Circuitos UPS Explicados: Guía Completa de Fuentes de Alimentación Ininterrumpida

Según Statista, en 2019 diez países empataron en primer lugar por la mayor calidad de suministro eléctrico. Sin embargo, siempre es bueno tener respaldo, incluso en países con infraestructura de primer nivel. Los cortes pueden ocurrir por mantenimiento o daño a equipos. Ahí entran los circuitos y unidades SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida / UPS). Es como tener un circuito de luz de emergencia. Exploraremos qué son y cómo te benefician.

¿Qué es un SAI (UPS) y Cómo Funciona?

Un SAI es un dispositivo eléctrico que ofrece respaldo de energía ininterrumpido. Se activa al instante ante corte de red o interrupción de entrada. Útil con PCs: da la misma ventaja que un portátil (batería interna). Evita pérdida de datos y daño al PC.

Activa al detectar interrupción en salida, dando tiempo para apagado seguro. Se usa temporalmente por corto período, asegurando que no se pierdan datos.

Las organizaciones lo usan para mantener equipos hasta que generadores de respaldo arranquen. También ofrece protección contra picos y distorsión de voltajes. Deben integrarse con soluciones de respaldo habituales.

Contiene varias baterías. Transfiere carga a ellas al detectar pérdida de potencia o caída de voltaje. Usa inversor para convertir CC en CA para dispositivos de salida.

Principales Tipos de SAI

SAI de respaldo con batería aislada sobre mesa

Variedad de sistemas y diseños, pero tres tipos principales:

Sistemas de Conversión Simple (Single-Conversion)

Los más simples y comunes. Usados en infraestructura TI por individuos y organizaciones. La energía eléctrica pasa por el SAI y alimenta equipos.

Monitorea voltaje de entrada. Si detecta perturbación o CA cae por debajo de requisitos, empieza a tomar corriente de su batería a través del inversor y desconecta entrada CA para evitar retroalimentación que dañe equipos conectados.

Mantiene energía de emergencia hasta que baterías se agoten o CA vuelva a condiciones normales.

Dos subtipos principales:

SAI Standby/Offline: Estándar. Equipos reciben energía directamente de red mientras SAI monitoriza. Si hay pico o fallo, conmuta mecánicamente a batería y alimenta salida. Tiempo de conmutación casi invisible (hasta 25 ms). Proporciona protección básica contra picos y respaldo de batería.

Circuito SAI Offline

SAI Line-Interactive/Online: Funcionalidad más matizada. Monitoriza condiciones de potencia. Si equipos no consumen potencia adecuada, regula voltaje usando transformadores para elevar/bajar red y alimentar equipos sensibles con voltaje constante. Además, tiene batería recargable contra cortes.

Diagrama SAI Line-interactive

Sistemas de Doble Conversión (Double-Conversion)

Convierten corriente dos veces. Primero, rectificador de entrada convierte CA en CC. Luego, inversor de salida convierte CC en CA para equipos. Garantiza energía limpia, fiable, ininterrumpida, crucial para equipos sensibles.

Solo lo hace recibiendo CA de red. Si falla totalmente, usa batería interna hasta que red vuelva o batería se agote. Suelen ser solo tipo line-interactive (online).

Diagrama SAI doble conversión

Fuente: Commons Wikimedia

Sistemas Multimodo (Multi-mode)

Combinan características de ambos (single y double conversion) con mejoras.

En condiciones normales, funciona como line-interactive normal. Si entrada cae o sube以上 de umbral, conmuta a doble conversión. Si falla o supera capacidad de doble conversión, pasa a modo batería.

Brindan máxima protección, pero tiempo de transferencia CA-batería puede ser mayor. Aun así, protección casi instantánea.

Diagrama SAI Delta/Multi conversión

Fuente: Commons Wikimedia

Cómo Crear tu Propio Circuito SAI

Circuitos de SAI con transformador

Fuente: Commons Wikimedia

Si eres aficionado a la electrónica, no necesitas comprar un SAI. Puedes crear tu propio circuito SAI e inversor con tiempos de respuesta personalizados. Aquí te mostramos cómo: un SAI simple ideal para principiantes.

Lista de Componentes

• Transistor NPN BD139 100V 1,5A (Q1)
• Resistencia 1K 0,5 W x 2 (R1, R2)
• Capacitor electrolítico radial 1000 µF 25V (C1)
• Capacitor electrolítico radial 100 µF 25V (C2)
• Diodo Zener 8,2 V 0,5W (ZD1)
• Diodo 1N4007 1000V 1A DO-41 x 5 (D1-D5)
• Transformador 0,5A 10V (T1)
• Batería AA 1,5 V x 5 (B1)
• Fusible 0,5A (F1)

Principios e Instrucciones

Proyecto pequeño y simple, sin necesidad de fabricar PCB ni soldar. Se monta en protoboard. Proporciona respaldo 5-7 V (usando 5 pilas AA 1,5 V).

Usa dos fuentes: CA y baterías. Necesitas adaptador para entrada CA. Baterías conectadas al quinto diodo 1N4007 (D5) en serie, reduciendo voltaje a 6,8 V.

En configuración CA: cuatro 1N4007 forman rectificador de puente. Entrada CA conecta a interruptor en serie con fusible, ambos a transformador, que conecta al puente de diodos.

Salida del puente en serie con capacitor 1000µF (C1) y resistencia 1k 0,5W (R1). Junto con transistor, conecta a circuito integrado con capacitor 100µF, Zener y segunda resistencia.

Esta parte carga baterías recargables. Transistor entrega 7 V y 500 mA.

Puedes experimentar, añadir/quitar componentes para simplificar. Proyecto bastante simple.

Diagramas base para construir tus propios circuitos SAI:

Diferencia entre SAI e Inversor

Un inversor convierte CC en CA. Los SAI usan inversores como componente esencial. Pero existen inversores como dispositivos o componentes individuales.

Preguntas Frecuentes

¿Es un SAI mejor que un inversor?

Son dispositivos distintos con funcionalidades diferentes. Un SAI no es mejor que un inversor. La mayoría de SAI usan inversores como componentes.

¿Cuánto tiempo funciona un SAI?

Depende de capacidad de baterías y carga requerida. Recuerda: SAI son soluciones temporales a cortes. También protegen contra interrupciones no totales. Dan solo unos minutos antes de que generadores arranquen.

¿Cuántos vatios consume un SAI?

Depende de la potencia nominal. En la mayoría de casos, hasta 200 W a plena carga.

¿Convierte el SAI CA a CC?

Los SAI tienen inversores que convierten CC a CA. Pero para cargar baterías, también convierten CA a CC.

SAI de respaldo con batería aislada sobre mesa

Conclusión

El SAI es tecnología esencial para cualquier organización. Si has llegado aquí, entenderás por qué integrarlos en infraestructura es vital. Particulares también pueden usarlos para proteger electrodomésticos y ordenadores. Esperamos que hayas disfrutado la guía. Gracias por leer.