3 Tipos de Sistemas de Energía Ininterrumpida UPS

Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI), en inglés uninterruptible power supply (UPS), es un dispositivo que gracias a sus baterías y otros elementos almacenadores de energía, durante un apagón eléctrico puede proporcionar energía eléctrica por un tiempo limitado a todos los dispositivos que tenga conectados. Otra función que se puede añadir a estos equipos es mejorar la calidad de la energía eléctrica que llega a las cargas, filtrando subidas y bajadas de tensión y eliminando armónicos de la red en caso de usar corriente alterna.
Los UPS (SAI) proporcionan energía eléctrica a equipos llamados cargas críticas, como aparatos médicos, industriales o informáticos que requieren alimentación permanente y de calidad, para estar siempre operativos y sin fallos (picos o caídas de tensión).

Las diferentes topologías de UPS proporcionan niveles específicos de protección de energía. Un UPS pertenecerá a una de estas tres topologías: espera, línea interactiva y doble conversión.

1. Topología Standby

Los Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (UPS) de tipo Standby, o en espera, representan la solución más elemental pero vital para la protección de equipos electrónicos. Estos sistemas son particularmente útiles para dispositivos como computadoras personales, infraestructuras de redes domésticas, dispositivos de impresión y digitalización, entre otros aparatos similares. Su implementación es crucial en entornos donde la continuidad y la protección de la energía son esenciales para la preservación de datos y el funcionamiento ininterrumpido de los equipos.

La funcionalidad principal de un UPS Standby se activa en el momento en que se detectan anomalías en el suministro eléctrico, tales como fluctuaciones en el voltaje o cortes totales de energía. Este tipo de UPS cuenta con un interruptor de transferencia que normalmente selecciona la corriente alterna (CA) de la red, que ha sido previamente filtrada, como su fuente de alimentación principal. Sin embargo, ante cualquier fallo detectado en el suministro eléctrico, el sistema inmediatamente se conmuta a una fuente alternativa compuesta por una batería y un inversor, asegurando así una transición suave y rápida que permite a los usuarios guardar trabajos en curso y apagar los equipos de manera segura.

El modo Standby es, por tanto, la topología más básica dentro del espectro de soluciones UPS. Su operación se centra en proveer energía de emergencia proveniente de baterías en situaciones de interrupción del suministro eléctrico, variaciones de voltaje, ya sean aumentos o disminuciones, asegurando así la protección de los equipos conectados. Diseñados específicamente para equipos de menor envergadura como electrónica de consumo, computadoras de gama de entrada, sistemas de punto de venta (POS), sistemas de seguridad y otros dispositivos electrónicos fundamentales, los UPS Standby ofrecen una solución eficiente y económicamente accesible para la mayoría de los usuarios domésticos y pequeñas oficinas.

2. Topología Línea Interactiva

Los UPS de línea interactiva ofrecen una solución avanzada para la protección de equipos electrónicos, combinando las características de un UPS fuera de línea/en espera con capacidades mejoradas de acondicionamiento de energía. Este tipo de UPS es capaz de corregir fluctuaciones menores de voltaje directamente, como bajas o altas de tensión, sin necesidad de recurrir al uso de la batería. Esto asegura una protección constante contra apagones, y variaciones de voltaje, manteniendo la energía estable y limpia para los dispositivos conectados.

A través de un diseño inteligente, el UPS de línea interactiva utiliza un autotransformador para ajustar automáticamente el voltaje de entrada a niveles seguros. En situaciones extremas, como cortes totales de energía o fluctuaciones severas, el sistema cambia instantáneamente al modo de batería para garantizar una alimentación ininterrumpida. El inversor del UPS, que está siempre en funcionamiento, no solo mantiene la batería cargada sino que también proporciona un filtrado adicional de la energía, reduciendo posibles interferencias y garantizando una salida de energía más pura.

Además, el diseño innovador de estos UPS elimina el inversor como un punto único de falla, permitiendo que, incluso en caso de fallo del inversor, la energía pueda seguir fluyendo hacia los dispositivos conectados. Esta configuración dual asegura una mayor fiabilidad y reduce el riesgo de interrupciones en el suministro eléctrico.

3. Topología de doble conversión

El UPS de doble conversión (online) se destaca por ofrecer una solución de energía ininterrumpida de alta calidad, garantizando una alimentación constante y segura para equipos críticos. Este sistema transforma la energía de CA a CC y luego de nuevo a CA, operando exclusivamente con una alimentación de CC aislada, lo que elimina cualquier tiempo de transferencia ante fallos en la alimentación de entrada. Es ideal para aplicaciones que requieren un alto nivel de protección, como centros de datos, servidores de alta gama, telecomunicaciones, almacenamiento de datos y equipos de red avanzados, protegiéndolos contra variaciones y distorsiones en la energía eléctrica.

A diferencia de los UPS en espera, donde la alimentación del inversor es secundaria, en los sistemas de doble conversión, esta es la ruta de alimentación principal. Esto significa que la energía siempre se está convirtiendo, primero de CA a CC por el rectificador, y luego nuevamente a CA por el inversor, asegurando que la salida sea constante y limpia. La presencia de una batería de respaldo conectada a la línea de CC permite que, incluso en ausencia de alimentación de entrada, los equipos permanezcan operativos sin interrupción.

Esta continua conversión de energía ofrece una protección superior contra todo tipo de problemas eléctricos, incluidos cortes de energía, variaciones de voltaje y distorsiones armónicas. Sin embargo, esta operación constante puede incidir en una menor fiabilidad de los componentes eléctricos en comparación con otros sistemas de UPS, debido al desgaste continuo. A pesar de esto, por su capacidad de mantener una salida de energía de alta calidad, es la opción preferida para proteger equipos esenciales en entornos críticos.

La Norma Oficial Mexicana recomienda el uso de fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS) como respaldo de seguridad para el sistema IPS en las ubicaciones médicas del Grupo 2 donde este último sirve de soporte vital equipo. La seguridad requerida ha sido proporcionada generalmente por generadores de reserva y baterías de equipos.
Sin embargo, las unidades UPS estáticas se utilizan con frecuencia para proporcionar respaldo de seguridad. El uso de UPS asegura que el suministro de respaldo esté continuamente disponible para cubrir una variedad de opciones de tratamiento. La siguiente figura muestra una disposición típica del suministro de UPS.