La mayoría de los errores al dimensionar un UPS no son errores de aritmética, sino errores de alcance: la carga se estima a partir de la placa de características, la autonomía se da por supuesta y la tensión del sitio se toma del valor nominal de la compañía eléctrica en lugar de la tensión real del alimentador. Cuanto más precisa es la aritmética, más fácil resulta obtener una respuesta exacta para la pregunta equivocada.
Este artículo aplica el mismo método que usamos en las consultas de nuestros proyectos: medir la carga, convertir a kVA, aplicar un margen, verificar el arranque de los motores, dimensionar la batería y, por último, corregir según las condiciones del sitio. El resultado debe ser un rango de capacidad y un objetivo de batería, no un número de modelo aislado.
Al «dimensionar» un UPS, ¿qué se está eligiendo realmente?
Dimensionar significa encontrar, entre los modelos estándar, el bastidor más pequeño capaz de soportar la carga real, el mayor escalón de carga y la autonomía requerida, dejando margen suficiente para el crecimiento de la carga y el envejecimiento de la batería. Es un problema con múltiples restricciones, no una simple multiplicación.
Hay cuatro restricciones: los kW continuos determinan la capacidad del inversor; el arranque del motor o compresor de mayor potencia determina la capacidad de sobrecarga; el tiempo de autonomía determina el banco de baterías; y la tensión y la frecuencia del sitio determinan la topología y el rango de entrada. Un diseño que cumple tres de ellas y falla en la cuarta seguirá dando problemas en el sitio.
Empiece por una lista de cargas. Enumérelas una por una indicando el equipo, su potencia de funcionamiento, la cantidad, si incorpora motores o corrientes de alta irrupción y si funcionan al mismo tiempo. Lo que se suma son las cargas que operan de forma simultánea, no todos los equipos de todo el edificio.
| Carga | Potencia de funcionamiento W | Cantidad | ¿Simultánea? | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Servidor | 350 | 4 | Sí | Medido en el PDU |
| Switch de red | 60 | 2 | Sí | El presupuesto PoE se calcula aparte |
| Arreglo de almacenamiento | 400 | 1 | Sí | Los discos giran en el arranque |
| Monitor | 30 | 4 | Sí | Suele pasarse por alto |
| Impresora láser | 600 | 1 | No | Carga cíclica alta |
| Aire acondicionado | 1,800 | 1 | No | Arranque de motor; circuito independiente |
La lista de cargas vale más que una regla empírica. Distingue qué cargas son continuas y cuáles ocasionales, y evita que la impresora y el aire acondicionado se sumen por error a la carga del UPS.
¿Cómo se convierte kW a kVA?
El UPS se especifica en kVA, pero la carga normalmente se mide en kW. La conversión utiliza el factor de potencia de salida del UPS:
kVA = kW ÷ factor de potencia
Por ejemplo, con un UPS en línea de factor de potencia de salida 0.9, una carga de 7.2 kW requiere 8 kVA. Un modelo de 10 kVA entrega 9 kW, por lo que con esta carga trabaja al 80% de su potencia activa nominal, que es un punto de diseño saludable.
Si la carga es de 10 kW con factor de potencia 0.9, antes de aplicar margen ya se necesitan 11.1 kVA. El siguiente tamaño estándar es 15 kVA, no 10 kVA. Un UPS de 10 kVA no puede entregar 10 kW: a plena carga solo entrega 9 kW, y además no debe operar de forma continua al 100%.
| Carga | Factor de potencia | kVA necesarios | Con margen del 25% | Capacidad estándar |
|---|---|---|---|---|
| 3 kW | 0.9 | 3.3 kVA | 4.2 kVA | 5 kVA |
| 7.2 kW | 0.9 | 8.0 kVA | 10.0 kVA | 10 kVA |
| 14.4 kW | 0.9 | 16.0 kVA | 20.0 kVA | 20 kVA |
| 36 kW | 0.9 | 40.0 kVA | 50.0 kVA | 60 kVA |
| 72 kW | 0.9 | 80.0 kVA | 100.0 kVA | 100 kVA |
En este paso debe usarse el factor de potencia de salida del UPS, no el factor de potencia de desplazamiento de la carga. El factor de potencia de la carga determina la demanda real de potencia activa; el factor de potencia del UPS indica cuánta potencia activa puede entregar el bastidor con su capacidad nominal en kVA.
¿Qué margen de diseño debe dejarse?
Para cargas comerciales o de TI normales, deje un 20–25%; para cargas con muchos motores, con crecimiento incierto o en sitios donde aún no se ha medido el consumo real, deje un 30%.
El margen no es un «colchón para el vendedor»: responde a cuatro efectos reales. El crecimiento de la carga a lo largo de la vida útil del UPS. El envejecimiento de la batería, que reduce la autonomía (no la capacidad del UPS), aunque un UPS que trabaja con carga ligera se calienta menos y deja más margen para recargar la batería. Las corrientes armónicas de las cargas no lineales, que elevan la corriente RMS para los mismos kW. Y la diferencia entre la potencia de placa y el consumo real, que suele ser grande, sobre todo en servidores y equipos de climatización.
| Margen | Cuándo aplicarlo | Riesgo |
|---|---|---|
| 10–15% | Carga medida, estable, vida útil corta | Poco espacio de crecimiento |
| 20–25% | Comercial / TI normal | Equilibrado |
| 30% | Muchos motores, incierta o crítica | Mayor inversión inicial |
| 40%+ | Carga muy incierta | Probable sobredimensionamiento; volver a medir |
No añada un 50% «por seguridad» sin una razón. Un UPS sobredimensionado opera mucho tiempo con carga baja, lo que puede reducir la eficiencia y, en algunos bastidores modulares, desperdiciar capacidad de módulos. El margen correcto es el que usted puede explicar.
¿Cómo se dimensiona la batería según la autonomía?
La autonomía es un cálculo de batería, no una característica del UPS. La fórmula simplificada es:
Ah = kW × 1,000 × horas ÷ (tensión del bus de CC × eficiencia del inversor × profundidad de descarga utilizable)
Para una carga de 7.2 kW, 1 hora de autonomía, un bus de 192 VDC, una eficiencia del inversor de 0.85 y una profundidad de descarga utilizable de 0.6, el resultado es de aproximadamente 73.5 Ah. 16 baterías de 12 V 100 Ah en serie forman una cadena de 100 Ah nominales, que cubre el objetivo justo con un pequeño margen. Si la autonomía pasa a 2 horas, los Ah necesarios se duplican a unos 147 Ah, por lo que se necesitan dos cadenas de 100 Ah en paralelo.
La fórmula es solo el punto de partida. En descargas cortas de alta corriente, la batería entrega menos que su capacidad nominal a 20 horas, por lo que el banco real será mayor. Verifique con la tabla de descarga del fabricante a la tensión de corte prevista.
| Autonomía | Carga | Bus de CC | Ah estimados | Cadenas de 12 V 100 Ah |
|---|---|---|---|---|
| 5 min | 7.2 kW | 192 V | 6 Ah | 1 (cadena mínima) |
| 15 min | 7.2 kW | 192 V | 18 Ah | 1 |
| 30 min | 7.2 kW | 192 V | 37 Ah | 1 |
| 60 min | 7.2 kW | 192 V | 74 Ah | 1 |
| 120 min | 7.2 kW | 192 V | 147 Ah | 2 |
| 240 min | 7.2 kW | 192 V | 294 Ah | 3 |
Los valores de la tabla son orientativos y suponen una batería en buen estado a 25 °C. Un cuarto de baterías demasiado caliente reduce la capacidad disponible y la vida útil; uno demasiado frío reduce la capacidad durante la descarga. Ambos factores modifican la configuración del banco.
Cuando la red es inestable, ¿qué cambia en el dimensionamiento?
Una red inestable cambia primero la decisión de topología y después la capacidad. Un UPS interactivo con línea conmuta en 4–6 ms y corrige la tensión con una etapa AVR; un UPS en línea hace pasar la carga siempre por doble conversión y conmuta en 0 ms. Si la red cae con frecuencia a 160 V o sube a 260 V, un modelo interactivo con línea puede pasar a batería demasiadas veces, y la batería no alcanza a recuperarse entre un evento y el siguiente.
El parámetro clave que debe verificarse es la ventana de entrada. Muchos modelos en línea aceptan 85–300 VAC, lo que cubre caídas profundas y fluctuaciones del generador. Cuando la entrada cae por debajo de esa ventana, el UPS pasa a batería o a bypass. Un estabilizador de servomotor aguas arriba permite mantener el UPS en red, pero añade costo y una tarea de mantenimiento.
| Condición de red | Topología recomendada | Motivo |
|---|---|---|
| Estable, cortes ocasionales | Interactiva | Costo menor, conmutación suficiente |
| Caídas frecuentes, cortes breves | En línea de amplio rango de entrada | Conmutación de 0 ms, batería reservada para cortes reales |
| Baja tensión profunda, con generador | En línea + estabilizador de servomotor | Entrada estable, salida limpia |
| Cargas con motores, sitio industrial | En línea de grado industrial | Alta capacidad de sobrecarga, rango de entrada amplio |
| Centro de datos, N+1 | En línea modular | Redundancia y crecimiento |
La tensión del sitio debe medirse, no suponerse. Un registro continuo de una semana en el tablero de distribución muestra la tensión de fase mínima y máxima, el desequilibrio trifásico y la frecuencia. Ese registro es más útil que las indicaciones de la compañía eléctrica.
¿Qué información debe enviarse al proveedor?
Envíe la lista de cargas, el motor o compresor de mayor potencia, la autonomía requerida, el número de fases y la tensión, el país del proyecto, la temperatura ambiente y los requisitos de documentación. Si dispone de un diagrama unifilar o de la especificación de un consultor, adjúntelos.
El proveedor debe responder con: kVA, kW, factor de potencia de salida, ventana de entrada, configuración de batería, dimensiones, peso, disipación de calor y la base de cálculo de la autonomía. Si la cotización solo indica «UPS de 10 kVA», hay que pedir el resto de los parámetros. La batería y el rango de entrada pueden hacer que el precio varíe en un orden de magnitud.
Una buena cotización también debe indicar lo que no incluye: obra civil, cable, instalación, aranceles y despacho aduanero. Con estos límites bien definidos, no habrá sorpresas cuando llegue el equipo.
Lista de verificación para el dimensionamiento
- Mida los kW de funcionamiento; no use la placa de características.
- Aplique un margen del 20–25% para cargas normales y del 30% para cargas con muchos motores.
- Verifique el arranque del motor de mayor potencia con la curva de sobrecarga del UPS.
- Dimensione la batería según la autonomía, el bus de CC y la curva de descarga.
- Confirme la ventana de entrada con la tensión medida en el sitio.
- Elija la topología según la sensibilidad de la carga y las condiciones de la red, no solo por el precio.
- Solicite la ficha del modelo, la hoja de especificaciones de la batería y los planos antes de cursar el pedido.
La calculadora de este sitio ofrece una capacidad y una batería estimada de primera aproximación. Úsela para acotar la consulta y, después, confirme la configuración final con la hoja de datos del modelo y el registro del sitio.
