Dimensionamiento de un equipo UPS: Ejemplo práctico

En nuestros posts anteriores hemos definido lo que es este equipo y los parámetros a tomar en cuenta para calcular su capacidad. Ahora veremos un ejemplo práctico para calcular la capacidad de un UPS con el fin de garantizar la protección de un sistema eléctrico real, el cual posee múltiples equipos en configuraciones clásicas.

Las cargas a alimentar por el UPS

Estas cargas son las siguientes, sin embargo, se debe tener en cuenta que se asume que no hay aquellas que incluyen motores como aires acondicionados. Esto se debe a las altas corrientes de arranque características.

Aunque también dejamos en claro que estos equipos podrían ser incluidos usando mecanismos que permita un arranque escalonado. Con el fin de evitar arranques simultáneos que exijan una gran cantidad de energía subtransitoria.

Los equipos a ser alimentados por el UPS son los siguientes:

	EQUIPO	CANTIDAD	KVA	TOTAL KVA
1	COMPUTADORAS DE ESCRITORIO	10	1,5	15
2	COPIADORAS	3	3	9
3	SISTEMA DE SEGURIDAD	1	4	4
4	SISTEMA DE ILUMINACIÓN	1	5	5
5	IMPRESORAS	4	0,5	2

Adicionalmente, se tiene un equipo servidor trifásico cuyas variables eléctricas son:

EQUIPO	VOLTAJE R-N	VOLTAJE S-N	VOLTAJE T-N	CORRIENTE R	CORRIENTE S	CORRIENTE T
SERVIDOR	225	222	223	8,5	8,9	8,6

Su voltaje de entrada y salida será de 230 Volt.

El total de las cargas monofásicas a alimentar son:

CARGA MONOFÁSICA = 15 + 9 + 4 + 5 + 2 = 35 kVA

Ahora, respecto a la carga trifásica, tenemos que el consumo por fase será:

Fase R = 225 V * 8,5 A = 1912,5 VA

Fase S = 222 V * 8,9 A = 1975,8 VA

Fase T = 223 V * 8,6 A = 1917,8 VA

Tomando el peor caso: 1975,8 VA

Ahora, tenemos que el equipo de energía deberá ser del tipo trifásico, ya que una de las cargas es de este tipo. Asumimos que cada fase de esta última es de 1975,8 VA. Entonces procedemos a distribuir, lo más uniformemente posible, las cargas entre las tres fases. Una posible distribución será la siguiente:

	CARGA	KVA	FASE R	FASE S	FASE T	TOTAL FASE R	TOTAL FASE S	TOTAL FASE T
	PC ESCRITORIO	15	X			15
	COPIADORAS	9		X			9
	SISTEMA DE SEGURIDAD + SISTEMA DE ILUMINACIÓN + IMPRESORAS	4 + 5 + 2			X			11

A continuación, le sumamos la carga trifásica:

FASE R = (1500 + 1975,8) VA = 3475,8 VA

FASE S = (900 + 1975,8) VA = 2875,8 VA

FASE T = (1100 + 1975,8) VA = 3075,8 VA

Entonces, preseleccionamos un equipo que pueda suministrar 3475,8 VA.

Se escoge un Factor de Potencia típico de 0,85. Entonces sería:

CARGA = CARGA/0,85 = 3475,8 VA/0,85 = 4089,17 VA

Tomando un factor de crecimiento para los próximos 10 años del 20 %. Por lo tanto:

CARGA = (4089,17 VA) + 0,2 * 4089,17 VA = 4907 VA

Para la recarga de batería es necesario dejar una reserva de, por lo menos, el 33% de la potencia total. Por lo que:

CARGA = 4907 VA + 0,33*4907 VA = 6526,31 VA

La eficiencia típica de un UPS es del 90 %, por lo tanto, para compensar la pérdida, se adiciona un 10 % a la carga total:

CARGA TOTAL = 6526,31 VA + 0,1 * 6526,31 VA = 7178,94 VA

Selección final del equipamiento

Se escoge un equipo UPS cuya tecnología será definida por su uso, es decir, true on line si se empleará para el respaldo de servidores críticos, línea interactiva para oficinas o en standby para hogares. Tendrá las siguientes características:

Voltaje de entrada y salida: 230 V trifásicos.

Capacidad: 7,5 kVA (valor comercial)

Factor de potencia: 0,85 valor típico

El tiempo de autonomía será definido por el cliente, por lo que establecerá la selección del banco de baterías, para lo cual hay muchos métodos de cálculo que toman en cuenta la potencia de la fuente. Consulta este post donde te detallamos un ejemplo de cómo hacerlo, ten en cuenta que la capacidad de este componente, estará limitado por la recarga.

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