Cómo construir tu propia fuente de poder ininterrumpible (UPS)

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En caso de apagón prolongado, es posible que los sistemas críticos (tales como la computadora o equipo médico) deban permanecer funcionando, no importa lo que pase. Esta guía te ayuda a construir un sistema de fuente de poder ininterrumpida o UPS (siglas del Inglés "Uninterruptible Power Supply"). Puedes ampliar esta fuente con el uso de algún generador de energía, celdas solares, generadores a base de viento, etc. como mejor te parezca.

La mayoría de las fuentes de poder ininterrumpidas vendidas para usarse en computadoras funcionan por medio de la activación de un inversor cuando se interrumpe el servicio de electricidad, y luego vuelven a su funcionamiento “normal” cuando regresa la energía. Esta fuente de poder simplemente produce electricidad de corriente alterna CA por medio de un inversor de servicio continuo y asume que recibirá una carga de energía antes de que la batería de corriente directa se descargue por completo. El diseño de este tipo de fuentes de poder es sencillo y también permite que más de un tipo de fuente de alimentación de corriente directa pueda participar en la carga de la batería.

Pasos

1
Lee todas las advertencias antes de proceder. Esto es por tu seguridad.
2
Escoge un cargador que pueda suministrar la corriente necesaria para cargar la batería y mantenerla al día con la carga del inversor. Esta será un cargador de uso pesado.
- Revisa en las tiendas de accesorios para casas rodantes. Ahí podrás encontrar convertidores grandes de uso pesado.
- También los puedes encontrar en negocios que vendan accesorios para sistemas de energía solar. Ellos manejan cargadores e invertidores grandes para suministrar energía a casas enteras.
- Si un convertidor de casa rodante o de sistema de energía solar para casa tiene un inversor integrado, asegúrate de que esté aislado (o lo puedes aislar) de la fuente de poder de entrada.
- Asegúrate de que el cargador sea compatible con el tipo de baterías que vas a comprar.
3
Escoge solamente baterías de ciclo profundo. No uses baterías de auto o camión., tampoco una batería marítima. Si vas a usar una sola batería, es recomendable que uses una batería de gel o que no requiera ningún tipo de mantenimiento. Para sistemas grandes compuestos por múltiples baterías de ciclo profundo, escoge sólo baterías con celdas húmedas o de tipo AGM.
- Asegúrate de las baterías tengan ventilación para que se escape el gas hidrógeno.
- Si compras baterías con celdas húmedas, asegúrate de que el cargador pueda “ecualizar“ la carga.
- Las baterías ácidas de plomo se venden de 6 y 12 voltios. Tendrás que conectarlas en serie para aumentar el voltaje o en paralelo para poder suministrar más corriente y así poder incrementar los amperes-hora disponibles.
  - 12 voltios = 2 baterías de 6 voltios conectadas en serie.
  - 24 voltios = 4 baterías de 6 voltios conectadas en serie o 2 de 12 voltios.
  - al conectar baterías en serie-paralelo, conecta pares de baterías en paralelo y luego conecta esos pares en serie. No conectes en paralelo cadenas de baterías en serie.
- No mezcles diferentes tipos de baterías, como baterías nuevas añadidas a conjuntos de baterías existentes, ya que las nuevas se volverán tan usadas como las viejas.
- En arreglos grandes de baterías en paralelo, es recomendable intercambiar las baterías más o menos cada año.
- Las baterías superficialmente drenadas (de ciclo) duran más que las baterías de ciclo profundo.
- Una batería nueva de 12 voltios cargada completamente, en realidad tiene 12.6 voltios al estar en reposo, ya que tiene 6 celdas de 2.1 voltios cada una.
- Una batería nueva de 6 voltios cargada completamente, e realidad tiene 6.3 voltios al estar en reposo.
- Cuando un cargador de 12 voltios está cargando la batería, el voltaje será mayor. Una carga flotante (carga de mantenimiento) para un sistema de 12 voltios es de 13.5 a 13.8 voltios. La fase de carga activa requiere al menos 14.1 voltios. Incluso podrías ver que el voltaje sube hasta 16 voltios, dependiendo del cargador, cuando se está cargando el sistema de baterías. Después de que se completa la carga, al estar en reposo, el voltaje de la batería (o conjunto de baterías) regresará poco a poco a su voltaje nominal de carga completa (12 voltios).
- Una batería de 12 voltios al estar descargada, tiene 11.6 voltios al estar en reposo. Una de 6 voltios, descargada, tiene 5.8 en reposo. El voltaje puede caer temporalmente por debajo de estos valores al estar suministrando energía a una carga grande, pero debe regresar a un punto dentro del rango de voltaje nominal después de una hora de descanso. Si la batería se descarga a menos de 1.93 voltios por celda, se dañará permanentemente.
- El voltaje de las baterías se puede medir con un voltímetro para un estado aproximado de su carga, pero muchas baterías agotadas pueden tener una “carga superficial” que puede caer rápidamente cuando hay una demanda de corriente. Necesitas probarlas con una carga “en vivo” por varias horas para verificarlas.
- Una fuente de poder de 12 voltios regulada no puede cargar por completo una batería de 12 voltios descargada, pero sí lo hará un buen cargador de voltaje flotante si el voltaje de salida es correcto (como lo dijimos antes, 13.5 – 13.8 voltios para un sistema de baterías de 12 voltios). Revisa frecuentemente el nivel de líquido en las celdas y rellénalo conforme sea necesario con agua destilada.
4
Escoge un buen inversor.
- Escoge uno que esté calificado para uso continuo y que pueda proveer más potencia de la que pienses que vayas a necesitar.
- Que tenga suficiente corriente de “pico” para poder arrancar motores, lo cual puede significar una potencia de 3 a 7 veces de la potencia nominal (watts).
- Existen inversores disponibles para voltajes de entrada de 12, 24, 36, 48 y 96 voltios, y unos pocos con voltajes menos comunes. Entre más grande sea el voltaje, mejor, especialmente para sistemas grandes. Los más comunes son los de 12 voltios, pero nunca escojas uno de 12 voltios para u sistema de más de 2400 watts de salida (la cantidad de corriente que tendría que manejar el inversor sería simplemente demasiado grande).
- Algunos de los mejores inversores tienen un cargador de 3 fases integrado y un relevador de transferencia, lo cual simplifica bastante el sistema. Estos inversores bien valen la pena su diferencia en el precio, si tomamos en cuenta que el cargador integrado es mucho más barato que el precio de un cargador independiente.
5
Consigue los cables, fusibles y demás accesorios necesarios para interconectar las baterías, el cargador y el inversor.
- Estos deben ser de calibre muy pesado, deben estar bien hechos y deben quedar interconectados con la distancia más corta posible, con la finalidad de reducir la resistencia de los cables.
- Considera gastar un poco más en la compra de un “Bus” de cables con divisores para realizar las interconexiones, en lugar de poner cables por todos lados. De esta manera tendrás un sistema más ordenado y te ayudará a evitar cortos accidentales. También te facilitará el remplazo de baterías defectuosas.
6
Usa equipo de protección y observa las medidas de seguridad.
- Usa gafas de protección para proteger tus ojos ante posibles salpicaduras de ácido.
- Usa guantes de protección. Si es posible, que sean no-conductores.
- Quítate cualquier artículo de joyería y objetos metálicos que uses.
7
Con cuidado, conecta los cables del cargador a la batería de ciclo profundo tomando en cuenta la polaridad.
8
Prepara el sistema de carga. Conecta el cargador al toma-corriente de la pared y enciéndelo. Asegúrate de que comience el ciclo de carga de manera adecuada y asegúrate de que el inversor esté apagado.
9
Conecta y prueba el inversor, si es que está separado del cargador. Conecta los cables a las baterías tomando en cuenta la polaridad. Enciende el inversor y pruébalo con una carga de corriente alterna adecuada. No deben saltar chispas, ni debe salir humo ni fuego. Deja el inversor encendido y alimentando una carga similar a la que planeas usar y deja que se cargue la batería durante toda la noche. Esto probará que el cargador y la carga sean compatibles. En la mañana, la batería deberá estar cargada completamente.
10
Desmantela el banco de pruebas.
11
Diseña un buen contenedor para tu fuente de poder. Esto podría ser estantes en un cobertizo, o en un contenedor muy grande. Esto mantendrá protegidas las baterías, el cargador, y el inversor. En general, el cargador y el inversor no deben estar al lado de las baterías, donde un escape de gas pueda llegar a ellos. Si es así, se puede acortar la vida útil de los componentes electrónicos, o se pueden encender los gases con las chispas si se bloquean los respiraderos. Se debe instalar alguna partición y debe tener ventilación el área del cargador y del inversor. También puedes montar el cargador /inversor de fuera de la caja de la batería. Una vez listo, instala los componentes en el contenedor.
12
Haz las conexiones. Las corridas de cables deben ser lo más cortas posible. Es necesario que el acceso a las baterías sea fácil para poder revisarlas. Para las baterías con celdas húmedas, debes ser capaz de tomar con facilidad las tapas para poder revisar el nivel de fluido y poder rellenarlas con agua destilada. Asegúrate muy bien de que el inversor esté conectado a tierra. Puedes conectarlo a tierra por medio del cable de tierra de entrada de corriente alterna del cargador o usa una varilla enterrada en el suelo.
13
Provee alternativas cuando sean necesarias y benéficas. Puedes complementar o remplazar el cargador con una celda solar o generador de viento conectado al controlador del cargador. Esto permitiría a la fuente de poder funcionar por más tiempo, de hecho por tiempo indefinido. Otra opción es conectar un generador a base de combustible al cargador. Usa el generado con la salida de 12 voltios, o desconecta el cargador de la salida de corriente alterna y utiliza la corriente alterna del generador para suministrar energía al cargador.
- La fuente de poder ininterrumpible (UPS) se puede colocar en un lugar al exterior.
  - Puedes instalar una conexión a través de la pared en la que se conecten ambas partes. Puedes colocar el inversor en la parte externa con una conexión hacia la parte interna.
  - Desconecta y aísla la parte del circuito que va adentro de la casa del panel central del circuito. Coloca el cable por fuera de esa caja a través de uno de los contactos y conéctalo al inversor usando un conducto adecuado. Todos los circuitos que se usan para las luces, detectores de humo, etc. En ese circuito funcionarán con energía proveniente del mismo UPS, así que asegúrate de que nada “extra” esté conectado ahí.
  - Usa conductos especiales en la medida en que el UPS vaya a estar conectado permanentemente.

Advertencias

Si no eres un electricista muy experimentado, no intentes nada de esto.
La conexión a tierra del inversor no es opcional, es un requisito. Recuerda que debes obedecer las regulaciones locales con respecto al uso de tierra, especialmente si sólo una varilla de tierra es permitido para el sitio.
Si la fuente de poder suministrará energía en lugares al exterior o cerca de agua, compra un inversor con interruptor de fallo y conéctalo a tierra.
La salida de corriente alterna de un inversor es muy similar a un toma-corriente de pared y podría matarte.
La corriente directa proveniente de la batería podría quemarte.
Existe suficiente energía de corriente directa en una batería como para paralizar tu corazón.
No uses joyería o reloj al trabajar con las baterías.
Usa gafas de protección al trabajar con baterías.
Si provocas un corto circuito en una batería, pueden saltar chispas e incluso puede explotar la batería y derramar ácido sulfúrico por todo el lugar.
Procura que haya suficiente ventilación para las baterías. El hidrógeno atrapado podría explotar.
Se recomienda usar zapatos o botas de electricista.