Sistemas de Suministro Eléctrico y Protección: Características, Tipologías y Estabilidad Operacional

La Fuente de Alimentación (PSU)

Influencia y Características Generales

La Fuente de Alimentación es un componente crítico cuya selección influye directamente en varios aspectos del sistema:

• Ahorro de energía (Eficiencia).
• Posibilidad de expansión.
• Nivel acústico.
• Estabilidad del suministro.
• Refrigeración.

Características Generales

Las características generales a considerar incluyen:

• Disponibilidad y garantía.
• Potencia (determina la carga que podrá soportar).
• Tiempo de retención (tiempo que puede mantener la tensión de salida ante una caída de la tensión de entrada).

Características Eléctricas

Los parámetros eléctricos clave para evaluar una fuente de alimentación son:

• Regulación de la carga.
• Regulación de la línea.
• Rizado y ruido (Ripple and Noise).
• Protección contra sobretensión (OVP).
• Protección contra sobrecorriente (OCP).
• Eficiencia.

Tipos de Fuentes de Alimentación

H4. AT

Las fuentes AT se caracterizan por ofrecer cuatro tensiones de salida.

H4. Redundantes

Son sistemas que integran dos fuentes en una, proporcionando alta fiabilidad.

H4. ATX y Evoluciones

La fuente ATX presenta las siguientes características:

• Alimentación alterna con conector tipo IEC-320.
• Se incorpora la tensión de 3,3 V.
• No es imprescindible el interruptor físico; el mando de encendido se realiza desde la placa base.
• Dispone de conectores Molex y Mini para discos duros.

Señales de Control ATX

Las señales de control fundamentales son:

• Señal PWR-OK (PIN 8): Salida a nivel alto.
• Señal PS-ON: Entrada activa a nivel bajo.
• Tensión Stand By: Mantiene una tensión de 5 V para el modo stand by.

Evolución ATX

Las versiones ATX-ATX12V-ATX 2.0 supusieron un aumento de pines, pasando de 20 a 24.

Problemas Comunes en el Suministro Eléctrico

Los equipos informáticos están expuestos a diversas anomalías en la red eléctrica que pueden comprometer su funcionamiento o integridad:

• Caídas de tensión.
• Apagones (Fallo total).
• Microcortes.
• Picos de red.
• Sobretensiones.
• Ruidos en la línea.

Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI / UPS)

Definición y Función del SAI

Un SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida) es un sistema que se halla entre el punto de suministro eléctrico y el equipo que deseamos proteger. Su función principal es acondicionar y filtrar la señal eléctrica antes de que llegue al dispositivo, asegurando un suministro de energía continuo y estable.

Topologías de los SAI

SAI OFF-LINE (Stand By)

En operación normal, la potencia pasa por un filtro. Durante un fallo de corriente alterna (AC), el sistema pasa a alimentarse de las baterías, por lo que existe un tiempo de transferencia (típicamente de 1 a 4 ms). Es útil en lugares donde la red es estable y la protección a realizar es básica, como para ordenadores personales.

SAI ON-LINE LINE INTERACTIVA

Cuando no hay problemas en el suministro, el relé de estado sólido permanece cerrado, y la carga recibe corriente mientras el inversor convierte la corriente AC de la red para cargar la batería. Cuando se produce una falta en el suministro, el relé se abre y la batería se descarga a través del inversor hacia la carga.

Inconvenientes

• No existe aislamiento real entre la carga y la red eléctrica.
• No se regula la frecuencia de salida.
• El acondicionamiento de salida no es tan bueno como en la topología de doble conversión.

Aplicación

Ideal para servidores web y estaciones de trabajo.

SAI DOBLE CONVERSIÓN (ON-LINE)

La protección que proporciona es casi total, ya que la salida siempre está producida por el inversor interno.

Modos de Operación

1. Modo Normal: La carga es alimentada continuamente a través de la doble conversión AC/DC y DC/AC.
2. Modo Batería: Cuando la tensión de red cae por debajo de los límites, la batería alimenta la carga a través del inversor.
3. Modo Bypass: En caso de avería de algún componente, la entrada y la salida se pueden conectar, desviándola del resto del circuito.

Ventajas

• No existe tiempo de transferencia del modo stand by al modo online.
• Aislamiento continuo entre la red y la carga.
• Gran tolerancia en la tensión de entrada.
• Regulación precisa de salida.

Desventajas

Cuando, debido a un fallo (cargador, batería, inversor), se pasa al modo bypass, puede haber un tiempo de transferencia.

Aplicación

Diseñado para cargas críticas, centros de cálculo y servidores críticos.

Criterios Básicos para la Selección de un SAI

La elección de un SAI debe basarse en los siguientes criterios técnicos:

• Potencia (VA/W).
• Autonomía.
• Tiempo de transferencia.
• Tiempo de recarga.
• Carga máxima.
• Peso.
• Fiabilidad.