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El Verdadero Costo de Adquisición de un UPS

El Verdadero Costo de Adquisición de un UPS

Las baterías son el corazón de cualquier UPS y su costo de adquisición puede ser un asunto que no se entiende de manera adecuada.

En la actualidad los Sistemas de Energía Ininterrumpida (SEI ó UPS) menores de 10 kVA representan el mayor segmento de mercado de los UPS. Este segmento forma la inmensa mayoría de los UPS instalados a nivel mundial para aplicaciones en negocios, industria, laboratorios, cómputo,  telecomunicaciones y el hogar.

Para usuarios domésticos normalmente esto no representa un problema ya que todo lo que desean es un respaldo de energía suficiente para permitirles dar de baja las aplicaciones abiertas y cerrar el sistema operativo, pero para otro tipo de aplicaciones, los usuarios se enfrentan a una costosa curva de aprendizaje si adquieren un UPS sólo por precio. Antes de comprar un UPS el usuario debe de conocer los diseños básicos de estos equipos.

Diseños de UPS:

Existen 3 diseños básicos de UPS: fuera de línea, en línea interactivo y en  línea. Cada uno proporciona 3 diferentes grados de respaldo y acondicionamiento de la energía.

  1. Fuera de línea

El UPS fuera de línea es el más barato y únicamente proporciona respaldo básico de batería, y una limitada protección contra transitorios. La unidad es diseñada con un bajo costo en mente; en consecuencia, en modo de batería (cuando falla CFE) ni siquiera proporciona una forma de onda de salida senoidal sino más bien una salida “quasi-senoidal”, es decir, cuadrada muy distorsionada. Cuando la línea de CFE está presente, la salida del equipo es idéntica a la entrada sin ningún tipo de acondicionamiento eléctrico, esto es, con todas las perturbaciones eléctricas que ésta pueda traer.

  1. En línea Interactivo

Este tipo es muy similar al fuera de línea excepto, que tiene un circuito a base de un transformador con cambiador automático de “taps” que trata de mantener una burda regulación a la salida mediante saltos amplios y bruscos de tensión. Dependiendo del costo del equipo, en modo de batería la forma de onda de salida puede ser quasi-senoidal o, en algunos casos senoidal, Igual que en el caso anterior, la salida se conecta a la entrada  cuando la línea de CFE está presente sin ningún tipo de acondicionamiento eléctrico. Un UPS en línea interactivo de buena calidad cuesta mucho más que un equipo de línea interactivo básico. Este tipo de equipo es adecuado para aplicaciones no críticas de PCs o equipos similares.

  1. En línea

El UPS en línea de doble conversión es el mejor tipo de UPS disponible. Cuando la línea de CFE está presente, convierte la tensión de entrada de CA en tensión de CD con lo que se eliminan todas las perturbaciones de entrada; posteriormente, regenera una forma de onda de salida de CA senoidal totalmente nueva y limpia de   perturbaciones. Este proceso lo hace el UPS en todo momento, ya sea que funcione en modo de batería o con la línea de CFE. El UPS en línea actúa como un blindaje entre la línea comercial de CFE y el equipo a proteger. Es la mejor opción para cualquier empresa grande o mediana para aplicaciones en la industria, laboratorios, centros de cómputo y telecomunicaciones. El UPS en línea es el único que es compatible con plantas de emergencia ya que a diferencia de los otros tipos, elimina los cambios de frecuencia y caídas momentáneas de tensión típicas de plantas de emergencia. El UPS en línea incorpora un inversor para servicio continuo, por lo que permite la  conexión de bancos de baterías externos capaces de proporcionar horas de respaldo en casos de fallas prolongadas del suministro de CFE.

Generalidades de las Baterías

Las baterías son un asunto de vital importancia al momento de adquirir un UPS. Las oficinas de mediano y gran  tamaño cuentan con una cantidad considerable de unidades, por lo que el costo de adquisición puede ser un  concepto oneroso y no necesariamente bien evaluado.

En términos generales se puede asegurar que todas las topologías de UPS anteriormente mencionadas usan baterías selladas de plomo ácido de válvula regulada (VRLA por sus siglas en inglés), las cuales proporcionan la mayor densidad de potencia al menor precio. Otros tipos de baterías como las de litio-polímero son actualmente demasiado costosas. Hasta recientes desarrollos tecnológicos, la batería VRLA usada en un UPS tiene una vida típica de 3 a 5 años si se mantiene adecuadamente cargada y a 25°C. Ver Fig. 1.

Es importante mencionar que, la temperatura es el mayor enemigo de las baterías VRLA. Dado que afecta de manera perniciosa las condiciones adecuadas de carga de las mismas y reduce su vida útil. Según especificaciones de los fabricantes, una batería con vida promedio de 3 a 5 años operando a una temperatura ambiente de 50°C reduce su vida útil a menos de un año.

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Fig. 1 Tiempo de vida útil de baterías comerciales

  • Costo de Adquisición Baterías
    Con las consideraciones anteriores, podemos establecer que el costo de adquisición de un  UPS, está dado por el importe anual de depreciación mas el costo anual de mantenimiento (incluido el cambio de baterías esperado en la vida útil del UPS).
  • Caso real
    Una empresa de caminos de cuota en el sureste de EEUU requiere de muchos UPS para garantizar la correcta operación de sus casetas de cobro, para lo cual usa UPS con un promedio de 3 a 20 baterías VRLA c/u, lo cual le acarreaba costos de adquisición excesivos. Esta situación también se presenta en aplicaciones en la industria donde se utilizan decenas o centenas de UPS y el costo escondido del reemplazo de las baterías cada año y la mano de obra involucrada se convierten en una verdadera sangría de recursos. Irónicamente, un UPS que supuestamente se coloca para mejorar la confiabilidad del sistema que alimenta, puede convertirse en una pesadilla debido a su batería con vida promedio demasiado baja. Ver Fig. 1
  • Otras consideraciones
    Ciclos de carga/descarga: La vida esperada de una batería VRLA puede acortarse todavía más    debido a un número excesivo de ciclos de carga/descarga; los UPS fuera de línea y en línea interactivos pueden caer en esta situación si tienen que estar recurriendo constantemente al uso de la batería debido a variaciones importantes de tensión y/o frecuencia de la red de suministro eléctrico. Este no es el caso con los UPS en línea de doble conversión ya que estos únicamente usan la batería cuando la tensión de entrada está excesivamente baja o falla por completo. Como los UPS en línea cuestan más, los cargadores de baterías son de mejor diseño y por lo tanto mantienen mejor la condición de carga de las baterías, lo cual a su vez prolonga su vida útil.
  • UPS tipo rackmount:
    Por otro lado, el interior de los equipos montados en bastidor, contiene componentes que generan calor y pueden elevar la temperatura del gabinete a niveles demasiado altos. La mayoría de los UPS diseñados para uso en bastidor montan sus baterías internas directamente sobre la superficie inferior del chasis, por lo que conforme se eleva la  temperatura interna de los equipos montados, aumenta la temperatura de las superficies metálicas del UPS incrementando la temperatura de las baterías y reduciendo aún más su vida útil.
  • Almacenamiento adecuado:
    El almacenamiento adecuado del UPS es otro factor que puede afectar la vida útil de la batería; cuando el UPS se desconecta y no se usa por varios meses, la batería interna queda expuesta a una descarga debido a pérdidas internas, si duran más de 6 meses almacenadas pueden descargarse excesivamente, al extremo de ya no poder recargarse de nuevo, dando lugar a un cambio prematuro de baterías.
    Si se va a almacenar el UPS por largos períodos, es una buena práctica conectar el UPS en modo de recarga de baterías cada 4 meses para evitar este problema.
  • Reciclar o a la basura:
    Por último, después de reemplazar las baterías VRLA de su UPS, deshágase de ellas de acuerdo a las normas locales y federales aplicables. Las baterías VRLA están clasificadas como residuos peligrosos para la salud sin embargo, pueden ser totalmente recicladas por entidades autorizadas por la SENER.

Avances Tecnológicos en Baterías:
¡UNA OPCIÓN A CONSIDERAR!

La tecnología de las baterías VRLA está avanzando rápidamente y ya es posible encontrar fabricantes de UPS que ofrecen baterías de diseño  reciente que tienen una temperatura de operación más alta y una vida esperada de 10 a 12 años. Estas nuevas baterías no sólo reducen la cantidad de cambios de baterías durante la vida útil del UPS cuando operan a 25°C, si no que de acuerdo a las especificaciones de los fabricantes, tienen una vida esperada de 4 años operando a temperatura ambiente de 50°C. Ver Fig. 2. Una batería VRLA convencional operando a esta temperatura dura menos de 1 año. Ver Fig. 1.

Estas nuevas baterías son ideales para aplicaciones de alta temperatura, algunos fabricantes de UPS han dado un paso más y han aislado térmicamente las baterías dentro de un gabinete de plástico para de esta manera reducir la temperatura de operación y aumentar su vida útil.

Fig. 2 Tiempo de vida útil de baterías industriales

Hoy en día, prácticamente cualquier equipo electrónico está controlado por microprocesadores por lo que la selección de  un UPS en línea asegura el más alto grado de desempeño de su carga delicada y de protección contra la inmensa mayoría de perturbaciones provenientes de la red comercial de electricidad. Esto le asegura la mejor integración aún con los equipos más delicados y sensibles a perturbaciones del suministro eléctrico; también le proporciona una operación confiable y libre de preocupaciones de su carga delicada y le evita costosos intentos de prueba y error por ahorrar algunos dólares en la selección del UPS. En los casos de aplicaciones biomédicas, se puede detectar una mejora en la precisión de los resultados.

Al momento de comprar un UPS maximice el Retorno sobre la Inversión (ROI) comprando un equipo con baterías VRLA de 10 a 12 años de vida esperada.

Al decidir dónde colocar el UPS escoja una ubicación donde la temperatura ambiente sea lo más cercana a los 25°C, si el UPS va a ser instalado en un área donde la temperatura sea mayor, debe de programar los cambios de las baterías de acuerdo a las tablas del fabricante del UPS.

Piense que el UPS es la póliza de seguro de su carga delicada, mientras su equipo sea más delicado, la información más valiosa o el servicio más crítico, debe de escoger un UPS de mayor confiabilidad y desempeño.

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