Sistemas de energía de emergencia en telecomunicaciones

Dada la demanda de interconexión que ha desarrollado en los últimos años el ser humano, se han implementado herramientas complejas que resuelvan al instante fallas energéticas sin pausar la dinámica del mundo.

Procesos críticos y vitales, lo que atiende un sistema de energía de emergencia.

Por Henry Alberto Vargas Gómez.

Vivimos en un planeta cada vez más interconectado, donde las telecomunicaciones son tan vitales, que negar la dependencia de ellas es negar nuestra existencia, pues manejamos procesos tan sencillos como el correo electrónico, estandarte del Internet, o tan complejos como los de seguridad, defensa, salud y economía de un país, sin distingo de raza, religión, nacionalidad o posición social.

Nuestras vidas interconectadas transcurren, sin pensar sólo un instante qué alimenta y hace funcionar nuestra red vital.

Acaso nos acordamos de ella cuando falla, cuando un apagón (blackout) nos hace recordar que la energía eléctrica que mueve nuestro mundo puede frustrarse. Es entonces cuando los sistemas de energía de emergencia juegan su papel fundamental: mantener funcionando los procesos más críticos que rodean nuestro modo de vivir.

Existe la creencia muy arraigada en el mundo de que un sistema de energía de emergencia es solamente planta eléctrica (motogenerador) o, peor aún, reducir este concepto a poseer un UPS (unidad de energía ininterrumpida), dejando de lado un correcto diseño y dimensionamiento de lo que significa un verdadero sistema de energía de emergencia o respaldo.

Esta breve introducción permite indicar con más conciencia el significado más lógico y teórico de lo que realmente es un sistema de energía de emergencia. ¿Para qué fueron diseñados? La respuesta es muy sencilla: dar continuidad a un proceso crítico o vital. Entre ellos, se encuentra la salud, banca, defensa, seguridad, transporte, telecomunicaciones, entre otros.

Este proceso sufre modificaciones al utilizar sistemas de energía convencionales, debido a los principales elementos de afectación, como desastres naturales (tormentas, huracanes, terremotos), cortes forzosos de energía (fallas del sistema, errores humanos, daños electromecánicos inesperados), cortes programados de energía (mantenimiento mayor de líneas de transmisión, reemplazo de equipos de generación, transmisión o distribución, y subestaciones), incendios (intencionales, accidentales o naturales), e inundaciones, entre una larga lista.

Aunque todas éstas son posibles y prácticamente todas las hemos vivido de cerca en nuestro planeta en un pasado muy cercano, en un periodo de cinco años, también es cierto que de forma constante y año tras año nuestras redes de telecomunicaciones 2G, 3G y 4G, ya sea GSM o CDMA, sufren de manera creciente descargas atmosféricas en la torre o en sus mástiles; descargas atmosféricas en las líneas de distribución de energía eléctrica; numerosas interrupciones planificadas o no en las líneas de distribución, y por último, no por ello menos importantes, sobretensiones transitorias o sostenidas en las líneas de transmisión.

El sistema de energía de emergencia de una torre en telecomunicaciones dependerá de tres factores fundamentales:

1. Importancia de la radio base en cuanto a su ubicación en la red y tráfico que maneja

2. Tipo de estación: MSC (Mobile Switching Center) o MTSO (Mobile Telephone Switching Office); BSC (Base Station Controller) y BTS (Base Transceiver Station)

3. Ubicación física de la estación referida a su accesibilidad

Normalmente, este sistema en una estación de telecomunicaciones se conforma por:

1. Banco de baterías que normalmente puede operar en -48Vdc o -24Vdc, y que servirían de apoyo inmediato en caso de fallar el equipo rectificador AC/DC.

Para estas baterías deben tomarse en cuenta las siguientes consideraciones: trabajar en servicio paralelo con los equipos rectificadores; la utilización de la batería será con el objeto de evitar la interrupción de energía DC a los equipos del sistema de comunicación en el momento de corte de la energía alterna o avería del sistema de alimentación DC; los bornes deberán ser protegidos contra la corrosión y contra agresión mecánica por toda la vida útil de la batería; deberán ser especificados por el fabricante los valores de ajuste, según la variación de la temperatura.

2. Interruptor de Transferencia Automática (ITA), también llamado Automatic Transfer Switch (ATS). Es un elemento fundamental del sistema de energía de emergencia. Es el “cerebro del sistema”. Se deben controlar desde este equipo voltajes LL y LN, todos, tanto de la fuente normal, como de la fuente de emergencia. La frecuencia, tanto de la red como del generador, debe tener parámetros configurables de activación y desactivación de voltajes y frecuencia, tanto para bajo voltaje, como para altos voltajes permanentes. Para el criterio de coordinación con otros equipos de aire y UPS, usar transferencia en fase, cuando aplique, en vez de transferencias “retardadas”, supervisión de secuencia de fase, desbalances de voltajes, retardos de tiempo-criterios; tener un programador de ejercicios semanales para el motogenerador (con carga y sin carga), señalización de cuál es la fuente activa y la posición del interruptor; posibilidad de monitoreo, ya sea por contactos secos y por puertos de comunicación serial, o con la posibilidad de monitoreo de corrientes, potencias (activa, reactiva y aparente); no debe ser una transferencia hecha de breakers o contactores, ya que estos elementos no fueron diseñados para hacer transferencias de energía; debe soportar corrientes de cortocircuito sin abrirse y, luego de actuar, la protección debe conmutar sin problemas.

3. Planta eléctrica o motogenerador, bien dimensionado, que su carga base no sea menor al 50 por ciento de su potencia nominal y que su dimensionamiento considere la carga actual como el 60 por ciento de su potencia nominal stand by, de manera que tenga una capacidad de reserva del 20 por ciento para crecimiento futuro y 20 por ciento adicional para que el equipo pueda responder a las demandas de carga pico posibles. Este equipo debe ser capaz de supervisar y emitir alarmas de tensión, corrientes de carga o falla (si son requeridas); frecuencia o velocidad, nivel, temperatura y presión del lubricante; además, nivel y temperatura del refrigerante, temperatura de gases escape, falla de cargador de baterías de arranque, nivel de el o los tanques de combustible/aceite.

4. UPS, preferiblemente doble conversión, donde la carga es siempre alimentada por el inversor y la batería, que a su vez tiene un tiempo de transferencia cero, lo que asegura una alimentación continua de energía. Normalmente, definido y necesario en telecomunicaciones en las cargas con procesamiento de datos que no pueden ser interrumpidos ni perturbados. Por ello, quedará definido como el dispositivo que provee protección contra las fluctuaciones en el suministro eléctrico (fluctuaciones en el voltaje, variaciones en la frecuencia, distorsiones de la forma de onda) y un respaldo de energía para asegurar la continuidad e integridad del proceso y operación que se esté ejecutando en cualquier sistema de informática, telecomunicaciones, industrial, etcétera. Es un error muy común ver que existen sistemas “supuestamente de respaldo”, basados sólo en UPS, en los cuales los usuarios pretender tener una autonomía mayor a una hora, creando bancos inmensos de baterías que no son mantenidos ni reemplazados con el tiempo, que no son viables económicamente dados los altos costos operativos y de mantenimiento que implican al conservar en óptimo estado el UPS. Es por ello que siempre se aconseja que el UPS se use para lo que fue creado: dar continuidad y calidad del suministro de energía, en caso de que falle la fuente de la red comercial, por un periodo no mayor a 30 minutos, a un porcentaje de carga no mayor a 70 por ciento de su capacidad nominal, mientras entra la planta eléctrica.

Finalmente, se puede concluir que la continuidad de servicio es asegurarse que nuestras aplicaciones y servicios estén disponibles cuando sean requeridos, y que puedan sobrevivir ante fallas catastróficas. Este es un reto  proactivo, ya que nadie desea recuperar, todos desean evitar, y es a su vez un reto multifacético, donde se involucra infraestructura, comunicaciones y protección.

Las claves para garantizar la debida disponibilidad son proteger a los equipos más sensibles contra disrupciones, proveer respaldo de inmediato a la fuente principal y de emergencia, prever la escalabilidad tanto en respaldo como en distribución del sistema, y garantizar la disponibilidad a través de la debida supervisión y mantenimiento.

El tema de los sistemas de energía de emergencia es muy extenso y más detallado que lo aquí se expresa; pero los puntos descritos darán una visión básica más correcta del significado y objetivo de un sistema de emergencia, que puede ser el inicio del replanteo de nuestros sistemas, para la búsqueda de mejores y más  confiables que no fallen en los momentos de mayor necesidad.
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Henry Alberto Vargas Gómez
Es ingeniero especialista en Gerencia de las Telecomunicaciones. Actualmente, es CEO y Director General de la empresa Electric Force Solutions, C.A. (www.efs.com.ve), de Venezuela y Estados Unidos. Entre los últimos cargos de su trayectoria profesional, se puede mencionar Supervisor Nacional de Servicios en EMERSON de Venezuela, así como su colaboración en Corporación Digitel