ESQUEMA DE PROTECCIN ELECTRICA POR...

3.4.2 ESQUEMA DE PROTECCION ELECTRICA POR UPS

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08/12/2006 1.0 Creación del documento Oscar Romero

08/12/2006 1.1 Modificación de formato Amanda Hernández

25/01/2007 1.2 Actualización de contenido Oscar Romero



Confidencial ©FISDL Pagina 1 of 12



3.4.2 ESQUEMA DE PROTECCIÓN

ELECTRICA POR UPS Los equipos de Fuentes Ininterrumpidas de potencia (UPS: Uninterrumpible Power Source) son necesarios para mantener la continuidad, fiabilidad y calidad de operación de todos los equipos de cómputo, comunicaciones, transmisión de datos, etc. Proporcionando protección ante desperfectos eléctricos de la red eléctrica pública, tales como: Cortes, variaciones de voltaje, variaciones de frecuencia, sobrevoltajes, cortocircuitos externos, sobrecarga por efectos climáticos, etc. Gracias al grupo de baterías internas, provee una operación continua independientemente de las condiciones de la energía de entrada, así, el usuario final dispone de un servicio que evite la discontinuidad de operación en sus labores, pérdida de datos o corrupción de información. Un equipo de UPS se dimensiona según la potencia eléctrica que puede manejar en KVA (Kilo Volts-Amperes), típicamente se requieren de 0.2 a 0.4 KVA por computadora completa para operar normalmente. A diferencia de los equipos de UPS usados en el hogar y oficinas pequeñas, los cuales están distribuidos por toda la instalación máquina por máquina, en el FISDL se tiene un esquema de UPS centralizado. Ventajas de un esquema de UPS centralizado sobre uno distribuido de forma individual por estación de trabajo.

1. La calidad de la señal: El equipo centralizado genera una onda de voltaje constante senoidal, a diferencia de los UPS pequeños distribuidos, cuya onda de salida está formado por ondas semicuadradas no sinusoidales, a la larga afectará negativamente a los equipos que alimente.

2. El manejo de las baterías está centralizado. A diferencia de un esquema distribuido, se debe

monitorear cada unas de las baterías que posee internamente la totalidad de equipos, normalmente nunca se tienen equipos del mismo tipo con igual tipo de baterías, muchas veces se dificultará la obtención de las mismas, desconociéndose la mayoría de veces las fechas de vencimiento y el tipo de control que se lleve sobre estos dispositivos. El esquema centralizado provee un banco único de baterías para cada UPS del mismo tipo, con un pleno control de su carga, renovación y calidad de servicio.

3. Mantenimiento. El esquema distribuido no está sujeto a mantenimiento, si un equipo falla, normalmente

no es posible repararlo y se deberá comprar uno nuevo, su vida útil es menor a 4 o 5 años. El equipo centralizado está sujeto a un mantenimiento programado por personal calificado, su vida útil se prolonga a más de 10 años.

4. Capacidad de crecimiento. Los equipos distribuidos no pueden suplir más carga de la diseñada,

sirviendo normalmente a una sola computadora. Un equipo centralizado está diseñado para manejar cargas grandes de equipo, pudiéndose actualizar su capacidad, siendo posible servir a decenas de equipos sin problema. Los UPS distribuidos se queman al sobrecargarlos, los equipos centrales son capaces de responder a una sobrecarga.

5. Monitoreo. Un UPS distribuido pequeño normalmente no es posible monitorearlo por software, y de ser

así, no hay forma de concentrar la información de cada consola. En cambio un UPS central tiene administración remota vía Web o por la red, enviando alarmas, avisos y status de operación, pudiendo tomar acción antes de que ocurran percances.

6. Períodos largos de operación sin energía pública. Normalmente cuando existe un corte prolongando de

energía, los tomacorrientes de la red pública no disponen de energía cuando se entra en operación por planta eléctrica de emergencia; dicha planta provee energía únicamente a zonas críticas y alumbrado, por lo cual el UPS distribuido agotará su batería en 10 o 20 minutos. En cambio con el UPS



centralizado, la planta de emergencia siempre les suministrará energía por más de 4 horas para su operación.

7. Actualizaciones. Un UPS distribuido difícilmente puede ser actualizado en capacidad y duración de

batería, en cambio un UPS central es capaz de poder incrementar su capacidad gracias al diseño modular (siempre y cuando el fabricante lo habilite), pudiéndose también incrementar el tiempo en modo batería al agregar bancos externos.

8. Efectos climáticos. Una red pública conectada a un UPS distribuido no posee mecanismo para el drenaje de variaciones rápidas y altas de voltajes tal como descargas atmosféricas, provocando un daño irreversible. En una instalación centralizada se disponen de etapas de absorción de descargas atmosféricas para evitar daño a los equipos.

9. Línea a tierra. El esquema de puesta a tierra no está del todo controlado en un esquema distribuido, un

esquema centralizado tiene una especial atención en este punto. La puesta a tierra es vital para aislar señales eléctricas con distorsión y evitar el daño de equipos.

10. Dos de los equipos centralizados más actualizados pueden enviar alertas vía correo electrónico.

11. Los equipos de UPS centralizados cumplen las normativas de calidad de servicio para centros de

cómputo, proveyendo factores de potencia entre el 90% y 95%, ahorrando costos de facturación por el perfil de carga.

12. Manejo adecuado de armónicos, Un UPS pequeño distribuido no está diseñado para evitar inyectar

corrientes armónicas en la red pública, un UPS central tiene en su diseño intrínseco la separación de etapas de rectificación y conversión de energía para desacoplar el efecto de las cargas hacia la red pública, logrando así evitar contaminar la calidad de servicio en la subestación y posibles penalizaciones por parte del proveedor.

13. Naturaleza de fases de suministro más eficiente. Un UPS distribuido opera en modo monofásico, esta

es la forma más común de manejo de carga, pero también es la menos eficiente y más difícil para realizar balanceo de carga, quedando corriente remanente en el conductor neutro de los tableros. En cambio los UPS centrales tienen suministro de energía trifásica que es más eficiente, de forma natural eliminan el desbalance de cargas en el conductor neutro al estar equilibradas las cargas.

14. Consola de administración. Los UPS distribuidos no tienen una pantalla de control adonde se puedan

medir todos los parámetros, alarmas o porcentaje de carga, en cambio los UPS centralizados proveen una pantalla indicando en tiempo real todos los parámetros de operación.

15. Bypass de mantenimiento. Los UPS distribuidos no tienen un circuito que desacople la entrada a la

circuitería sin que se interrumpa el suministro de energía a las cargas, debiendo apagar todos los equipos conectados al mismo para poder darle mantenimiento. Los UPS centrales incorporan dos circuitos de bypass: mecánico y de estado sólido. Así, puede darse mantenimiento al equipo sin desacoplar o apagar las cargas servidas.

La instalación eléctrica de los usuarios responde a los estándares y códigos nacionales para equipo eléctrico:

1. Se usa alambre de cobre THW y TW calibre 12 para los circuitos ramales, con protecciones por protecciones térmicas de 20 A a 120 VAC. La acometida y acceso a cada subtablero utilizan cable o alambre THHW de calibre apropiado.

2. Los circuitos ramales no se cargan a más del 80% en ningún caso, la mayoría están a menos del 60%

de carga.

3. Se tiene un balance de cargas no mayor al 10% entre fases para evitar corrientes por desbalance en el conductor neutro



4. Todos los UPS tienen etapas de desacople de doble conversión para evitar inyectar corrientes

armónicas a la red pública utilizando protecciones apropiadas con el conductor neutro duplicado en tamaño AWG respecto a las fases.

5. Se tienen protectores de transientes por descargas atmosféricas en el tablero principal de distribución

6. Los circuitos ramales en el salón de servidores están debidamente identificados mediante viñetas y

correspondencia de los circuitos en el tablero de distribución

7. Los subtableros de los circuitos ramales aún poseen espacios para futuras ampliaciones

8. Las cargas están dedicadas para el Chasis principal de la PC, monitor, fuente de poder de teléfono y periféricos pequeños. No se conectan ni se permiten usar la red de UPS para: impresores láser, ventiladores, oasis, equipos trituradores de papel o cualquier otro componente ajeno a la PC de alto consumo de energía.

9. El voltaje de entrada a las computadoras se mantiene a 115 VAC +/- 5% a 60 Hz +/- 1%

10. La variación de contenido armónico en el voltaje es inferior al 5%

11. Se utilizan las canalizaciones apropiadas para el ruteo de cableado. Todos los tomas disponen de

fase, neutro y tierra en la secuencia correcta.

12. Los tomacorrientes eléctricos están debidamente identificados y enviñetados, utilizándose en lo posible placas de color rojo para diferenciarlos de la red eléctrica pública.

Parámetros de la instalación. 1. Red de tierra unificada del edificio a 2.5 ohmios 2. Voltaje en subestación 240 V 3. Switch automático de transferencia entre planta de emergencia y red pública 4. Acople de tensión mediante transformador seco de 45 KVA factor de armónicos K4, de 240 a 208

Voltios 5. Números de hilos: 5, 3 fases, neutro y tierra # 2/0 6. Acometida: de la subestación a subtablero principal de instalación, en tubería conduit para exteriores 7. Protección general subtablero de cargas: térmico de 150 A 3 polos.



DIAGRAMA ELECTRICO ACTUAL

S U B T A B L E R O S D E C A R G A

Switch de Transferencia Automático, marca Onan Subestación 240V 208V Main , 3p Transformador seco Planta de emergencia potencia: 45 KVA marca Caterpillar Caseta de la subestación Eléctrica # 2/0 AWG x 5 (3 Fases, 1 neutro, 1 tierra) Acometida 40 A, 3p ~ 120V 40 A, 3p ~ 60 A, 3p 40 A, 3p UPS marca APC Trifásico, 30 KVA ~ 120V 50 A, 3p 40 A, 3p ~ 50 A, 3p Main 150 A, 3p UPS marca Gamatronics De tipo industrial Trifásico, 15 KVA 50 A, 3p ~ 120V ~ 50 A, 3p UPS marca MGE Trifásico, 10 KVA Salón de servidores, Gerencia de Sistemas, tercera planta edificio FISDL



Cuarto Nivel Subtablero de cargas 4to nivel

Tercer Nivel Subtablero de cargas del . Segundo nivel,

Segundo Nivel Subtablero de cargas 1er nivel (sótano), Subtablero de Salida UPS 30 KVA

1er Nivel (Sótano)

Servidores

UPS de 15 KVA

Transformador seco de la subestación, es de tipo trifásico, 45 KVA, factor K4. 240/208 Voltios, 60Hz

UPS de 30 KVA trifásico

Subtablero de entrada del UPS 30 KVA

UPS de 10KVA

Subtablero de cargas del 3er nivel

EQUIPOS.



USUARIOS CUARTO NIVEL. UPS marca MGE, modelo Galaxy 3000, sirve a equipos de usuarios de toda la cuarta planta del edificio. Capacidad actual: 10 KVA trifásico Carga servida actualmente: 6 KVA Año de instalación: 2004

SERVIDORES. UPS marca Gamatronic, modelo Micro UPS, sirve a equipos servidores en la Gerencia de sistemas Capacidad: 15 KVA trifásico Carga servida actualmente: 8 KVA Año de instalación: 2007



USUARIOS DEL PRIMERO AL TERCER NIVEL UPS marca APC, modelo Smart-UPS VT, sirve a equipos de la primera, segunda y tercera planta del edificio Capacidad: 30 KVA, trifásico Carga servida actualmente: 20 KVA Año de instalación: 2006

SUBESTACION. Transformador Seco marca Federal Pacific, modelo T242T45SK4 Capacidad: 45 KVA trifásico, factor de armónicos K4, convierte de 240 a 208 voltios en estrella Carga servida actualmente: 32 KVA



Planta de emergencia marca Caterpillar, Potencia: 281 KVA, 225 KW trifásica, 240 voltios



CIRCUITOS RAMALES Salón de servidores (UPS de 15 KVA) Subtablero de distribución a los distintos servidores en los muebles y diversos racks:

Regletas internas a los racks de servidores y tomacorrientes en muebles y equipo de comunicaciones:

Los circuitos a los ramales llegan con alambre de cobre THW calibre 10 en los racks y calibre 12 en los tomas dobles, debidamente aterrizados a tierra. Los postes y mueble metálicos están solidamente aterrizados a tierra con cable de cobre 6/0. La carga está balanceada, consumiendo un promedio de 2 KVA por fase. Todos los circuitos están debidamente identificados y enviñetados. Usuarios (UPS de 30 KVA) Subtableros en los primeros tres niveles del edificio en orden desde la primera a la tercera planta:



El subtablero menos saturado es el del primer nivel, 10 circuitos de bajo consumo El subtablero con más carga es el del segundo nivel, tuvo que ser ampliado con un tablero externo para alimentar las cargas ubicadas en el área remodelada que da alojo a los asesores municipales y demás técnicos, totalizando 17 circuitos. El subtablero de la tercera planta tiene una carga moderada, dispone de 10 circuitos con cargas de consumo medio. Usuarios (UPS de 10 KVA) Subtablero de alimentación para los usuarios de la cuarta planta

El subtablero de la cuarta planta dispone de 11 circuitos de bajo consumo. Tomacorrientes de las cargas para usuarios. Los tomacorrientes que reciben energía eléctrica reguladas por los UPS centralizados están debidamente identificadas, poseen color rojo o marrón, las que se encuentran en los muebles modulares son negras igual que la lámina del mueble, ubicados en la esquina central de cada mueble, disponiendo de una viñeta identificadora. Dado que el edificio fue remodelado gradualmente, no se tomó en cuenta que era necesario disponer de al menos 3 tomacorrientes para UPS en vez de los 2 usados como estándar, lo cual obligó a utilizar conectores de realce de 3 posiciones para poder instalar la fuente de poder de los teléfonos digitales. Fotografías de cómo están siendo utilizados los tomas de UPS para usuarios:



Los tomas de UPS que han quedado en desuso han sido cubiertos adecuadamente para evitar el abuso en el sistema eléctrico regulado. Estadísticas (Diciembre de 2008) Promedio de estaciones de trabajo conectadas a UPS: 230 Potencia disponible para usuarios: 45 KVA Potencia actualmente demandada por los usuarios: 30 KVA Promedio de energía demandada por puesto de trabajo: 0.115 KVA Promedio de servidores y equipos de datos conectados a UPS de servidores: 35 Potencia disponible para los servidores: 10 KVA Potencia actualmente demandada por los servidores y equipos de datos: 7.2 KVA Promedio de energía demandada por cada servidor: 0.2 KVA Nótese que un servidor demanda casi el doble de energía que una estación de trabajo.

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