Una interrupción de apenas 100 milisegundos puede ocasionar el reinicio de la computadora a bordo, lo que podría demorar varios minutos e incluso requerir intervención manual para reanudar la operación por razones de seguridad. Por ejemplo, un brazo robótico no debería quedar en un estado o posición indeseable.
Las interrupciones de energía pueden deberse a factores ambientales, tales como impactos de rayos en líneas eléctricas de alta tensión, tormentas, caída de ramas de árboles, o incluso la acción de animales. En las zonas rurales, el riesgo es mayor, ya que las líneas eléctricas suelen encontrarse expuestas sobre el suelo. Asimismo, las interrupciones también pueden originarse por eventos que introducen disturbios a la red eléctrica, como el arranque de motores o la energización de grandes transformadores en instalaciones vecinas.
Las fuentes de alimentación AC-DC solo pueden soportar la pérdida del suministro de AC durante unos pocos milisegundos antes de que la tensión de salida caiga a cero.
Prevención del apagado del equipo
Los generadores de respaldo son adecuados para interrupciones de energía a largo plazo que pueden durar desde decenas de minutos hasta varias horas o incluso días; sin embargo, estos pueden tardar hasta varios minutos en ponerse en funcionamiento.
Los sistemas informáticos suelen contar con una fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) como respaldo. Éstas utilizan baterías para almacenar la energía de respaldo, lo que requiere mantenimiento preventivo y, ocasionalmente, el reemplazo de dichas baterías. Al operar continuamente, consumen más energía, resultan más costosas de mantener y añaden un gasto considerable. La gran mayoría de las interrupciones y caídas en el suministro de AC se producen en menos de 0,5 segundos. Dado que una fuente de alimentación AC-DC estándar puede sostener la salida durante solo 50 ms (como máximo), se requiere un almacenamiento adicional de energía.
En el diagrama de la Figura 1, se muestra el impacto de una interrupción de AC sin un módulo búfer, donde el tiempo T es el tiempo de retención de la fuente de alimentación (de 20 a 50 ms).
Módulos búfer de TDK-Lambda
Como indica su nombre, un módulo búfer protege la carga frente a interrupciones breves en el suministro eléctrico de AC. La carga puede ser una placa de control de procesos digital, relés, contactores o motores. La energía se almacena en el módulo en capacitores electrolíticos, similares a los que se encuentran en una fuente de alimentación AC-DC. Los módulos búfer montados en riel DIN son los más populares; por ejemplo, TDK-Lambda, representada de Mecter S.L., ofrece la serie DBM20 de 24 VDC y 20 A (Figura 2).
Figura 2: Módulos búfer TDK-Lambda DBM20 para montaje en carril DIN.
El módulo búfer se conecta en paralelo con la salida DC de la fuente de alimentación, como se muestra en la Figura 3.
Si el suministro de AC se interrumpe brevemente, la salida DC de la fuente de alimentación comenzará a disminuir conforme se agota su energía interna. En ese momento, el módulo búfer asumirá la alimentación de la carga. Cuando se restablece la AC, una cantidad controlada de corriente fluye desde la fuente de alimentación AC-DC hacia el módulo para recargarlo. De esta manera, cuando se conecta un módulo búfer en paralelo con la salida de la fuente (Figura 4), siempre hay tensión en la carga durante la interrupción de AC. Durante el intervalo de tiempo T, la fuente de alimentación sigue alimentando a la carga, y durante Tb, el módulo búfer cubre la demanda hasta que se recupera el suministro de AC.
Figura 3: Conexión del módulo búfer.
Figura 4: Salida de la fuente durante una interrupción de tensión con módulo búfer.
En caso de una interrupción muy prolongada de AC, el módulo búfer puede utilizarse para alimentar la carga durante más tiempo, lo que permite apagar el equipo de forma segura y controlada o almacenar información vital (Figura 5).
Figura 5: Salida de la fuente durante una interrupción de tensión prolongada con módulo búfer.
El DBM20 se puede configurar en modo de búfer fijo o variable. En modo fijo proporcionará energía cuando el voltaje de entrada baje a 22.4V, en modo variable cuando la entrada disminuya en 1V. El tiempo de retención Tb se indica en la hoja de datos del módulo, a un nivel de potencia especificado. Por ejemplo, el TDK-Lambda DBM20 de 20 A proporciona 250 ms adicionales a un nivel de potencia de 448 W. Cuando se utiliza a niveles de potencia/corriente más bajos, el tiempo Tb aumenta. Para una corriente de carga de 5 A, el tiempo Tb será de aproximadamente 1 segundo. Con una corriente de carga de 2,5 A, el tiempo Tb será de 2 segundos. Los módulos búfer pueden conectarse en paralelo para prolongar aún más el tiempo de retención.
Como el módulo búfer funciona independientemente de la fuente de alimentación y del equipo final, puede añadirse después de la instalación. No se requiere cableado de AC ni se utilizan baterías que requieran mantenimiento o sustitución. Si se detecta que una ubicación concreta de la máquina es más propensa a interrupciones breves del suministro eléctrico de AC, puede realizarse una fácil adaptación sobre el terreno. Se puede acceder al estado del producto de forma remota a través de un relé DC OK o localmente mediante los indicadores LED.
Para cualquier consulta técnica o comercial puede contactar con Mecter S.L., distribuidor autorizado de TDK-Lambda.
