Sistema de alimentación de emergencia

Un sistema de energía de emergencia es una fuente independiente de energía eléctrica que mantiene en funcionamiento los sistemas eléctricos esenciales en caso de interrupción del suministro eléctrico normal. Un sistema de energía de reserva puede incluir un generador de reserva , baterías y otros aparatos. Los sistemas de energía de emergencia se instalan para proteger vidas y bienes ante las consecuencias de la pérdida del suministro eléctrico principal. Se trata de un tipo de sistema de energía continua .

Se utilizan en una amplia variedad de entornos, desde hogares hasta hospitales , laboratorios científicos, centros de datos , ^{[ 1 ]} equipos de telecomunicaciones ^{[ 2 ]} y barcos. Los sistemas de energía de emergencia pueden basarse en generadores , baterías de ciclo profundo , almacenamiento de energía mediante volantes de inercia ^{[ 3 ]} o pilas de combustible . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Los sistemas de energía de emergencia se utilizaban ya en la Segunda Guerra Mundial en los buques de guerra. En combate, un buque podía perder el funcionamiento de sus calderas, que alimentaban las turbinas de vapor del generador . En tal caso, se utilizaban uno o más motores diésel para accionar los generadores de reserva. Los primeros interruptores de transferencia se basaban en el funcionamiento manual; dos interruptores se colocaban horizontalmente, alineados y con la posición de encendido enfrentada. Entre ellos se colocaba una varilla. Para accionar el interruptor, era necesario apagar una fuente, mover la varilla al otro lado y encender la otra fuente.

El suministro eléctrico principal puede interrumpirse debido a la caída de líneas, fallos en una subestación, inclemencias del tiempo, cortes de luz programados o, en casos extremos, un fallo generalizado de la red . En los edificios modernos, la mayoría de los sistemas de energía de emergencia se han basado y siguen basándose en generadores . Generalmente, estos generadores funcionan con motores diésel, aunque los edificios más pequeños pueden utilizar generadores con motor de gasolina .

Algunos edificios más grandes tienen turbinas de gas , pero pueden tardar entre 5 y 30 minutos en producir energía. ^{[ 6 ]}

Últimamente, se está haciendo un mayor uso de baterías de ciclo profundo y otras tecnologías como el almacenamiento de energía mediante volantes de inercia o pilas de combustible . Estos últimos sistemas no producen gases contaminantes, lo que permite su instalación dentro del edificio. Además, como segunda ventaja, no requieren la construcción de un cobertizo aparte para el almacenamiento de combustible. ^{[ 7 ]}

En los generadores convencionales, se utiliza un interruptor de transferencia automática para conectar la alimentación de emergencia. Un lado se conecta tanto a la alimentación normal como a la de emergencia, y el otro lado se conecta a la carga designada como de emergencia. Si no llega electricidad a la alimentación normal, el interruptor de transferencia acciona un solenoide que activa un interruptor bipolar de doble tiro. Esto conmuta la alimentación de la normal a la de emergencia. La pérdida de la alimentación normal también activa un sistema de arranque a batería para poner en marcha el generador, de forma similar a como se arranca el motor de un coche con la batería. Una vez que se acciona el interruptor de transferencia y arranca el generador, se restablece la alimentación de emergencia del edificio (tras haberse interrumpido durante la pérdida de la alimentación normal).

A diferencia de las luces de emergencia , la iluminación de emergencia no es un tipo de luminaria; es un patrón de las luces normales del edificio que proporciona una ruta de luz para permitir una salida segura, o ilumina áreas de servicio como salas de máquinas y salas eléctricas. Las señales de salida , los sistemas de alarma contra incendios (que no tienen baterías de respaldo) y las bombas de motor eléctrico para los rociadores contra incendios casi siempre funcionan con energía de emergencia. Otros equipos que funcionan con energía de emergencia pueden incluir compuertas de aislamiento de humo, ventiladores de evacuación de humo, ascensores, puertas para discapacitados y tomas de corriente en áreas de servicio. Los hospitales utilizan tomas de corriente de emergencia para alimentar sistemas de soporte vital y equipos de monitoreo. Algunos edificios incluso pueden usar energía de emergencia como parte de las operaciones normales, como un teatro que la usa para alimentar equipos de espectáculos de acuerdo con el principio de que " el espectáculo debe continuar ".

El uso de sistemas de energía de emergencia en la aviación puede darse tanto en la aeronave como en tierra.

En aeronaves comerciales y militares, es fundamental mantener el suministro eléctrico a los sistemas esenciales durante una emergencia. Esto se puede lograr mediante turbinas de aire dinámico o sistemas de alimentación de emergencia por batería, lo que permite a los pilotos mantener el contacto por radio y continuar la navegación utilizando la pantalla multifunción (MFD), el GPS, el receptor VOR o el giroscopio direccional.

El localizador , la senda de planeo y otras ayudas para el aterrizaje instrumental (como los transmisores de microondas) consumen mucha energía y son de vital importancia, por lo que no pueden funcionar de forma fiable con una batería, ni siquiera durante periodos cortos. Por lo tanto, cuando se requiere una fiabilidad absoluta (como cuando se aplican las operaciones de Categoría 3 en el aeropuerto), es habitual alimentar el sistema con un generador diésel con conmutación automática a la red eléctrica en caso de fallo del generador. Esto evita cualquier interrupción en la transmisión mientras se alcanza la velocidad de funcionamiento del generador.

Esto contrasta con la visión típica de los sistemas de energía de emergencia, donde los generadores de respaldo se consideran secundarios al suministro eléctrico principal.

Las computadoras, las redes de comunicación y otros dispositivos electrónicos modernos necesitan no solo energía, sino también un suministro constante para seguir funcionando. Si la tensión de la fuente cae significativamente o se interrumpe por completo, estos dispositivos fallarán, incluso si la pérdida de energía dura solo una fracción de segundo. Por este motivo, ni siquiera un generador de respaldo ofrece protección debido al tiempo de arranque necesario.

Para lograr una protección contra pérdidas más completa, se utilizan equipos adicionales como protectores contra sobretensiones , inversores o, en ocasiones, un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) completo. Los sistemas SAI pueden ser locales (para un solo dispositivo o toma de corriente) o abarcar todo el edificio. Un SAI local es una pequeña caja que cabe debajo de un escritorio o un rack de telecomunicaciones y alimenta un número reducido de dispositivos. Un SAI para todo el edificio puede adoptar diversas formas, según la aplicación. Alimenta directamente un sistema de tomas de corriente designadas como alimentación del SAI y puede alimentar un gran número de dispositivos.

Dado que las centrales telefónicas utilizan corriente continua (CC), la sala de baterías del edificio suele estar conectada directamente a los equipos que consumen energía y se alimenta continuamente de la salida de los rectificadores que normalmente suministran CC rectificada de la red eléctrica. Cuando falla el suministro eléctrico, la batería mantiene la carga sin necesidad de conmutar. Gracias a este sistema sencillo, aunque algo costoso, algunas centrales no han sufrido ningún corte de energía desde la década de 1920.

En los últimos años, las grandes unidades de una central eléctrica suelen diseñarse como un sistema unitario en el que los dispositivos necesarios, incluyendo la caldera, la unidad turbogeneradora y su transformador de potencia (elevador) y auxiliar, están conectados de forma sólida como una sola unidad. Una configuración menos común consiste en dos unidades agrupadas con un transformador auxiliar común. Como cada unidad turbogeneradora tiene su propio transformador auxiliar, se conecta automáticamente al circuito. Para arrancar la unidad, los auxiliares reciben energía de otro transformador auxiliar o de un transformador auxiliar de la central. El período de conmutación del primer transformador al siguiente está diseñado para un funcionamiento automático e instantáneo en caso de que sea necesario activar el sistema de energía de emergencia. Es fundamental que la energía a los auxiliares no falle durante una parada de la central (un suceso conocido como apagón, en el que todas las unidades regulares fallan temporalmente). En cambio, durante las paradas, se espera que la red permanezca operativa. Cuando se producen problemas, generalmente se deben a relés de potencia inversa y relés de frecuencia variable en las líneas de la red, debido a perturbaciones severas en la misma. En estas circunstancias, debe activarse el suministro de emergencia de la estación para evitar daños a cualquier equipo y prevenir situaciones peligrosas, como la liberación de gas hidrógeno de los generadores al medio ambiente local.

Para un sistema de suministro de emergencia de 208 VCA, se utiliza un sistema central de baterías con controles automáticos, ubicado en el edificio de la central eléctrica, para evitar largos cables de alimentación. Este sistema central consta de baterías de plomo-ácido que conforman un sistema de 12 o 24 VCC, así como baterías de reserva, cada una con su propia unidad de carga. También se requiere una unidad de detección de voltaje capaz de recibir 208 VCA y un sistema automático que pueda activar el circuito de suministro de emergencia en caso de fallo del suministro de 208 VCA de la central.

• Cómo funcionan los sistemas de energía de emergencia
• Diferencia entre batería de coche y batería de ciclo profundo.