SAI (UPS) y grupo electrógeno

Cuando se utilizan juntos una UPS y un grupo electrógeno, la alimentación del grupo electrógeno debe ser compatible con la UPS. Si la frecuencia del grupo electrógeno fluctúa fuera de la tolerancia de la UPS, la UPS vuelve a las baterías; cuando se agota la autonomía de las baterías (por ejemplo, 5 minutos), las cargas se apagan aunque el grupo electrógeno esté funcionando.

Por este motivo, no basta con que la UPS y el grupo electrógeno sean adecuados por separado. La UPS cubre el corte en cero segundos, pero la autonomía de sus baterías es limitada. El grupo electrógeno suministra energía durante horas, pero tarda típicamente 10–15 segundos en entrar en servicio. Si van a funcionar juntos, el grupo electrógeno debe dimensionarse en función de la UPS y los ajustes de ambos deben ser compatibles.

¿Cómo funciona el sistema?

1. Se produce un corte de la red eléctrica. La UPS pasa a baterías sin retardo.
2. El tablero ATS detecta el corte y arranca el grupo electrógeno.
3. El grupo electrógeno se estabiliza en tensión y frecuencia. El ATS transfiere la carga al grupo electrógeno.
4. El rectificador de la UPS pasa progresivamente a la alimentación del grupo electrógeno. Comienza la carga de las baterías.
5. Cuando vuelve la red, el ATS transfiere la carga a la red. La UPS continúa sin interrupción.

¿Cuál debe ser la autonomía de las baterías?

En teoría, bastan unos segundos. En la práctica, no. El primer intento de arranque del grupo electrógeno puede fallar; el panel de control realiza un segundo y un tercer intento. Si se produce una alarma, alguien tiene que intervenir. Por ello, en los proyectos se suele elegir una autonomía de baterías de entre unos minutos y 10–15 minutos. En las instalaciones críticas, el tiempo objetivo figura en el pliego de condiciones del proyecto.

¿Cuántos kVA debe tener el grupo electrógeno para una UPS?

Para un grupo electrógeno, una UPS no es una carga cualquiera. En el cálculo intervienen:

• La carga que alimenta la UPS.
• Las pérdidas de la UPS: Rendimiento del rectificador y del inversor.
• La potencia de carga de las baterías: Tras un corte, mientras se recargan las baterías descargadas, la entrada de la UPS aumenta de forma notable. Es la partida que se olvida con más frecuencia.
• Los armónicos: El rectificador consume una corriente no lineal. La impedancia del alternador es mayor que la de la red. La misma corriente armónica produce en el grupo electrógeno una mayor distorsión de tensión.

Proporciones aproximadas comúnmente aceptadas según el tipo de rectificador:

Tipo de rectificador de la UPS	Armónicos de corriente de entrada (THDi, típico)	Potencia del grupo electrógeno / UPS (aproximada)
Rectificador IGBT (activo)	< 5 %	1,25–1,5 ×
Tiristores de 12 pulsos + filtro	~10 %	~1,5 ×
Tiristores de 6 pulsos, sin filtro	~25–35 %	2 × o más

Ejemplo: para una UPS de 200 kVA con rectificador IGBT, en la preselección se considera un grupo electrógeno de aproximadamente 250–300 kVA. En una UPS antigua de 6 pulsos de la misma potencia, este valor puede llegar a 400 kVA o más. Las proporciones son para la preselección; la decisión final se toma con los datos de los fabricantes de la UPS y del grupo electrógeno. Las cargas ajenas a la UPS (climatización, iluminación, bombas) se añaden por separado; consulte ¿Cuántos kVA debe tener un generador? y cálculo de potencia.

Problemas frecuentes en el sitio

La UPS pasa a baterías con el grupo electrógeno. Cuando se aplica carga al grupo electrógeno, la frecuencia cae brevemente. Si la tolerancia de entrada de la UPS está ajustada de forma estrecha, la UPS lo interpreta como «red defectuosa» y vuelve a las baterías. Solución: ampliar la tolerancia de frecuencia de entrada de la UPS y la ventana de sincronización del bypass de forma adecuada al grupo electrógeno, y utilizar un regulador electrónico de velocidad en el grupo electrógeno. Esta es la causa más habitual del caso descrito al principio.

Toda la carga entra a la vez. Si el rectificador de la UPS toma la carga de una sola vez, se produce en el grupo electrógeno una caída brusca de tensión y frecuencia. Solución: que el rectificador tome la carga de forma escalonada en unos segundos (walk-in / soft start). Si hay varias UPS, escalonar sus transiciones con unos segundos de diferencia.

La tensión oscila con carga baja. Los filtros de entrada de algunas UPS generan potencia reactiva capacitiva (en adelanto) con carga baja. Los alternadores tienen una capacidad limitada para funcionar con carga capacitiva; el AVR puede volverse inestable. Solución: conectar los filtros junto con la carga y comprobar la curva de capacidad del alternador.

La forma de onda de tensión está distorsionada. Con cargas con alto contenido armónico, la selección del alternador es importante. La excitación por imán permanente (PMG) o un sistema de excitación auxiliar ayudan a que el AVR funcione de forma estable con estas cargas.

Prueba: simule el corte

El sistema UPS–grupo electrógeno solo se pone a prueba con un corte real. No basta con hacer funcionar el grupo electrógeno sin carga ni con realizar por separado la prueba de baterías de la UPS. Procedimiento recomendado: abrir el interruptor de la red en un momento adecuado y seguir la cadena de principio a fin. ¿Pasó la UPS a baterías? ¿En cuántos segundos transfirió el ATS? ¿Aceptó la UPS la alimentación del grupo electrógeno o se quedó en baterías? ¿Qué ocurrió con la carga del grupo electrógeno al comenzar la carga de las baterías? ¿Se realizó sin problemas la retransferencia al volver la red? Si la respuesta a alguna de estas preguntas es «no lo sabemos», el sistema aún no ha sido probado. Durante la prueba deben anotarse la tensión, la frecuencia y los registros de alarmas de la UPS.

¿Dónde se aplica?

• Centros de datos: UPS para los servidores y, para el suministro de larga duración, generalmente grupos electrógenos redundantes.
• Hospitales: UPS para equipos médicos y sistemas de información, grupo electrógeno para toda la instalación.
• Telecomunicaciones, banca, control industrial y sistemas de seguridad.

Lista de verificación

• ¿Se conocen el tipo de rectificador de la UPS y su valor de THDi de entrada?
• ¿Se ha añadido la potencia de carga de las baterías al cálculo del grupo electrógeno?
• ¿La autonomía de las baterías supera con holgura el tiempo de entrada en servicio del grupo electrógeno?
• ¿Se han ajustado la tolerancia de frecuencia de entrada de la UPS y la ventana del bypass?
• ¿Está activada la función walk-in del rectificador?
• ¿Se ha escalonado la entrada en servicio de las distintas UPS?
• ¿Se ha comprobado el factor de potencia capacitivo con carga baja?
• ¿Se ha probado el sistema con un corte real, abriendo el interruptor de la red?

Siguiente paso

Una UPS y un grupo electrógeno se combinan de forma fiable cuando se evalúan conjuntamente los datos de ambos. Comparta el modelo de su UPS y los datos de carga con el equipo de Terex Diesel y determinemos juntos la potencia adecuada del grupo electrógeno: contáctenos.