Salicru,

Los sistemas modulares ofrecen configuraciones desde pequeñas capacidades hasta grandes sistemas de varios cientos de kVA, adaptándose a diferentes tamaños y necesidades de los centros de datos (CPD).

Es fundamental mantener el desarrollo económico, por lo que es necesario implementar acciones enfocadas en prevenir el derroche de energía, reducir la dependencia de los combustibles fósiles, fomentar el uso de fuentes de energía renovable y mejorar la eficiencia. En cuanto a este último aspecto, la Agencia Internacional de la Energía prevé que para 2030 la eficiencia energética debería duplicarse en comparación con los niveles actuales.

Los Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI/UPS) garantizan la continuidad del servicio y optimizan el consumo energético. En este nuevo paisaje energético, es decir, el conjunto de prácticas, tecnologías y estrategias que determinan cómo se produce, distribuye y consume la energía dentro de los CPD.

¿Pero por qué el rendimiento de un SAI no es del 100%? El diferencial es el consumo tanto del mecanismo rectificador como del inversor, sus dos principales componentes. El primero es el encargado de convertir la corriente alterna de entrada a continua, y permite la limpieza y el almacenamiento a baterías. El inversor (u ondulador) reconvierte la electricidad continua a alterna, proporcionando siempre una salida estable e ininterrumpida. Por tanto, cuanto mejor y de más calidad son estos componentes, más alta es su eficiencia y menos pérdidas de energía tiene el equipo.

La electrónica de potencia sigue incorporando tecnologías día a día que aumentan su eficiencia, como el uso del carburo de silicio (SiC) en los semiconductores que forman parte de los componentes de sus equipos, teniendo así menos pérdidas de energía, mayor velocidad de conmutación, mayor eficiencia, menos disipación de calor, tamaño más reducido, menor peso y mayor estabilidad a alta temperatura.

Ventajas del SAI de baja distorsión
Como fuentes de inyección de corriente de armónicos, los SAI antiguos y de baja gama tienen su influencia negativa. Incluso en los diseños básicos en los que se corrige el factor de potencia de entrada (cercano a 1), no siempre se ocupan de la minimización de los armónicos de corriente de entrada. Para SAI de más potencia, las soluciones electrotécnicas, como los filtros pasivos y los rectificadores de multipulso, hacen su trabajo a la potencia nominal, pero tienen los mismos inconvenientes presentados anteriormente: no realizan ninguna corrección fuera del punto de trabajo, tienen pérdidas de eficiencia, tamaño y peso.

En cuanto a la propagación de armónicos a la instalación, otro aspecto importante es la distorsión de la tensión de salida generada por el SAI. Los básicos y los de más potencia con transformador pueden generar THDv (distorsión armónica total de tensión) de salida, que puede superar fácilmente el 10%, amplificando en algunas cargas los armónicos de corriente, con efectos adversos como la pérdida en los conductores, el efecto pelicular o las resonancias, por ejemplo.

En la actualidad, los SAI trifásicos modernos ya incluyen tecnología de última generación, un potente control digital y una topología adecuada para superar los mayores retos de prestaciones. Este tipo de SAI proporciona grandes beneficios en términos de baja inyección de armónicos, reduciendo la THDi (distorsión armónica total de corriente) en la entrada y la THDv en la salida, con control digital implementado en el/los procesador/es de señal digital (DSP): en el rango de > 200 MHz, de coma flotante, y técnicas de control avanzadas que ofrecen las máximas prestaciones en lo que respecta a las más bajas distorsiones de corriente de entrada y tensión de salida.

Como ejemplo, el método Adaptive Feed-forward Cancellation (AFC, cancelación adaptativa retro-alimentada), utilizada en el ondulador y el PFC (corrector de factor de potencia), consiste en la utilización de células resonantes digitales en paralelo en diferentes frecuencias, donde hay órdenes que seguir o perturbaciones que rechazar. Con esta técnica se hace un seguimiento perfecto de las señales de onda sinusoidal de la tensión de salida (en el bucle de control del ondulador) y de la corriente de entrada (en el bucle de control del rectificador-PFC).

Por ello, las prestaciones eléctricas de los SAI de alta gama son la baja distorsión de la corriente de entrada para el rango completo de carga. Algunos SAI logran una baja THDi en un rango de carga superior al 50%, pero el reto es mantener niveles bajos a niveles de carga inferiores. Los valores deseables a plena carga deberían ser de un THDi inferior al 2%, mientras que, entre el 10% y el 50% de carga, el THDi debería ser inferior al 6%. Otras prestaciones son el equilibrado de la corriente de entrada, cuando la carga de salida está totalmente desequilibrada, y la topología de ‘cuatro cuadrantes’, donde el sistema gestiona las cargas regenerativas, inyectando la energía proveniente de la carga a la red eléctrica.

Con esta premisa principal es por la que un CPD tiene que optar, ya que cualquier rendimiento inferior contribuirá a maximizar su coste total de operación (TCO). Dentro de las distintas gamas, los SAI modulares están diseñados para ofrecer rendimientos superiores al 96% por módulo trabajando on-line, es decir, en doble conversión, donde la electricidad de entrada se rectifica a continua y se ondula posteriormente para crear esta corriente alterna de sinusoide perfecta.

Estos equipos llegan a tener rendimientos cercanos al 99%, pero hay que tener en cuenta que aquí entran factores como los modos Eco, que aunque funcionan en algunos contextos se desaconsejan en la gestión de cargas críticas, como las de un centro de datos. Es importante garantizar un modo donde, si se cumple la condición de corriente alterna ideal, se respete la fuente de entrada, pero que el SAI siempre esté alerta para poder actuar en doble conversión evitando la gran mayoría de perturbaciones eléctricas.

Una de las mejores opciones al elegir SAI es optar por modulares. Estos equipos permiten añadir o reemplazar módulos según las necesidades de carga, sin necesidad de interrumpir el servicio, y esto facilita su mantenimiento, expansión y el ajuste a las demandas cambiantes de energía. Al poder operar en paralelo y reemplazar módulos en caliente (hot-swap), se mejora la disponibilidad del sistema y se reduce el MTTR, el tiempo medio de reparación.

Los sistemas modulares ofrecen configuraciones desde pequeñas capacidades hasta grandes sistemas de varios cientos de kVA, adaptándose a diferentes tamaños y necesidades de los CPD, y la capacidad de añadir módulos según se necesiten, pay as you grow, reduce la inversión inicial y permite controlar los costes operativos y de mantenimiento a lo largo del tiempo. Los módulos de redundancia aseguran que, ante un problema eléctrico, el SAI/UPS sigue proporcionando energía a su salida, permitiendo un mantenimiento sin interrupciones. Esto mejora la disponibilidad y la fiabilidad del sistema, como requieren los estándares Tier III y IV.

Ideas para favorecer un SAI sostenible
Una causa determinante en la eficiencia del SAI es el número de cargas críticas que sostiene. Las tecnologías de virtualización permiten también la consolidación de cargas de trabajo de servidores y la adopción de procesadores y módulos de memoria de bajo consumo. Al trabajar los servidores virtuales operando bajo un solo servidor físico, se reduce el número de equipos necesarios, así como el consumo de energía.

Los centros Net Zero Emissions (NZE) se destacan por equipos y distribución de energía eficientes y generación de energía renovable. En la captación de energía solar, el uso de inversores fotovoltaicos con un control MPPT de rango de tensión amplio permite trabajar con irradiaciones más bajas y, por tanto, generar más energía al hacerlo también en horas de menos luz solar.

Y la sostenibilidad continúa incluso en el fin de vida (EoL) del equipo. La gestión de residuos es importantísima y, en el caso de los SAI, las vidas útiles de las baterías estándar oscilan entre tres y cinco años. Es importante, pues, que el proveedor de la solución tenga la plena capacidad de implementar programas de reciclaje, con lo que se haga cargo de los residuos y asuma su tratamiento posterior, para reducir el desperdicio.