TecnologIas de Ups y Conexiones

112/09/2012 Sistemas Electronicos Dr. L. Salazar

1

UPS

Anlisis de confiabilidad de sistemas con UPS Monitoreo de UPS Objetivos de una UPS Tecnologas de UPS Conexiones de UPS Ejemplo de proyectos Diseo de UPS


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OBJETIVOS DE UNA UPS

Respaldo de energa Proteccin equipos y sistemas electrnicos sensibles Aumento de disponibilidad de suministro elctrico Mejorar la calidad del suministro elctrico


3

Total compatibilidad con Grupos Generadores Sin armnicos Factor de potencia entorno a 1 Cargador con rampa de arranque

Sin armnicos aguas arriba UPS : Thdi < 3% Sixpack IGBT integrado en el rectificador

ENERGA LIMPIA


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5

CENTRO DE PROCESAMIENTO DE DATOS


6

EQUIPAMIENTO MEDICO


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TECNOLOGAS DE UPS

Stand ByStand By InteractivaInteractiva OnlineOnline Ferro resonanteFerro resonante DeltaDelta Con volante de inerciaCon volante de inercia RotatoriasRotatorias


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Estos equipos son comnmente usados para proteger computadores personales no integradas a una red. Opera slo cuando existe ausencia de energa elctrica en la red. Posee tiempos de conmutacin del orden de los milisegundos (mseg). El tiempo de reserva o autonoma depende de la capacidad de las bateras y del consumo del equipo.

MGE UPS SYSTEM modelo Pulsar ellipse

Potencias: 300 / 500 / 650 / 800 / 1200VA.

Topologa Stand By


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Enchufe de entradaEnchufe de entradaEnchufe de entradaEnchufe de entrada

PCPCPCPC

RED elRED elRED elRED elctrica OKctrica OKctrica OKctrica OK

baterbaterbaterbaterasasasas

filtrofiltrofiltrofiltro

cargadorcargadorcargadorcargador inversorinversorinversorinversor

ConmConmConmConm. . . .

InversorInversorInversorInversor

Modo normal de FuncionamientoEn modo normal de funcionamiento, las cargas crticas estn

siendo alimentadas directamente desde la Red elctrica. Por el otro lado, las bateras se mantienen cargadas en todo momento.


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PCPCPCPC

RED elRED elRED elRED elctrica = 0ctrica = 0ctrica = 0ctrica = 0


filtrofiltrofiltrofiltro

inversorinversorinversorinversor

ConmConmConmConm. . . .

InversorInversorInversorInversor

Modo BateraAl ocurrir una falla de energa, el UPS conmuta las cargas

crticas al inversor, el cual recibe su energa de las bateras. Las bateras comienzan a descargarse hasta un valor mximo prefijado por el inversor. Este valor garantiza que las bateras no se daen (valor emitido por el fabricante de las bateras).


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Este tipo de UPS son efectivos para: falta de energa, bajo voltaje momentneo, peak de alto voltajes, bajo voltaje sostenido y sobre voltaje, de onda de salida senoidal modificada y senoidal pura. Son adecuadas para servidores pequeos y medianos, incluyendo algunos equipos de red y equipos de comunicaciones.

MGE UPS SYSTEM modelos: Pulsar ellipse premium y Pulsar Evolution

Topologa Interactiva


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PCPCPCPC



Regulador de Regulador de Regulador de Regulador de

TensiTensiTensiTensinnnn

inversorinversorinversorinversorcargadorcargadorcargadorcargador

Modo Normal de FuncionamientoEn modo normal de funcionamiento, las cargas crticas estn siendo alimentadas desde la Red elctrica, pero pasando por un AVR o regulador de tensin. Por el otro lado, las bateras se mantienen cargadas en todo momento.


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PCPCPCPC




Modo BateraAl ocurrir una falla de energa, el UPS conmuta las cargas crticas al inversor, el cual recibe su energa de las bateras. Las bateras comienzan a descargarse hasta un valor mximo prefijado por el inversor. Este valor garantiza que las bateras no se daen.


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Topologa Online Esta UPS protege contra todos los problemas mencionados

anteriormente, son las ms adecuadas para asegurar la operacin de equipos de mayor criticidad, manteniendo constantes los parmetros elctricos recibidos por la carga.

MGE UPS SYSTEM modelos: Pulsar Extreme C , Comet Extreme , Comet EX RT


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PCPCPCPC



rectificadorrectificadorrectificadorrectificador inversorinversorinversorinversor

SwitchSwitchSwitchSwitch

EstEstEstEstticoticoticotico

Modo Normal de FuncionamientoEn modo normal, el rectificador convierte la energa alterna de alimentacin (AC) en energa continua (DC), libre de ruidos. Esta energa alimenta tanto al inversor como a las bateras (las mantiene cargadas). El Inversor convierte nuevamente la energa continua en energa alterna (AC) con una forma de onda completamente senoidal. Debido a esto, esta tecnologa tambin recibe el nombre de doble conversin.


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PCPCPCPC




Modo BateraCuando la energa de alimentacin del UPS est fuera de especificaciones, se apaga el rectificador y el inversor contina operando esta vez utilizando las bateras como fuente de alimentacin. Esta operacin se ejecuta sin interrupcin alguna..


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PCPCPCPC



rectificadorrectificadorrectificadorrectificador inversorinversorinversorinversor

SwitchSwitchSwitchSwitch

EstEstEstEstticoticoticotico

Modo By PassCuando el equipo detecta una sobrecarga a su salida o una temperatura elevada de operacin, la lgica de control conmuta las cargas crticas a la lnea alterna (o lnea de bypass). Esta conmutacin se realiza por medio de un interruptor electrnico (Static Bypass Switch) muy rpido, garantizando un tiempo casi nulo de transferencia. Cuando se haya corregido el inconveniente, el UPS automticamente re-transfiere las cargas crticas al inversor.


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Diagrama de conexin UPS On Line


19 12/09/2012 Sistemas Electronicos Dr. L. Salazar

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TECNOLOGIA DELTA


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VOLANTE INERCIAL


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CONEXIONES DE UPS PARA ALTA DISPONIBILIDAD ELECTRICA


23Isolated Redundant System

Redundante AisladaCons No-Load on Reserve Module Operating Cost @ Zero Load

Maintenance Bypass

Critical LoadRectifier Input

Rectifier Input

Bypass Input

Pros Cost-Effective Redundancy Easy to Implement

NXNX


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Redundante Aislada

Rectifier Inverter

Static SwitchBypass

Input

Rectifier Input Rectifier Inverter

Static SwitchBypassInput

Rectifier Input

Battery

BatteryPrimary ModuleMust be dual input

Reserve Module

Must be equal orgreater thentotal load

Additional loadimproves system

efficiency


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Sistema Redundante 1+1

UPS #2UPS #1

Critical Connected Load

No System Control Cabinet Cost-Effective Redundancy Simple Retrofit for existing Self Contained System

Simple 3-Breaker Paralleling Cabinet

Comm Link

NX NX


26Battery

Rectifier Inverter

Static SwitchBypass

Input

Rectifier Input

Battery

Rectifier Inverter

Static SwitchBypass

Input

Rectifier Input

3 Breaker OutputTablero de distribucin Conexin de UPS

Sistema Redundante 1 + 1


27

Sistema Redundante 1+N

Critical Connected Load

Communication Link

NX NX NX NX NX NX


28

Redundante Paralelo N+1

Critical Load

Utility Rectifier Inputs

Utility BypassInputs

MaintenanceBypass

SCC


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EJEMPLO DE PROYECTO

CENTROS MDICOS Y HOSPITALES

CENTROS DE PROCESAMIENTO DE DATOS

REDES COMPUTACIONALES DE SERVICIOS INFORMATICOS

AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

CELDAS DE COMUNICACIN TELEFONIA CELULAR


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CENTROS MEDICOS Y HOSPITALES


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EJEMPLO: HOSPITAL REGIONAL GB

DIMENSIN DE SERVICIOS MDICOS Policlnicos 1.000 pacientes Urgencias 700 pacientes Hospitalizacin 1.000 pacientes

Hospitales Relacionados:Lota, Coronel, Santa Juana y Florida.

Consultorios20 Nodos

CENTROS MDICOS Y HOSPITALES

I. ANLISIS OPERACIONAL


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ESCENARIO ESPERADO

Aumento de prestaciones de salud

Mejorar gestin hospitalaria

INVERSIONESEquipamientos mdicos

TICs

Infraestructura

Mejor calidad de servicios mdicos

Mejorar recursos humanos

OBJETIVOS OPERACIONALES


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PROCESOS INFORMATICOS

Se requiere alta disponibilidad: 99.9999

Procesos Informticos HIS RIS LIS PIS RUTA 5D Ficha Clnica Monitoreo UCI Imagenologa Otros


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EQUIPAMIENTO MDICO

(4) $ 186.765.000Sistema de biopsia Esterotxica(4) $ 61.190.375Mamgrafo(3) $ 280.000.000 Scanner (2) $ 60.000.000Torre Endoscpica(4) $ 56.781.000Ecotomgrafo Doppler color(4) $ 762.670.333Angigrafo Multipropsito (1) $ 21.420.000Equipo porttil de rayos(4) $ 989.693.000Resonador Nuclear Magntico

CostoEquipo

(1) Cuenta publica Hospital de Talca, 2005. pg. 30(2) www.hospitalregional.cl/noticias.htm, 9/10/2006 (3) www.hospitalregional.cl/noticias.htm, 4/02/2007(4) Cuenta publica ministerio de salud 2005


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EQUIPOS MDICOS DISTRIBUIDOS

II. ANALISIS DE CARGAS


36

RED COMPUTACIONAL CON SERVIDORES DISTRIBUIDOS

10


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COMPUTADORES A NIVEL DE USUARIOS

51TERMINALES(Marzo)856TOTAL221IMPRESORAS2007

584COMPUTADORES

51TERMINALES810TOTAL201IMPRESORAS2006

558COMPUTADORES

75TERMINALES615TOTAL167IMPRESORAS2005

373COMPUTADORES

CUADRO DE CARGAS Y CONSUMOS DE POTENCIAPOTENCIA TOTAL: 684 kVA


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PROYECCION PROCESOS TIC

ENERGA ELCTRICA

TICU$ 1.000.000

10%

EQUIPOS MDICOS

U$ 2.500.000Data Center

SISTEMA ELCTRICO CONFIABLE?


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Sistema elctrico de alta disponibilidad Suministro continuo de energa Proteccin de equipos sensibles Flexibilidad del sistema elctrico

III. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA ELCTRICO


40

REDUNDANCIA SUBESTACIONES Y GENERADORES

Estndar de Redundancia Subestaciones

IV. INGENIERIA BASICA SUMINISTRO ELECTRICO PRINCIPAL

POTENCIA : 1000 KVA

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41

V. DISPONIBILIDAD SEGN CRITICIDAD DE CARGAS

99.9% 98% 95% 90%

UPS CENTRAL

UPS DISTRIBUIDA

CARGA CRITICA NIVEL A

UPS DISTRIBUIDA

CARGA CRITICA NIVEL B

CARGA CRITICA NIVEL C

ALIMENTADOR DEDICADO

SCANNERUCI

QUIRURGICA CALDERA

SUBESTACINGRUPO GENERADOR

EMPALME 1 EMPALME 2

EJEMPLO : EJEMPLO :EJEMPLO :

CARGA NORMAL

ILUMINACINEJEMPLO :


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Sistema Elctrico propuesto:

UPS centralUPS`s distribuidasAlimentadores DedicadosTransformadores de AislacinSistema de neutro aisladoProtectores de sobrevoltaje en TDMedidores de energa elctrica en TD

Canalizacin dedicada

TG

Computacin

UPS

Principal

3

Tablero

Bypass

TDUCI

UCI

TDComp

UPS

Periferica

1

Servidor

Principal

UPS

Periferica

1

TD

Pabellones

Pabellones

UPS

Periferica

1

Sala Elctrica

TGD Cargas

Criticas

CARGAS CRITICAS: DISPONIBILIDAD > 99.99Red computacionalEquipos mdicos crticos

VI. INGENIERIA BASICA SISTEMA ELECTRICO CON UPS


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VII. INGENIERIA BASICA CANALIZACIONES

CONCEPTO DE CANALIZACIONES DEDICADAS Y SEPARADAS SEGNINDICE DE DISPONIBILIDAD


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Ejemplo de estructura de tableros por piso

VIII. INGENIERA BSICA ESTRUCTURA DE TABLEROS

12


45

Ingeniera Bsica Edificio Monoblock


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IX. INGENIERIA DE DETALLECANALIZACIONES

ESCALERILLAS PORTACONDUCTORES PARA FLEXIBILIDAD


47

TIPOS DE ESCALERILLAS PORTA CONDUCTORES


48

X. INGENIERIA DE DETALLES TABLEROS ELCTRICOS

medidores de energa elctricaprotectores de sobrevoltaje

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49

TRANSFORMADOR DE AISLACION


50

CENTRO DE PROCESAMIENTO DE DATOS



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Product Heat Density Trend Chart

Amdahl, Cisco, Compaq, Cray, Dell, EMC, HP, IBM, Intel, Lucent, Motorola,

Nortel, Sun, Unisys

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53

Requerimientos de disponibilidad

Para mejorar la disponibilidad:

Aumentar MTBF

Mejorar MTTR


54

TABLA DE INDICES DE DISPONIBILIDAD

31 segundos/ao699.9999%

5 minutos/ao599.999%

52 minutos/ao499.99%

8,76 horas/ao399.9%

3,65 das/ao299%

36,5 das/ao190%

DowntimeN de nuevesDisponibilidad


55

(7 - 8 )99.99999%

( 5 - 6 )99.9999%

( 4 )99.99%

( 3 )99.9%

9sAvailability

3 to .31 sec

5.2 min 31 sec

52 min

8.7 hours

Annual Downtime

No Downtime-System IS the BusinessTier 4

Increase UptimeSystem Critical to BusinessTier 3

Preserve Data-Orderly ShutdownTier 2

Protect Hardware-Avoid Power TransientsTier 1

Customer ValueClass


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DUAL BUS PARA ALTA DISPONIBILIDAD

DualCord Loads

AC Loads

AC Loads

StaticTransferSwitch

AC UPSSystem

SingleCord LoadsAC Utility

AutomaticTransfer Switch

Genset

AC UPSSystem

I. INGENIERIA BASICA SISTEMA ELECTRICO CPD

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57

Alternativa Integral 1: UPS Central CPD 1 y CPD 2Sistema dual con 1 UPS Modular Distribuida por Saln y 1 UPS Central en Cascada UPS y conmutador en Rack para equipos con una fuente Potencia UPS Central: 120 - 150 KVA; 3:3Potencia UPS Distribuidas: 80 KVA; 3:3 y 40 KVA; 3:3 Costo de Inversin en UPS: U$ 164.000


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Alternativa Integral 2: UPS Central CPD 1 y CPD 2Sistema dual con 2 UPS Modulares Distribuidas por Saln y 1 UPS Central en Cascada UPS y conmutador en Rack para equipos con una fuente Potencia UPS Central: 120 - 150 KVA; 3:3Potencia UPS Distribuidas: 80 KVA; 3:3 x 2 y 40 KVA; 3:3 x 2 Costo de Inversin en UPS: U$ 236.000



60

STATIC TRANSFER SWITCH EN RACK

16


61

Fuente de poder tpica servidor

Inverter

In Out

Bypass

Battery/ChargerRectifier

Inverter

In Out

Bypass

Battery/ChargerRectifier

Internal Drive

External Drive

I/O

Memory Controller

Processor

SDRAM

Graphics Controller

DC/DCAC/DC

DC/DC

AC/DC Multi output PS

Voltage Regulator Modules

5V

12V

3.3V

12V 1.5/2.5V

1.1V-1.85V

3.3V

3.3V

12V

PWM/PFCSwitcher

Unregulated DCTo Multi Output Regulated DC

Voltages

Internal Drive

External Drive

I/O

Memory Controller

Processor

SDRAM

Graphics Controller

DC/DCAC/DC

DC/DC

AC/DC Multi output PS

Voltage Regulator Modules

5V

12V

3.3V

12V 1.5/2.5V

1.1V-1.85V

3.3V

3.3V

12V

PWM/PFCSwitcher

Unregulated DCTo Multi Output Regulated DC

Voltages

UPSFuente de poder conmutada


62

Voltajes regulados independientemente en servidor


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Documents

TecnologIas de Ups y Conexiones