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UPS INDUSTRIALES
Un eslabón esencial para la Industria 4.0
Por Equipo de Prensa Revista ElectroIndustria.
Una falla de energía puede llegar a paralizar una línea de producción, un proceso o incluso una planta. Por ello, las UPS (o fuentes de suministro ininterrumpido) cobran cada día más importancia, no solo para evitar cortes en el suministro eléctrico, sino también por la calidad, fiabilidad y capacidad de monitorización de la energía que se entrega.

En la actual era digital, donde la tecnología nos empuja hacia la llamada “Industria 4.0”, una de las principales características que define y diferencia a las UPS (sin considerar factores ambientales de trabajo y otros aspectos técnicos), es la capacidad de diagnóstico que estas puedan ofrecer.

La información que puedan entregar resulta vital a la hora de tomar decisiones y llevar a cabo acciones de mantenimiento predictivo, con el fin de eliminar posibles errores y obtener así la máxima eficiencia del equipo. “Debido a este gran volumen de datos a nuestra disposición, es imprescindible un medio físico de transmisión y qué mejor que el estándar Ethernet industrial. Ya existen UPS con comunicación Profinet, Ethernet IP, EtherCAT… y la tendencia nos muestra que gran parte de los equipos manejan estos protocolos que trabajan justamente sobre Ethernet”, explica Milton Rodríguez, Field Application Engineer de Phoenix Contact.

En ese sentido, el ejecutivo agrega que la electrónica asegura un excelente funcionamiento de estos equipos y entrega datos relevantes respecto al funcionamiento (tales como el tiempo de vida de una batería, estado de carga y tiempo de autonomía restante). Asimismo, permite saber cuáles han sido las fallas o puestas en servicio del sistema; la temperatura de los equipos y baterías; así como también el historial de eventos y fallas. También permite enviar comandos a un PC industrial para apagarlo de forma natural ante un corte de poder y darle instrucciones de qué hacer en estos casos (por ejemplo, cerrar un programa), controlar el “buffer time” o enviar correos en caso de una determinada falla, entre otros.

“Las UPS de hoy en día ya no solo respaldan e indican si se encuentra activa o no, porque eso es sencillamente muy básico; hoy todos estos equipos apuntan a una elevada capacidad de diagnóstico para entregar las herramientas necesarias al cliente para así obtener las mejores prestaciones de esta”, enfatiza Rodríguez.

De acuerdo con Fabián Hernández, Country Business Unit Manager de Siemens, dependiendo del uso o de la aplicación, las funcionalidades pueden variar en algunos aspectos. “No obstante, basándonos en el segmento de sistemas de control industrial para líneas de producción o máquinas industriales, las principales funcionalidades están enfocadas en soportar el complejo ambiente industrial, la instalación en tableros de control con espacio reducido, una autonomía acorde con las necesidades, y por supuesto, la conectividad a otros sistemas para hacer de este un gran sistema integrable e inteligente”.

Las UPS de última generación tienen características que las diferencian notablemente de las anteriores, asegura Rafael López, KAM Energía de KOLFF. “Actualmente, la mayoría de estos equipos son de tecnología online de doble conversión, con eficiencias superiores al 96%, y permiten una fácil conexión en paralelo de varias UPS para configuraciones de redundancia vertical N+1. Si son soluciones modulares, tienen conexión de módulos para redundancia vertical de hasta el 100% de la carga”, detalla.

Para los equipos modulares, el tiempo medio de reparación o de sustitución de un módulo es de cinco minutos y la extracción de los sistemas de potencia es en caliente y puede ser realizada por personal del usuario debidamente entrenado. “Algunos modelos permiten módulos de baterías extraíbles en caliente y la versión modular genera un aumento de la potencia por metro cuadrado, ayudando a mejorar el área física de un data center”, agrega López.

Además, como cuentan con un amplio rango de tolerancia de voltaje y frecuencia a la entrada, aportan una fácil conexión con grupos generadores. “En general, son compatibles con baterías de plomo ácido o de NiCd, y ya existen modelos específicos para trabajar con baterías de ion litio”, aclara. “La mayoría trae HMI local o a distancia, incorporan interfaz de comunicación, y control y monitoreo vía protocolos comerciales, distorsión de tensión a la salida para cargas lineales menor al 1,5 % y para cargas no lineales, menor a 3%”, añade.


Lugares e instalaciones

Las características industriales de una UPS son variadas y dependerán del área en la que se ubique el equipo. Por ejemplo, una UPS instalada en un navío claramente deberá soportar muchísimas vibraciones, golpes y altas temperaturas, asegura Rodríguez.

“De igual modo, en una planta de acero, los niveles de polvo (tierra o metal) en el aire son altos, por lo que afectarán los sistemas electrónicos. En la minería, estas máquinas suelen trabajar sobre los 2.000 m de altura, por lo que el derating pasa a ser un factor a considerar al momento de dimensionarlas. En las plantas químicas, existen agentes corrosivos en el aire que dañan los circuitos impresos de los equipos; para esos casos, también existen UPS especiales con una pintura que cubre y protege todas las partes electrónicas. Así también existen productos para ambientes húmedos o también para zonas explosivas. En fin, ambientes industriales hay en cantidades enormes, pero para casi todos ellos, encontraremos una unidad que se ajuste a ese requerimiento”, enfatiza Rodríguez.

Según agrega Hernández, la instalación más usual es en el interior de tableros de control, con lo que el requerimiento se enfoca a minimizar el uso del espacio, en donde normalmente no existe mucha holgura e idealmente se utiliza un montaje en riel DIN. “Esto significa que, al estar junto a los demás equipos de automatización industrial, las UPS deben cumplir las mismas normativas y certificaciones que el resto de los equipos industriales”.

Para minimizar el uso de espacio, hoy encontramos muchas UPS con sistemas de alimentación en un mismo equipo. “Esto significa que, por ejemplo, existen fuentes de poder con UPS integradas, que permiten brindar un servicio completo de entrega de energía en corriente continua (24 VDC), evitando usar grandes inversores, pero que además entregan el servicio de autonomía, segmentación de circuitos, protección electrónica y demás, con gestión de información, monitoreo, diagnóstico y alarmas”, enumera Hernández.

Entre las características ambientales y eléctricas que tienen generalmente los lugares donde se instalan las UPS industriales, López asegura que la temperatura para su instalación y uso está “entre 0 y 40 grados centígrados, humedad de 95% sin condensación, una altura de 1000 m.s.n.m. y una temperatura entre 20 y 25ºC para protección de las baterías”.


Novedades

Adicionalmente a las características eléctricas y de tamaño, una de las principales novedades en esta materia está dada por la integración a los sistemas de automatización e información, permitiendo que las UPS sean parte de una solución inteligente. “Ethernet y Profinet son la base mínima para la comunicación. A esto se suma diagnósticos y monitoreo en plataformas de control y automatización para hacer la ingeniería de proyectos completamente unificada, potenciándose con protocolos de comunicación como OPC UA. Esto, además de permitir comunicaciones estandarizadas, es capaz de integrarlo a plataformas de automatización de cualquier marca con la máxima seguridad de datos”, sostiene Hernández.

Coincidiendo con lo anterior, Rodríguez destaca que las UPS con interfaces con Ethernet permiten, por ejemplo, “tener todos los datos de nuestro sistema ininterrumpido de alimentación disponibles para llevarlos a un SCADA o un sistema superior mediante protocolos como Ethernet IP, EtherCAT y Profinet e inclusive guardar estos datos en una nube y verlos desde cualquier parte”.

Para López, el mayor avance de los últimos años es el sistema descentralizado paralelo en los sistemas modulares, que permite que no existan elementos comunes entre los módulos de potencia y que mejora la confiabilidad en 99,9999%. “La otra mejora es que tanto los módulos de potencia como los de baterías pueden ser extraídos bajo carga, lo que reduce el tiempo medio de reparación a solo cinco minutos”, explica.

Adicionalmente, agrega López, estos sistemas modulares permiten el uso del banco de batería como elemento común de la UPS (forma de conexión estándar) o como sistemas individuales conectados a cada módulo de potencia. “Si falla una batería, se limita el cambio a un determinado módulo de potencia, no a todo el banco de baterías”, aclara.


¿Cómo elegir?

Respecto al proveedor, López recomienda que cada usuario escoja una empresa que tenga taller de servicio técnico en el país, con personal especializado y certificado por el fabricante; y que cuente con stock de repuestos para servicio de reparación o sustitución de módulos. En tanto, Rodrí- guez cree primordial que al seleccionar una UPS, se contemplen factores como derating, ambientes y temperaturas de trabajo, y características de robustez eléctrica y mecánica, entre otros. “Recordemos que las UPS están para respaldar nuestro sistema de energía y hacerlo ininterrumpido; en otras palabras, son nuestros gestores de energía, por lo que no las podemos elegir a la ligera, ya que de estas dependerá que el sistema a alimentar funcione sin interrupciones”, enfatiza.

Finalmente, Hernández sugiere no solo buscar a proveedores confiables y de marcas reconocidas, sino también equipos que vayan mucho más allá de lo estándar. “Una falla en la alimentación de sistemas industriales provoca normalmente paradas de producción, por lo que los sistemas de energización son vitales para continuar con los procesos productivos y mantener los sistemas de seguridad activos”, remarca. “Hoy existe en el mercado la disponibilidad de nuevas tecnologías, en especial que permiten el diagnóstico y gestión de información de forma estandarizada. Estas consideraciones en la innovación tecnológica son los pequeños pasos que posibilitan a una compañía acercarse a la tan deseada Industria 4.0”.


UPS Especiales

Para cada ambiente industrial, existe una UPS que se ajuste a requerimientos y exigencias específicas. Aquí mostramos un ejemplo de algunas consideraciones que deben tomarse al momento de dimensionar la instalación de estas unidades.

Metalurgia: los niveles de polvo en el aire son altos, por lo que afectarán los sistemas electrónicos.

Minería: los equipos suelen trabajar por sobre los 2.000 m de altura, por lo que el derating pasa a ser un factor a considerar.

Industria Química: agentes corrosivos dañan los circuitos impresos de los equipos.

Agosto 2019
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