SAI Sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS Uninterruptible Power Supply)

Detalles: Categoría: Artículos; Publicado el Sábado, 11 Diciembre 2010 20:16

SAI son las siglas en español de Sistema de Alimentación Ininterrupida. A menudo lo vemos abreviado también como UPS, del inglés Uninterruptible power supply.

Básicamente, un SAI es un aparato basado en baterías que es capaz de proporcionar corriente a los aparatos electrónicos como ordenadores ante la ausencia de corriente en el suministro eléctrico normal.

Seguramente, alguna vez habrás sufrido un corte de corriente mientras estabas trabajando con el ordenador y te ha sorprendido «a medias», sin poder guardar el trabajo que estabas haciendo. Un sai sirve para evitar esto, y algunos modelos también nos libran de algunos otros problemas que tiene el suministro de corriente eléctrica.

El suministro de corriente eléctrica en todo el mundo por parte de las compañías eléctricas se basa en la corriente alterna (AC - Alternating Current), ya que ésta corriente se transporta mejor que la corriente continua (DC-Direct Current).

En España, el suministro de corriente tiene una tensión de 220 Voltios (V), y oscila a 50Hz (es decir, cambia de +220V a -220V, 50 veces por segundo). Pero cada país tiene su propia tensión y frecuencia.

A menudo, el suministro de tensión eléctrica sufre diversas fluctuaciones, que pueden afectar al funcionamiento de los aparatos eléctrónicos (que necesitan de un suministro constante y adecuado), y eso puede afectar a su funcionamiento, e incluso a su integridad.

Como decíamos antes, los SAIs contienen en su interior algún tipo de batería, capaz de acumular electricidad. El SAI se enchufa a la red eléctrica y con esa energía va recargando su batería. Los aparatos electrónicos que se quieran proteger se enchufan al SAI. Ante un suministro de energía eléctrica deficiente en la red eléctrica, el SAI proporcionará energía eléctrica al aparato que tenga enchufado sacándola de su batería, y evitando que se apague. Si es un ordenador, el evitar un apagado brusco evitará pérdidas de información.

sai02

Esa es la idea básica de un SAI, pero con el tiempo, han ido evolucionando y perfeccionándose, evitando otros problemas que puede presentar el suministro de corriente, además de la pérdida de tensión eléctrica (voltaje).

El SAI se conecta al suministro de la red eléctrica mediante un cable de alimentación que tenga un enchufe normalizado del país correspondiente (enchufe schuko en España), y los ordenadores se conectan a él bien mediante el mismo tipo de enchufe (Shcuko) o bien mediante alguno de los conocidos conectores IEC, en especial el C13/C14.

Problemas en el suministro.

Los problemas más habituales en el suministro eléctrico pueden ser de diversa índole, muy variaditos:

La ausencia de suministro: Directamente, se pierde por completo la tensión eléctrica... no hay suministro... se queda a 0 Voltios. Los ordenadores se apagan y se producen pérdidas de datos. Es lo que comúnmente conocemos como "se ha ido la luz", o si es generalizado, le llamamos apagón.
Microcorte: Un microcorte es una ausencia de suministro durante un periodo muy breve de tiempo... pero no deja de ser una ausencia de suministro. Ante microcortes muy muy breves, es posible que un ordenador siga funcionando, pero lo más probable es que le afecte: Si la pérdida de suministro es durante un tiempo muy leve, el equipo puede producir fallos en eléctricos en el interior de sus circuitos con consecuencia de cuelgues, reinicios o funcionamiento errático, y si la pérdida es significativa, directamente apagados y reinicios. El microcorte es, además de peligroso muy frustrante, porque a uno se le queda cara de tonto cuando se pierde el suministro por menos de un segundo, y también se pierde su trabajo.
Bajadas de tensión. Si la tensión eléctrica (el Voltaje) no es suficiente durante un cierto periodo de tiempo, es decir, tiene algo menos de «fuerza» de lo que debiera, los circuitos podrían empezar a funcionar mal, con consecuencia de cuelgues, reinicios o funcionamiento errático, y si la pérdida es significativa, directamente apagados y reinicios.
Subidas de tensión: Lo contrario que una bajada... el suministro viene con más tensión, algo más de «fuerza» de lo esperado... pues puede dañar algunos circuitos, provocando seguramente daños permanentes en el hardware, a diferencia de los tres problemas anteriores (la ausencia, el microcorte y la bajada), que en general provocan daños en la información, pero no en el hardware.
Picos de tensión:Es una subida fuerte de tensión (el voltaje sube mucho, viene con mucha «fuerza») pero durante un periodo de tiempo muy breve. Casi siempre provoca daños permanetes en el hardware.
Ruido eléctrico o interferencias. Se produce cuando cuando la forma de la onda de corriente alterna sufre pequeñas deformaciones. Casi siempre es producido por aparatos cercanos, que contengan motores. Éstos inducen electromagnéticamente ese ruido en los cables eléctricos. No suele ser especialmente grave para los ordenadores.
Aumento o decremento de la frecuencia. Bastante inusual, se produce cuando la corriente alterna no cambia exactamente a la frecuencia que se espera (50 Hz en España -50 veces por segundo-).

La batería, el cargador y el inversor.

Las baterías de los SAI suelen ser de plomo y ácido, muy similares a los de los coches y las motos. Tienen una vida limitada, de unos pocos años, luego se van degradando.

No se suelen utilizar otro tipo de baterías, como las de Niquel e Hidruro Metálico, o las de iones de litio debido a que en general, no son capaces de entregar demasiada energía rápidamente y presentan algunos inconvenientes. No obstante, algunas sí son aptas para su utilización en SAIs, pero encarecen mucho el producto.

Pueden encontrarse repuestos de la batería de casi todos los modelos de una cierta calidad. Las baterías reemplazadas deben ser procesadas convenientemente, ya que son contaminantes. No deben tirarse a la basura.

La batería acumula corriente continua (DC), a diferencia de la alterna, que es la que viene por la red eléctrica, y tambien la que esperan los aparatos eléctricos conectados al SAI, así que para que la batería se recargue, el SAI lleva en su interior un circuito llamado cargador, que como ya te imaginas, convierte la AC en DC y la inyecta en la batería hasta que ésta llega a su máxima capacidad.

Análogamente, si desde la batería se debe proporcionar AC a un ordenador, pero la batería sólo puede proporcionar DC, se necesita un circuito llamado inversor, que toma la DC de la batería, y la convierte en AC, cambiando también la tensión de salida (desde los 12 o 24V que suele tener una batería de ácido a los 220V necesarios para un ordenador). A este circuito, también se le suele llamar rizador u ondulador.

Tipos de SAI

Hay muchos tipos de SAI, y cuentan con todo tipo de circuitos auxiliares... pero bueno... se pueden observar dos grandes grupos: Los off-line y los on-line. Dentro de los primeros, cabe dedicar una mención especial a los que además, regulan el voltaje.

Off-Line pasivos, también llamados "Stand-by".

Los sai off-line son los más comunes, los más sencillos y también los más económicos. Constan de un cargador que le proporciona la carga a la batería a partir de la AC del suministro eléctrico normal, y un inversor que proporciona AC corriente al aparato enchufado a partir de la batería.

Pero el SAI Off-line sólo obtiene energía de la batería cuando hay una ausencia de suministro, un microcorte o una bajada de tensión importante. Para ello, un circuito conmutador está constantemente vigilando el suministro eléctrico, y cuando su tensión cae por debajo de un cierto límite, conmuta la salida a la batería.

El conmutador tarda un cierto tiempo en detectar el problema... en general, es rápido, pero durante un corto periodo de tiempo, la salida presentará el problema que el SAI intentará subsanar. A este tiempo, se le llama tiempo de conmutación o de transferencia.

Aunque no lo hayamos dibujado, muchos de ellos cuentan con un sencillo filtro en la entrada que elimina los posibles ruídos.

Off-Line interactivos, o con estabilizador o AVR

El estabilizador (AVR- Automatic Voltage Regulator) es un circuito que es capaz de proporcionar una tensión de salida constante (220V en el caso de España), aunque la entrada tenga pequeñas fluctuaciones. Un SAI interactivo dispone de un AVR en la entrada de corriente alterna (desde la red eléctrica), y proporciona al cargador de la batería y a la salida de AC una tensión constante. Los AVR tienen un rango de trabajo. Si la entrada cae por debajo de los 175V o sube por encima de los 270V (aproximadamente), no podrán estabilizarla, y el conmutador deberá conmutar la salida a la batería.

saiofflineinteractivo

On line, en línea o de doble conversión.

Son la "gama alta" de los SAI. En estos SAI no hay conmutador, y en la salida nunca se obtiene la corriente directamente de la entrada. En su lugar, la batería está constantemente cargándose, y la salida se obtiene siempre de la batería.

saionline

Los SAI en línea no necesitan estabilizador, ya que la salida siempre está limpia. Además, con esa doble conversión que se produce siempre, la salida queda aislada de la entrada, a diferencia de los off-line, en los que la salida está directamente conectada a la entrada cuando ésta suministra energía.

Capacidad y tiempo de suministro.

Los SAIs no fueron ideados para proporcionar energía a los equipos durante mucho tiempo. La idea es mantener la corriente el tiempo necesario para que el equipo pueda salvaguardar los datos adecuadamente (por ejemplo, cerrando bases de datos, servicios, o hibernando), bien manualmente o bien automáticamente... es decir... hablamos de minutos.

Para poder hacerlo automáticamente, casi todos los SAI pueden conectarse al equipo mediante un cable USB (o un cable serie RS-232 en algunos casos). En el equipo se instala un software de control que puede realizar alguna tarea de salvaguarda cuando el SAI indica que está actuando porque no hay suministro.

A través de ese cable también se suelen obtener otros datos, como la cantidad de carga de las baterías, o el tiempo que podrá suministrar energía el SAI si se va la corriente.

Los fabricantes de SAI nos dan una idea de su capacidad utilizando una unidad de medida poco conocida: el Voltio-Amperio (VA). Esa unidad de medida tiene que ver con la potencia aparente que es capaz de proporcionar el SAI.

Sin embargo, cuando compramos un ordenador (u otro equipo), los fabricantes nos acostumbran a hablarnos de su "consumo" en Watios... e incluso, en algunos casos, en Amperios. Sin meternos en divagaciones ¿Cómo saber si un SAI podrá dar corriente a un determinado equipo?... bueno... aplica estas reglas:

Si expresan la potencia en Watios, divide ese valor por 0.7. El resultado serán los Voltio-Amperios que deberá tener el SAI. Ej: Para un equipo de 450W se necesita un SAI de al menos 643VA (Sacado de dividir 450/0.7)
Si expresan la corriente que consumen en Amperios, multiplica por 220 (la tensión AC). El resultado serán los Voltio-Amperios que deberá tener el SAI. Ej.: Para un equipo que necesite 3A, se necesita un SAI de al menos 660VA (Sacado de multiplicar 3×220).

Tamaños.

Hay SAIs de todos los tamaños, desde los muy muy pequeños para equipos domésticos y de pequeña oficina hasta los muy muy grandes, para grandes instalaciones y servidores, como éste de la foto, de 500000VA.

Cabe destacar que existen equipos de medidas normalizadas para armarios rack. Muy útiles para proteger ordenadores y dispositivos de comunicación del mismo armario. Cuando los SAI se colocan en RACK en general, se hace en la parte inferior, debido a dos motivos: por un lado, en la parte inferior es donde suelen estar las tomas eléctricas, y por el otro, las baterías de plomo pesan muuuuuuucho, así que colocándolos abajo es donde menos sufre el armario por el peso del SAI.

Fotografías obtenidas de wikimedia commons.