiento de respaldo de energía: el llamado “comercial” o genérico, de uso en centro de datos, telecomunicaciones, etc., y el “industrial” o de servicio crítico industrial, empleado básicamente en ambientes de proceso (minería, gas y petróleo, generación eléctrica, entre otros).

Encontrar equipos “comerciales” usados en ambientes “industriales” es muy común, ya que entre el 95% y el 97% de todas las aplicaciones de respaldo de energía corresponden al tipo “comercial” y por lo tanto, la cantidad de información, documentación, normas, fabricantes, etc., es abrumadoramente mayor en el primer tipo respecto del segundo.

Si bien desde el punto de vista funcional, ambos tipos de equipamiento son equivalentes, hay una infinidad de cuestiones técnicas que diferencian unos de otros. Seleccionar adecuadamente el equipo a usar para dar respaldo a una aplicación crítica industrial es una tarea a ser llevada a conciencia, teniendo en cuenta básicamente los siguientes parámetros:

Ambiente donde funcionará el sistema de respaldo.

Riesgo emergente de una salida de servicio.

Vida útil esperada del sistema de respaldo.


Cómo seleccionar la mejor solución

Una adecuada selección implica que sea la solución más económica en el largo plazo para sus proyectos de alimentación a procesos críticos. Entre las principales características de los diseños industriales, podemos mencionar:

• Mass Customization: Los sistemas y equipos se fabrican según cada caso en particular. Estas características propias de cada proyecto son muchas y pueden abarcar desde la capacidad de corriente de falla de los interruptores de entrada y salida, hasta el tipo de pintura a utilizar, pasando por los factores específicos a usar en el cálculo de autonomía del banco de baterías.

A veces, al usar una UPS “comercial”, esta no tiene las tensiones de entrada y de salida adecuadas para la aplicación y, por ende, se ven obligados a intercalar transformadores adaptadores tanto a la entrada como a la salida. Una de las desventajas de agregar un transformador adaptador a la salida, es que aumenta la impedancia de cortocircuito del sistema, incrementándose el tiempo de actuación de las protecciones aguas abajo.

Este efecto es conocido como “brown-out”. Además, al incluir un transformador adaptador a la entrada, seguramente se usará un transformador estándar diseñado para corriente senoidal, cuando en realidad la corriente de entrada del UPS es pulsante debido a la existencia del rectificador. Esto trae aparejado un sobrecalentamiento del mismo y una reducción de su vida útil, entre otras consecuencias negativas.


• Condición de servicio: Los sistemas para aplicaciones industriales se fabrican específicamente para condiciones de servicio hostiles. Esto implica grandes variaciones de temperatura, ambiente polvoriento, húmedo, o bien con interferencias electromagnéticas producidas por otros equipos instalados en las inmediaciones y conectados al mismo transformador de alimentación.


• Expectativa de vida útil: Los sistemas de respaldo están diseñados del mismo modo que el resto de los componentes de esta aplicación típica. Es decir, en caso de los sistemas que nos ocupan, las inversiones se piensan para más de 10 o 20 años. Los sistemas “comerciales”, por el contrario, están diseñados para no más de 5 o 7 años para luego caer en obsolescencia por falta de repuestos o de servicios.


• MTBF: Hay que tener en cuenta que tanto los sistemas “comerciales” como los “industriales” muestran el mismo valor de Tiempo Medio Entre Fallas (MTBF), en el orden de las 100.000 a 150.000 horas. Sin embargo, mientras los primeros se refieren a tiempo en condiciones de un ambiente de “informática”, los segundos lo hacen para un ambiente “industrial”.


• Retrocompatibilidad: Muchos fabricantes de componentes como relés, capacitores o circuitos integrados, descontinúan sus productos por razones obvias y los reemplazan por otros. Estos componentes son usados dentro de los UPS en las placas de control y otros componentes.

Esta diferencia de tiempo en la expectativa de disponibilidad en el mercado debe ser tomada en cuenta por los fabricantes de equipos industriales, cuyos equipos se deben mantener en operación por 15 o 20 años, más allá de la no disponibilidad de un componente en particular. Esto se resuelve, por ejemplo, rediseñando la placa en cuestión para alojar el nuevo componente, pero manteniendo la misma forma y conexión de la parte original, siendo entonces un proceso totalmente transparente para el cliente. Es muy común encontrar en una especificación técnica de un sistema industrial la exigencia de mantener disponibilidad de partes de repuestos por un mínimo de 20 años.


• Mantenimiento mínimo: Estos equipos están pensados para requerir una intervención mínima por parte del personal de mantención. Típicamente se hace un mantenimiento programado cada cinco años de uso, en que se reemplazan partes electromecánicas como ventiladores o coolers.


• Documentación: Tanto la ingeniería como la documentación que la respalda deben ser abiertas y permitir la participación del cliente, para asegurarle que todos sus requerimientos han sido cumplidos. Por contrapartida, la filosofía de los fabricantes de equipos “comerciales” es totalmente contraria a esto, privilegiando la producción masiva para poder así minimizar y abaratar los procesos de fabricación.


• Capital intelectual: Cada vez más las empresas focalizan su capital humano a lo central en su negocio: su proceso productivo. Esto redunda en la necesidad de poder contar con “socios tecnológicos”, más que en meros “proveedores” para utilizar sus conocimientos y habilidades. Los fabricantes de equipos y sistemas industriales, conscientes de tal necesidad, siempre disponibilizan para sus clientes a sus expertos en temas técnicos propios de los sistemas de respaldo, como: diseño de transformadores, conmutación en alta potencia, cálculos térmicos, etc. El tener la seguridad de contar con estos conocimientos es crucial para la selección de una solución confiable en el largo plazo.


Por Fernando Gariazzo, Gerente de Ventas en Ceskat Systems S.A., empresa del grupo Soltex. / central@ceskat.cl
Septiembre 2018
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