¿Qué potencia (KVA) debe tener el SAI? ¿Cómo elegir el SAI adecuado según las necesidades?

La selección de un SAI KVA es mucho más que el simple proceso de compra de un dispositivo SAI; requiere una planificación estratégica para garantizar la continuidad del negocio, evitar la pérdida de datos y prolongar la vida útil de los equipos conectados. Determinar la capacidad adecuada es posible evaluando conjuntamente múltiples variables técnicas, como calcular de forma realista la potencia total necesaria para los dispositivos conectados, tener en cuenta las corrientes de arranque y los cambios repentinos de carga, interpretar correctamente los valores del factor de potencia y la eficiencia, y dejar un margen para las necesidades de crecimiento futuro. Por lo tanto, la selección de un SAI es un proceso de análisis exhaustivo en el que se equilibran los requisitos técnicos y operativos.

¿Por qué es fundamental la selección de UPS KVA?

La determinación correcta de la capacidad del SAI garantiza el funcionamiento seguro de los dispositivos conectados en caso de cortes de electricidad e irregularidades en la red. Si se selecciona una capacidad insuficiente, el SAI puede entrar en sobrecarga con frecuencia, activar la alarma y desactivar la protección. Esto puede provocar pérdida de datos, paradas de producción y riesgos operativos en aplicaciones críticas. Por otro lado, una capacidad excesiva supone un coste innecesario, un tamaño mayor, una mayor producción de calor y un tamaño innecesario de los bancos de baterías. Por lo tanto, el objetivo es encontrar el punto óptimo entre «insuficiente» y «derroche».

La planificación de la capacidad también afecta a la vida útil de la batería y al tiempo de respaldo. Los SAI suelen funcionar con mayor eficiencia a un porcentaje determinado de la carga nominal. Funcionar continuamente cerca de la carga máxima aumenta el calor, provoca un desgaste más rápido de las baterías y, a largo plazo, eleva el coste total de propiedad. Por el contrario, un SAI que funciona con un margen razonable genera menos calor, las baterías se someten a menos esfuerzo y los periodos de mantenimiento son más predecibles.

¿Qué es KVA para la selección de UPS KVA? ¿Cuál es la diferencia entre KVA y vatios?

KVA (kilovoltio-amperio) es una unidad que expresa la potencia aparente; el vatio (W) representa la potencia activa, es decir, la potencia que realiza el trabajo. La relación entre ambos se establece mediante el factor de potencia (PF): vatios = kVA × PF. La mayoría de los SAI indican su capacidad nominal en kVA en la etiqueta. Sin embargo, no es posible seleccionar la capacidad adecuada sin conocer la potencia total en vatios de los dispositivos conectados y el factor de potencia de su sistema.

Por ejemplo, en un sistema con un factor de potencia de 0,8, la potencia activa que proporcionará un SAI de 10 kVA será de aproximadamente 8 kW. Las fuentes de alimentación de los servidores modernos y algunos accionamientos industriales pueden tener un factor de potencia elevado (0,9-0,99), mientras que en algunas cargas motorizadas el PF puede ser más bajo. En resumen, basarse únicamente en el valor kVA puede ser engañoso; la evaluación debe realizarse teniendo en cuenta la potencia total necesaria y el factor de potencia estimado.

¿Cómo se calcula la carga total (vatios/VA)?

El primer paso para determinar la capacidad adecuada es enumerar los dispositivos que se conectarán al SAI y determinar la potencia nominal de cada uno. Sume los valores de vatios (W) o voltios-amperios (VA) que figuran en las etiquetas de los dispositivos. Si solo se indica la corriente (A) y el voltaje (V), puede calcular la potencia activa con la fórmula Watt ≈ V × A × PF para una sola fase y Watt ≈ √3 × V × A × PF para tres fases. A continuación, puede derivar la necesidad de kVA convirtiendo los vatios totales a VA con el factor de potencia esperado.

Para un enfoque práctico, siga estos pasos:

• Anote todos los dispositivos y sus potencias nominales en la tabla (W o VA).
• Marque los dispositivos que deben funcionar continuamente y que deben estar conectados a un SAI (carga crítica).
• Si hay dispositivos que no funcionarán simultáneamente (por ejemplo, sistemas de respaldo), anótelos.
• Calcule el valor total en vatios; calcule los kVA suponiendo un factor de potencia (PF) razonable: kVA ≈ vatios / PF / 1000.

Ejemplo: Si la carga total es de 5400 W y el PF ≈ 0,9, entonces kVA ≈ 5400 / 0,9 / 1000 ≈ 6 kVA. Este es solo el límite inferior teórico; se debe añadir un margen para las corrientes de arranque, el crecimiento futuro y los objetivos de tiempo de respaldo.

¿Cómo se tienen en cuenta la corriente de arranque y las cargas repentinas?

Muchos dispositivos, especialmente los que contienen motores (aires acondicionados, bombas, compresores) y algunas fuentes de alimentación, pueden consumir corrientes breves varias veces superiores a la corriente nominal en el momento del arranque. Si esta corriente de arranque no puede ser absorbida por la capacidad de sobrecarga instantánea del SAI, este puede entrar en modo de protección o la tensión de salida puede caer. Por lo tanto, al determinar la capacidad del SAI, debe tener en cuenta no solo la potencia continua, sino también los picos de corriente de corta duración.

Sugerencias de enfoque:

• Consulte los valores «Locked Rotor Amps (LRA)» o «Starting Current» en la ficha técnica para cargas motorizadas.
• Planifique una estrategia de arranque gradual (soft start/sequential start) para reducir el número de dispositivos que se activarán al mismo tiempo.
• Compruebe el valor de tolerancia a sobrecargas instantáneas de UPS (por ejemplo, 150 % de carga durante 10 segundos).
• Cuando sea necesario, reduzca la corriente de arranque mediante soluciones como un suavizador de arranque o un VFD (variador de frecuencia).

¿Cómo distinguimos entre dispositivos críticos y no críticos?

Es posible que no sea necesario conectar todas las cargas al SAI. Clasifique las cargas en críticas y no críticas para optimizar la capacidad y el coste. Las cargas críticas son dispositivos que pueden provocar pérdida de datos, interrupción de la producción o riesgos de seguridad (servidores, equipos de red, PLC, dispositivos médicos, terminales de pago, etc.). Las cargas no críticas (algunas luces, equipos de oficina secundarios) pueden funcionar con la red eléctrica o con una línea UPS diferente.

Esta separación reduce tanto los requisitos de capacidad como el tiempo de respaldo de la batería, lo que beneficia a los equipos críticos. Además, la agrupación de cargas críticas en una línea separada facilita los procesos de mantenimiento y prueba. En grandes instalaciones, son habituales las distinciones entre «línea UPS A» (alta prioridad) y «línea UPS B» (baja prioridad), de modo que, en caso de interrupción, primero se protege la línea A y, si es necesario, se desconecta la línea B de forma controlada.

Selección del tipo de UPS según el uso (en línea frente a interactivo)

Los sistemas UPS interactivos son los preferidos en entornos domésticos y de oficina, en situaciones con fluctuaciones de red de nivel medio. Corrigen las fluctuaciones de tensión mediante la regulación automática de voltaje (AVR), se activan rápidamente en caso de cortes breves y suelen ser más económicos. Sin embargo, pueden resultar insuficientes en equipos muy sensibles o en lugares con mala calidad de red.

Los sistemas UPS en línea (doble conversión) convierten la CA en CC y luego de nuevo en CA, lo que permite aislar la salida de forma continua y proporciona un tiempo de transición real de cero. Son ideales para aplicaciones críticas como centros de datos, dispositivos médicos y líneas de automatización industrial. Filtran mejor las distorsiones armónicas y el ruido, y proporcionan una línea más estable para dispositivos sensibles. Sus desventajas son un coste más elevado y, en algunos modelos, una menor eficiencia; sin embargo, en situaciones críticas, este coste suele estar justificado por la continuidad del negocio.

Selección de KVA para UPS: Recomendaciones de KVA para uso doméstico, oficina e industrial

Las siguientes recomendaciones son valores aproximados elaborados a partir de factores de potencia típicos y supuestos de funcionamiento simultáneo. Deben revisarse siempre de acuerdo con las etiquetas reales del equipo y las condiciones del proyecto.

• Hogar/oficina (módem, router, 1-2 ordenadores, varios monitores): En la mayoría de los casos, un SAI interactivo de 1-2 kVA es suficiente. La capacidad de la batería se ajusta en función de la duración de respaldo requerida.
• Oficina pequeña (NAS, servidor pequeño, conmutador, cortafuegos, varias estaciones de trabajo): 2-3 kVA en línea o interactivo (dependiendo de la calidad de la red). Para los dispositivos informáticos centrales críticos, se puede optar por un SAI en línea.
• Agencia/taller (estaciones de renderizado, almacenamiento, dispositivos de calibración): 3–6 kVA UPS en línea. Si hay dispositivos que generan una corriente de arranque elevada, se debe aumentar el margen.
• Pequeña línea de producción (PLC, HMI, sensores, pequeños controladores de motor): UPS en línea de 6-10 kVA. Se deben planificar las corrientes de arranque de las cargas motorizadas y las entradas simultáneas en el circuito.
• Sistema de tamaño medio (más de un rack, infraestructura de virtualización): UPS en línea de 10-20 kVA; se puede considerar una topología paralela/redundante (N+1).
• Instalaciones industriales (múltiples controladores, control de procesos, SCADA): UPS modulares en línea de 20 kVA y superiores; el enfoque de UPS distribuido (específico para celdas críticas) suele ser más eficiente.

Estas recomendaciones son un punto de partida. Las necesidades reales varían en función del número de dispositivos, el factor de potencia, las características de arranque y el tiempo de respaldo previsto. En particular, en la industria, la capacidad debe determinarse con mediciones y análisis específicos para cada caso.

¿Cómo se puede dejar un margen de capacidad del 20-30 % para el crecimiento futuro?

La capacidad del SAI no solo debe satisfacer las necesidades actuales, sino también el aumento previsto a corto plazo. La práctica general consiste en añadir un margen mínimo del 20-30 % tras calcular la carga continua total. Este margen proporciona un margen de maniobra en caso de que se añadan nuevos dispositivos, se actualice el software y aumente el consumo de hardware o se añadan líneas de producción.

Aspectos a tener en cuenta al planificar el margen:

• Plan de crecimiento real: Elabore una proyección de capacidad para un periodo de 6 a 24 meses.
• Coste del margen excesivo: un SAI demasiado grande puede funcionar de forma ineficiente en vacío; seleccione un rango porcentual razonable.
• Enfoque modular: Considere arquitecturas UPS modulares/escalables para abordar el crecimiento por partes.
• Refrigeración e infraestructura: Un UPS más grande implica más calor y más espacio; planifique los requisitos espaciales desde el principio.

¿Cómo afecta la capacidad de la batería y el tiempo de respaldo a la selección de KVA?

El valor KVA determina la capacidad de carga del UPS; sin embargo, el tiempo de respaldo depende en gran medida de la capacidad energética del banco de baterías (Ah/Wh). De dos UPS con el mismo valor kVA, el que tenga un banco de baterías más grande proporcionará un tiempo de respaldo más largo. Por lo tanto, el tiempo de respaldo deseado (por ejemplo, 10, 15, 30, 60 minutos) debe determinarse desde el principio y la arquitectura de la batería (VRLA, AGM, gel, Li-ion) debe planificarse en consecuencia.

Aspectos a tener en cuenta en la planificación de la batería:

• Perfil de carga: ¿Todos los dispositivos funcionan a plena capacidad durante la copia de seguridad? ¿Es posible reducir algunas cargas y prolongar el tiempo?
• Tasa de descarga: En situaciones en las que se consume mucha energía en poco tiempo, la tensión de la batería disminuye más rápidamente; se deben realizar cálculos con curvas de descarga correctas.
• Temperatura ambiente: La vida útil y la capacidad de la batería son sensibles a la temperatura; el rango ideal es de 20 a 25 °C.
• Porcentaje de envejecimiento: Las baterías pierden capacidad con el tiempo; deje un porcentaje de envejecimiento del 15-25 % en el diseño.

¿Cómo se tienen en cuenta el rendimiento, el factor de potencia (PF) y los armónicos?

La eficiencia indica qué porcentaje de la potencia consumida se transfiere a la salida. En los SAI en línea, la eficiencia puede ser ligeramente inferior a la de los modelos Line-Interactive debido a la doble conversión; sin embargo, en los diseños de nueva generación, las eficiencias bajo carga son bastante altas. Una baja eficiencia significa más calor y un mayor coste operativo. Por lo tanto, al seleccionar la capacidad, no solo debe tener en cuenta los kVA, sino también las curvas de eficiencia (en función de la carga).

El factor de potencia (PF) es la relación entre la potencia activa y la potencia aparente. Un PF alto (0,9-0,99) significa un mejor uso de la energía y permite que el SAI proporcione más vatios por kVA. Las armónicas son distorsiones de la forma de onda que se observan en las cargas basadas en rectificadores. Un THD (distorsión armónica total) elevado puede provocar un aumento del calor y pérdidas en los cables y transformadores. Evalúe el rendimiento armónico del SAI tanto en la entrada como en la salida (por ejemplo, THDi de la corriente de entrada, THDv de la tensión de salida) y planifique el filtrado y el cableado adecuados en instalaciones críticas.