Qué es un SAI y cual es su función en un data center

¿Qué es un SAI?

Son las siglas de un Sistema de Alimentación Ininterrumpida o bien, en inglés se le conoce como UPS (uninterruptible power supply). Un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) es una unidad eléctrica que suministra energía a ordenadores, servidores, equipos de telecomunicaciones, y centros de datos. No sólo ofrece una reserva de energía de emergencia, sino que también protege los dispositivos o servidores en uso.

¿Para qué utilizar un SAI y cómo funciona?

La razón por la que este sistema resulta esencial es que la red eléctrica puede ser poco fiable. La fuente de alimentación regulada puede fallar periódicamente, lo que provoca cortes en las comunicaciones y pérdida de datos en el data center. Además, problemas como los picos y caídas de tensión, el ruido y la distorsión armónica también afectan a la calidad de la red eléctrica. Para proteger la seguridad de los dispositivos y servidores y garantizar la eficiencia del negocio, el UPS se convierte en la mejor garantía.

Un SAI puede proporcionar una protección casi instantánea frente a las interrupciones de la alimentación de entrada utilizando la energía almacenada en las baterías. Los cuatro componentes funcionales principales de un sistema SAI son las baterías, el inversor, el rectificador y el interruptor estático de derivación. La batería es el corazón de la alimentación de un SAI, pero también puede ser la principal fuente de fallos. El rectificador desempeña dos funciones importantes: convertir la alimentación de entrada de CA (corriente alterna) a CC (corriente continua) y recargar las baterías mientras la CC pasa al inversor. A continuación, el inversor convierte la corriente continua del rectificador (o de las baterías) en corriente alterna para la carga. El interruptor de derivación estática permite que la corriente alterna de la red pública fluya directamente a través del SAI hasta la carga, sin pasar por los componentes del SAI, proporcionando una línea de defensa vital en caso de fallo.

Para proteger la seguridad de los dispositivos y servidores y garantizar la eficiencia del negocio, el SAI se convierte en la mejor garantía

¿Cuál es la diferencia entre un regulador de tensión (AVR) y un SAI?

Un SAI es una fuente de alimentación de emergencia. Puede conectarse a la red eléctrica, actúa como regulador de la red y también carga la batería interna. Cuando se interrumpe la alimentación de la red pública, el UPS seguirá suministrando alimentación a la carga mediante el método de conversión del inversor para garantizar que el servidor de la sala de equipos no se quede sin alimentación.

La fuente de alimentación regulada o AVR no puede proporcionar alimentación de reserva al servidor cuando se interrumpe la red eléctrica. Está diseñada para regular la inestabilidad de la tensión. Se utiliza principalmente para proteger los equipos de back-end y tiene funciones perfectas para la protección de equipos. En caso de tensión inestable, alta y baja tensión, se puede utilizar una fuente de alimentación regulada, pero el servidor no recibirá alimentación.

A continuación, mostramos algunas diferencias entre SAI y AVR:

Seguridad

Los SAI y los AVR protegen las cargas eléctricas de forma diferente. El objetivo principal de los SAI es proteger los equipos críticos de los cortes o caídas de tensión. En tales situaciones, el SAI seguirá proporcionando un suministro de reserva hasta que alcance la capacidad de la batería o se restablezca el suministro de red. Mientras tanto, un regulador o AVR ofrece protección contra sobretensiones, subtensiones y transitorios. Permite que la carga reciba una alimentación limpia y estable, a pesar de las irregularidades de la red de entrada.

Funciones

El SAI sirve principalmente como fuente de alimentación de reserva para evitar que las cargas eléctricas se apaguen bruscamente. Mientras tanto, el AVR compensa la discrepancia de la tensión de entrada ajustando rápidamente la relación de bobinado del transformador con gran precisión.

Uso

La aplicación de SAI es frecuente en cargas eléctricas que no pueden arriesgarse a una interrupción imprevista, por ejemplo: instalaciones médicas, centros de datos y, a menor escala, ordenadores de trabajo. En cuanto a los AVR, se instalan para proteger de forma significativa máquinas o infraestructuras de gran valor contra los daños provocados por las variaciones de tensión.

Precio

Un SAI es más caro que un regulador debido a la presencia de baterías, que constituyen una parte importante de su coste. Recuerde que debe cambiar la batería del SAI al menos 2-3 veces a lo largo de su vida útil. No obstante, en centros de datos, un SAI resulta imprescindible. En cuanto al precio, los AVR son mucho más económicos. Además, requieren mucho menos mantenimiento y tienen un ciclo de vida más largo.

Tipos de SAI para un data center

La demanda de procesamiento, tráfico y almacenamiento de datos ha crecido espectacularmente desde la pandemia y, en consecuencia, el mercado de los CPD ha experimentado un auge en la inversión, pero también en la demanda de energía. La demanda de los SAI, pues, ha sido creciente como consecuencia, en gran parte, de esta mayor inversión que estamos recibiendo para la construcción de centros de datos.

Según su tipología, un UPS ofrecerá un nivel de protección eléctrica que va variando de acuerdo con lo que se quiera proteger, y en caso de los data centers son on-line. Y según su capacidad y potencia, el SAI montará de una a varias baterías, que comenzarán a descargarse para para mantener una alimentación ininterrumpida durante cortes de suministro eléctrico. Se estima que en torno al 50% del mercado de los SAI corresponde a potencias inferiores a 10kVA. Es decir, es más frecuente montar SAI para pequeñas aplicaciones (Edge, SOHO, etc.). No obstante, los equipos de más alta potencia están creciendo a un ritmo mayor debido a su demanda en los proyectos de grandes centros de datos.

SAI Offline

Es el tipo más básico de SAI. Permanece en modo de espera hasta que falla la fuente de alimentación principal, momento en el que cambia a su batería de reserva. Algunas de sus aplicaciones incluyen ordenadores personales de sobremesa, electrodomésticos y sistemas de punto de venta (TPV).

SAI interactivo

Este diseño de SAI utiliza un regulador automático de tensión (AVR) que puede ajustar las derivaciones del transformador a medida que cambia la tensión. Cuando se produce una pérdida de alimentación, cambia a la batería de reserva. Algunas de sus aplicaciones incluyen las pequeñas oficinas, servidores y equipos de red.

SAI online

Su tecnología de doble conversión garantiza el máximo nivel de protección eléctrica. Entrega una alimentación completamente ininterrumpida y a través de forma de onda senoidal pura en todo momento, lo que lo convierte en un equipo apto para trabajar, no solo conectado a una red eléctrica, sino también a generadores o grupos electrógenos. Un inconveniente es que las baterías deben sustituirse con más frecuencia, y que su coste es superior al resto de equipos de gamas más básicas. Debido a su alta fiabilidad, la tecnología on-line ocupa el sector profesional en el mercado de SAI y está generalmente destinada a proteger servidores, equipos industriales o cualquier instalación informática, como un data center que por su importancia o coste necesite la seguridad de no verse afectados por problemas derivados de la red eléctrica.

SAI industrial

Este sistema combina las características de los diseños de reserva y en línea, pero utiliza un transformador especial para crear un circuito resonante. Puede mantener la alimentación durante un breve periodo durante la conmutación a la batería de reserva.  Sus aplicaciones incluyen entornos industriales y entornos con fluctuaciones de potencia.

SAI delta

La tecnología de conversión delta garantiza la calidad de la energía controlando el factor de potencia y gestionando la forma de la corriente de entrada. Ofrece ventajas similares al diseño en línea de doble conversión, pero es más eficiente desde el punto de vista energético. Sus aplicaciones más populares incluyen propósitos industriales y grandes centros de datos.

SAI híbrido

Estos sistemas SAI combinan características de varias topologías de SAI para satisfacer necesidades específicas. Suelen tener diseños intrincados para equilibrar la eficiencia energética y la protección de la energía. Son útiles para cargas exigentes de trabajo, como instalaciones de investigación y grandes centros de datos de hiperescala.

¿Cuánto dura un SAI, ¿Qué capacidad de SAI necesito?

El coste del tiempo de inactividad de un centro de datos típico se estima en 9.000 dólares por minuto, por lo que es esencial realizar un estudio exhaustivo cuando se invierte en un sistema de reserva fiable, ya que juega un papel importante en la reducción del número de interrupciones. Un SAI bien concebido y asociado a un sistema de baterías avanzadas, garantizará que, incluso cuando haya problemas de energía, las operaciones continúan sin interrupciones. Normalmente, los sistemas SAI utilizan energía de la batería que van de uno a 15 minutos para mantener la energía, hasta que se conecta a un suministro energético alternativo, generador de diesel, o hasta que cierre de forma segura la operación en otro centro de datos.

Mantenimiento y vida útil de un SAI

En los casos de los centros de datos, estos dispositivos deben ir acompañados de sus respectivas baterías (dependiendo de cada caso necesitará más o menos), y es ahí donde recae la importancia del SAI, ya que, a más baterías conectadas, más tiempo de autonomía tendrá el dispositivo. Y la cuestión no es baladí, ya que las baterías suelen, por lo general, dar más problemas de lo que aparentemente pudiera parecer. Una celda que se encuentre en mal estado en un banco de baterías puede comprometer todo el sistema de respaldo de un centro de datos durante un corte eléctrico.

Es fundamental que las empresas realicen mantenimiento y revisiones de forma periódica. Lo primero que hay que saber es que las baterías que se utilizan en los SAI deben ser reemplazadas cada cierto tiempo y aunque los fabricantes cifran dicho recambio en los tres años, se debe de entender que dicha fecha puede variar desentendiendo de varios factores, como puede ser, por ejemplo, la temperatura. Por regla general, un SAI no debe exceder los 25ºC. A partir de ahí una mayor temperatura se traducirá a una pérdida de la longevidad de la vida útil de la batería, así que se debe mantener el SAI en un lugar fresco y seco. Es importante también no sobrecargar el SAI, lo razonable es que la carga nunca exceda el 80% de su capacidad.

Otras causas que pueden afectar a la vida útil de un SAI tienen que ver con un voltaje incorrecto de la carga flotante; enlaces o conexiones flojos entre elementos; pérdida de electrolitos debida a desecación o daños en la carcasa, envejecimiento del producto o una simple falta de mantenimiento o cuidado incorrecto de los SAI. Y desde luego, un mantenimiento preventivo regular reduce de manera significativa los índices de averías, ya que permite identificar de antemano las amenazas potenciales.

Lista de comprobación de mantenimiento

Elaborar una lista de comprobación de mantenimiento y servicio del SAI es una buena práctica y mantiene un registro meticuloso de todo el mantenimiento y los servicios. De este modo, garantizará que el mantenimiento de su SAI no se retrasa.

Una adecuada lista de comprobación podría incluir, entre otros pasos:

• Comprobar la batería del SAI para asegurarse de que funciona correctamente
• Inspeccionar los condensadores del SAI, los conjuntos principales, el cableado, los disyuntores, etc.
• Asegurarse de que el aire circundante es fresco comprobando los filtros de aire y limpiando el polvo si es necesario
• Si detecta daños importantes, ocúpese de ellos inmediatamente.

Control de la temperatura ambiente

Como se ha indicado anteriormente, es fundamental verificar la temperatura ambiente que rodea al sistema, ya que una temperatura elevada puede reducir la capacidad de la batería. A continuación se indican algunas de las mejores prácticas:

• Es mejor instalar el SAI en una zona con temperatura controlada.
• Evite colocar el SAI cerca de ventanas abiertas o lugares húmedos, y mantenga la zona libre de polvo excesivo y gases corrosivos
• No coloque el SAI en lugares con temperatura o humedad fuera de los parámetros especificados
• Las rejillas de ventilación frontal, lateral o trasera de la unidad no deben estar obstruidas
• Aunque es probable que un SAI siga funcionando con temperaturas frías o calientes, esto puede provocar el deterioro del rendimiento y la vida útil de la batería.

Los sistemas SAI utilizan energía de la batería que van de uno a 15 minutos para mantener la energía, hasta que se conecta a un suministro energético alternativo, generador de diesel, o hasta que cierre de forma segura la operación en otro centro de datos

Gestión del software de un SAI

Los softwares de comunicaciones para los sistemas de alimentación ininterrumpida están especialmente diseñados para la monitorización de los equipos y su gestión. Estos proporcionan una interfaz fácil de usar para monitorizar y controlar un SAI, visualizando en todo momento la información más importante, como tensiones de entrada, tensiones de salida, consumos o capacidad de las baterías. Algunas de las funcionalidades son el uso de gráficos de análisis fáciles de usar, como estadística de eventos, histórico, exportación de cuadros, y también el uso de gráficos dinámicos en tiempo real de los datos del SAI (voltaje, frecuencia, nivel de carga, nivel de batería). Igualmente, notificaciones de alarmas, programación del encendido/apagado, testeo de baterías, control de los terminales programables son otras de las funcionalidades que cumple un software de SAI.