Un SAI (sistema de alimentación ininterrumpida, o UPS) hace dos cosas: mantiene la carga alimentada cuando falla la red y mejora la calidad de la tensión que recibe. Son cosas distintas, y la topología decide cuánto de cada una se obtiene. Dimensionarlo bien exige acertar con dos números: la potencia (kVA y kW) y la energía de la batería (autonomía).
Topologías (IEC 62040-3)
| Topología | Funcionamiento | Protección | Uso típico |
|---|---|---|---|
| Off-line / standby (VFD) | La carga va a red; ante fallo, conmuta a inversor (unos ms) | Baja: no corrige tensión ni frecuencia | Informática doméstica |
| Line-interactive (VI) | Como el anterior, con regulación de tensión (AVR) sin pasar por batería | Media: tensión corregida | Pequeña oficina, redes |
| Doble conversión (VFI) | La carga siempre alimentada por el inversor (CA→CC→CA); la red solo alimenta el rectificador y carga la batería | Alta: tensión y frecuencia independientes de la red, sin tiempo de conmutación | Centros de datos, sanidad, industria |
El inconveniente de la doble conversión es el rendimiento (un 93–97 % en equipos modernos, con modos «eco» de mayor eficiencia que sacrifican parte de la protección) y las pérdidas en forma de calor, que hay que ventilar.
Dimensionado de potencia
Un SAI se caracteriza por dos potencias:
- S (kVA): capacidad de corriente del inversor.
P (kW): potencia activa que puede entregar. Con el factor de potencia de salida:
P = S · cos φ_salida
Los SAI modernos tienen cos φ de salida de 0,9 a 1; los antiguos, 0,8.
La carga se suma en kW y en kVA:
P_SAI ≥ Σ P_cargas · (1 + reserva)
con una reserva del 20–30 % para crecimiento y picos. Y se comprueba el factor de cresta (la relación pico/eficaz de la corriente de las fuentes de alimentación conmutadas puede ser de 2,5–3, frente a 1,41 de una carga lineal).
Ejemplo
Una sala técnica con carga de 18 kW (cos φ 0,95) con una previsión de crecimiento del 25 %:
P ≥ 18 · 1,25 = 22,5 kW
S ≥ 22,5 / 0,95 ≈ 23,7 kVA
Un SAI de 30 kVA / 27 kW (cos φ 0,9) cubre ambos límites.
Sobrecarga y cortocircuito
Los inversores aceptan sobrecargas breves (típicamente 125 % durante 10 min y 150 % durante 1 min; consultar al fabricante). Si la carga rebasa, el bypass estático pasa la carga a red. En un cortocircuito en la carga, el inversor limita su corriente (poco más de 1,5–2 × In), lo que dificulta la selectividad: las protecciones aguas abajo deben ser de calibre pequeño o disparar con la corriente de red por el bypass. Ver selectividad.
Cálculo de la batería
Energía
La energía que debe entregar la batería para una autonomía t:
E_útil = P_carga · t
pero la batería tiene que ser mayor, por varias pérdidas:
E_nominal = E_útil / (η_inv · F_desc · F_env · F_temp)
η_inv: rendimiento del inversor (≈ 0,93–0,96).F_desc: factor por descarga rápida. Las baterías de plomo-ácido entregan menos energía cuanto más rápido se descargan (efecto Peukert): para autonomías de 10–15 min la capacidad útil es del orden del 40–60 % de la nominal a 10 h.F_env: factor de envejecimiento: se dimensiona al fin de vida (80 % de la capacidad inicial):F_env = 0,8.F_temp: factor de temperatura (por debajo de 20 ºC, la capacidad disminuye).
Ejemplo: 20 kW durante 15 minutos
E_útil = 20 kW · 0,25 h = 5 kWh
- Con
η_inv = 0,95,F_desc = 0,5,F_env = 0,8,F_temp = 0,9:
E_nominal = 5 / (0,95 · 0,5 · 0,8 · 0,9) ≈ 14,6 kWh
Con una tensión de bus de CC de 480 V (240 celdas de 2 V, es decir, 40 bloques de 12 V):
C ≈ 14.600 Wh / 480 V ≈ 30,4 Ah
(referida a 10 h; valor ilustrativo)
En la práctica, el fabricante de baterías da tablas de potencia por celda (W/celda) para cada tiempo de descarga y tensión final (por ejemplo, 1,67 V/celda); con ellas se elige el modelo exacto. La corriente de descarga al final de la autonomía, con una tensión mínima de 1,67 · 240 = 401 V:
I = 20.000 / (0,95 · 401) ≈ 52,5 A
(La corriente aumenta al caer la tensión de la batería, porque el inversor mantiene la potencia constante.)
Tecnologías
| Tecnología | Vida típica (orientativo) | Observaciones |
|---|---|---|
| VRLA (plomo-ácido sellada) | 5–10 años a 20 ºC | Barata; se degrada a más temperatura (halving cada ≈ 8–10 ºC) |
| Plomo abierto / OPzS | 15–20 años | Mantenimiento; sala con ventilación |
| Ión-litio | 10–15 años | Más densa y ligera; coste mayor; gestión BMS |
Instalación y normativa
- Sala de baterías: si hay desprendimiento de gases, se trata como local con riesgo de corrosión y con ventilación (ITC-BT-30), con pasillos de servicio de 0,75 m como mínimo y suelo aislante si la tensión de CC supera 75 V respecto a tierra. Más detalle en locales húmedos, mojados y otros especiales.
- Alumbrado de emergencia y servicios de seguridad: el SAI no sustituye a la fuente de seguridad exigida por la ITC-BT-28 salvo que cumpla sus tiempos de conmutación (corte breve de 0,5 s) y autonomía (alumbrado: 1 h). Ver pública concurrencia.
- Esquema de tierras: el SAI puede cambiar el régimen de neutro. Con un SAI de doble conversión sin transformador de aislamiento, el neutro de entrada y el de salida pueden unirse; hay que definir el esquema (TT/TN) aguas abajo.
- Armónicos: el rectificador puede devolver una distorsión armónica a la red (THDi del 30 % en rectificadores de 6 pulsos; < 5 % en de entrada activa). Afecta al dimensionado del grupo electrógeno: véase grupo electrógeno.
Errores frecuentes
- Dimensionar por kVA sin comprobar los kW.
- Olvidar el envejecimiento de la batería: el día 1 hay autonomía de sobra; el año 5 se acaba.
- Calcular la batería con la capacidad a 10 h para una descarga de 10 minutos.
- Protecciones aguas abajo de tamaño excesivo, que no disparan con la corriente limitada del inversor.
- Temperatura de sala de 30 ºC y baterías VRLA: la vida se reduce a la mitad.
- No instalar bypass de mantenimiento: cualquier intervención corta la carga.
Conclusión
Un SAI se elige por topología (según lo que se quiera proteger), potencia (kVA y kW con reserva) y autonomía (energía con pérdidas, descarga rápida y envejecimiento). Hay que ir a las tablas del fabricante de baterías para afinar y no dimensionar con la capacidad nominal.
Fuentes
- Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (RD 842/2002) — texto consolidado en el BOE: ITC-BT-30 (locales con baterías) e ITC-BT-28.
- Norma IEC 62040-3 (SAI: requisitos de funcionamiento y ensayo).
Contenido técnico general; las referencias al REBT están contrastadas con la versión consolidada del BOE (3 de septiembre de 2025). Los factores de descarga rápida, envejecimiento, temperatura y vida de las baterías son valores orientativos de uso habitual; hay que consultar al fabricante. Revisado el 2 de octubre de 2026.
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