Sistemas dinámicos de alimentación ininterrumpida

Un SAI dinámico combina el servicio de fuente propia de energía del grupo electrógeno con un elemento de inercia, intercalado entre el alternador y el motor diésel, que le proporciona una continuidad sin corte en el momento de conectarse por fallo de la red. El elemento de inercia que almacena energía cinética puede ser un volante de inercia acoplado al eje de la generación de electricidad o un rotor acoplado inductivamente, como veremos en los esque- mas que siguen.

La alimentación al sistema de distribución en baja tensión se puede independi- zar de la red (fuera de línea) mediante un sistema de SAI dinámico compuesto de motor eléctrico- alternador, acoplado al volante de inercia, que suministra energía controlada y estabilizada el hospital, siempre a través del alternador del sistema. Cuando falla el suministro de red, el grupo electrógeno se pone en marcha y se conecta al eje del alternador-volante. Durante los segundos que tarda el motor diésel en alcanzar la tensión estable, el volante de inercia se encarga de mantener la tensión de utilización en continuidad.

En el sistema que se describe a continuación (en línea), la alimentación se realiza a través de la energía de red que usa una bobina de choque para esta- bilizar la tensión, manteniendo la inercia del rotor inducido a 3.000 rpm, por medio de un motor eléctrico que se convertirá en alternador en su modo de funcionamiento con el grupo electrógeno.

Éstos son sistemas que normalmente se aplican a grandes potencias, por en- cima de uno o dos MW, y tienen un coste de instalación muy elevado y un coste de mantenimiento significativo, por lo que en hospitales, el SAI estático sigue siendo la opción más extendida.

En modo normal de suministro por red pública, el sistema actúa como un acondicionador de red y filtro activo en combinación con un reactor (bobina de choque), eliminando breves interrupciones, picos, defectos y huecos de la red. En caso de fallo de red, el sistema suministra inmediatamente la potencia necesaria, sin interrupción o perturbación. Puede suministrar potencia alter- nativa durante el tiempo que disponga de combustible. A continuación, deta- llamos sus partes con sus respectivas funciones:

  Función

Alternador

  Regula la tensión de salida y genera potencialimpia y continua a la carga. Acople�inductivo

  Almacena la energía cinética necesaria pa-ra soportar la carga entre el fallo de red y el arranque del motor diésel. También permite mantener la frecuencia dentro de sus especifi- caciones durante el funcionamiento diésel. Motor�diésel

  Arranca automáticamente cuando el SAI de-tecta un fallo en el suministro de red. Gracias al acople inductivo, el motor diésel puede ali- mentar sin corte los servicios conectados. Embrague�de�giro�libre Conecta de forma automática el motor diésel

y el acople inductivo de inercia una vez que el motor diésel alcanza la velocidad adecuada. Reactor�(bobina�de�choque) Actúa en combinación con el alternador como

filtro de red y evita que perturbaciones en la red alcancen la carga.

4.2.1. Modos de funcionamiento Modo de red

  Función

Reactor y alternador Actúa como filtro activo para eliminar perturbaciones de red.

Alternador Actúa como motor, girando el rotor exterior a 1.500 rpm (50 Hz).

Devanado del rotor exterior Transferencia a modo diésel.

Embrague de giro libre Aísla el rotor exterior del acople inductivo del motor diésel en estandby.

Transferencia a modo diésel

  Función Tiempo

Interruptor (Q1) Se abre en caso de cualquier fallo de red.

Acople inductivo La energía cinética almacenada se transfiere del rotor interior al exterior, que mueve el alternador para suministrar potencia ininterrumpida a la car- ga.

0-3 s

Alternador Se mantiene a velocidad constante (1.500 rpm).  

Motor diésel Arranca y acelera hasta 1.500 rpm. 0-2 s

Embrague de giro libre Embraga automáticamente cuando el motor diésel alcanza velocidad nomi-

nal.  

Motor diésel + acople inductivo

  Suministra potencia continua a la carga, dentro de la ventana especificadade tensión y frecuencia. El acople inductivo ayuda al motor diésel durante segundos.

Modo diésel

  Función

Motor diésel

  Mueve el alternador para suministrar potencia continuaa la carga. El motor diésel es constantemente monitori- zado y controlado digitalmente para asegurar una fre- cuencia de salida constante.

Acople inductivo

  Se recarga a 3.000/3.600 rpm para estar preparado an-te cualquier incidencia y para apoyar el motor diésel pa- ra mantener el sistema dentro de los límites de la fre- cuencia y tensión especificada.

Frecuencia de salida Se mantiene dentro de la tolerancia, incluso si el sistema tiene que soportar grandes variaciones de carga.

Retorno a modo de red

  Función

Sistema SAI Detecta si la red ha vuelto dentro de especificaciones y sincroniza el sistema con la frecuencia de red para una transferencia suave.

Interruptor Q1 Se cierra.

Embrague de giro libre Desembraga.

Motor diésel Desacelera a 1.450/1.750 rpm.

Alternador Vuelve a funcionar como motor para mantener la velo- cidad del rotor exterior a 1.500 rpm.

Motor diésel Continúa funcionando sin carga durante un tiempo, pa- ra enfriar. A continuación se apaga y vuelve al modo en standby.

Configuraciones en paralelo (redundantes)

La configuración en paralelo ofrece redundancia (N+1, el más común). Las unidades que suministran la potencia necesaria son respaldadas por una uni- dad adicional, para más seguridad. La cantidad total de unidades en paralelo está limitada por la relación entre la corriente de salida total y la potencia de cortocircuito.