Un sistema de energía de emergencia es una fuente independiente de energía eléctrica que respalda sistemas eléctricos importantes en caso de pérdida del suministro de energía 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 propiedades de las consecuencias de la pérdida del suministro de energía eléctrica primaria. Es un tipo de sistema de energía continua .
Encuentran usos 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 depender de generadores , baterías de ciclo profundo , almacenamiento de energía en el volante [3] o pilas de combustible . [4] [5]
Los sistemas de energía de emergencia se utilizaron ya en la Segunda Guerra Mundial en los buques de guerra. En combate, un barco puede perder la función de sus calderas, que alimentan las turbinas de vapor del generador del barco . En tal caso, se utilizan uno o más motores diésel para impulsar los generadores de respaldo. Los primeros interruptores de transferencia dependían de la operación manual; Dos interruptores se colocarían horizontalmente, en línea y en la posición "encendido", uno frente al otro. se coloca una varilla en el medio. Para operar el interruptor se debe apagar una fuente, mover la varilla hacia el otro lado y encender la otra fuente.
La red eléctrica puede perderse debido a líneas caídas, mal funcionamiento en una subestación, inclemencias del tiempo, apagones planificados o, en casos extremos, un fallo en toda la red . En los edificios modernos, la mayoría de los sistemas de energía de emergencia se han basado y se siguen basando en generadores . Por lo general, estos generadores funcionan con motores diésel, aunque los edificios más pequeños pueden utilizar un generador accionado por motores de gasolina .
Algunos edificios más grandes tienen turbinas de gas , pero pueden tardar entre 5 y 30 minutos en producir energía. [6]
Últimamente se están haciendo más uso de baterías de ciclo profundo y otras tecnologías como el almacenamiento de energía en volante de inercia o las pilas de combustible . Estos últimos sistemas no producen gases contaminantes, permitiendo así que la colocación se realice dentro del edificio. Además, como segunda ventaja, no requieren la construcción de un cobertizo separado para el almacenamiento de combustible. [7]
Con los generadores normales, se utiliza un interruptor de transferencia automática para conectar la energía de emergencia. Un lado está conectado tanto a la alimentación de energía normal como a la alimentación de emergencia; y el otro lado está conectado a la carga designada como emergencia. Si no entra electricidad en el lado normal, el interruptor de transferencia utiliza un solenoide para activar un interruptor tripolar de doble dirección. Esto cambia la alimentación de energía normal a energía de emergencia. La pérdida de energía normal también activa un sistema de arranque operado por batería para arrancar el generador, similar a usar la batería de un automóvil para arrancar un motor. Una vez que se activa el interruptor de transferencia y se enciende el generador, la energía de emergencia del edificio vuelve a conectarse (después de desconectarse cuando se perdió la energía normal).
A diferencia de las luces de emergencia , la iluminación de emergencia no es un tipo de artefacto de iluminación; es un patrón de luces normales del edificio que proporciona un camino de luces 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 funcionan con baterías de respaldo) y las bombas de motor eléctrico para los rociadores contra incendios casi siempre funcionan con energía de emergencia. Otros equipos con energía de emergencia pueden incluir compuertas de aislamiento de humo, ventiladores de evacuación de humo, ascensores, puertas para discapacitados y enchufes en áreas de servicio. Los hospitales utilizan tomas de corriente de emergencia para alimentar los sistemas de soporte vital y los equipos de monitoreo. Algunos edificios pueden incluso utilizar energía de emergencia como parte de sus operaciones normales, como un teatro que la utiliza para alimentar equipos de espectáculos de acuerdo con el principio de " el espectáculo debe continuar ".
El uso de sistemas de energía de emergencia en la aviación puede realizarse tanto en el avión como en tierra.
En aviones comerciales y militares es fundamental mantener la energía de los sistemas esenciales durante una emergencia. Esto se puede hacer mediante turbinas de aire Ram o fuentes de alimentación de emergencia de batería, lo que permite a los pilotos mantener contacto por radio y continuar navegando utilizando MFD, GPS, receptor VOR o giroscopio direccional durante más de una hora.
El localizador , la senda de planeo y otras ayudas instrumentales para el aterrizaje (como los transmisores de microondas) consumen mucha energía y son de misión crítica, y no pueden funcionar de manera confiable con una batería, ni siquiera por períodos cortos. Por lo tanto, cuando se requiere una confiabilidad absoluta (como cuando las operaciones de Categoría 3 están vigentes en el aeropuerto) es habitual hacer funcionar el sistema desde un generador diesel con conmutación automática a la red eléctrica en caso de que el generador falle. Esto evita cualquier interrupción de la transmisión mientras un generador alcanza la velocidad de funcionamiento.
Esto se opone a 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 no solo necesitan energía, sino también un flujo constante de ella para seguir funcionando. Si el voltaje de la fuente cae significativamente o se cae por completo, estos dispositivos fallarán, incluso si la pérdida de energía es solo por una fracción de segundo. Debido a esto, incluso un generador de respaldo no brinda protección debido al tiempo de arranque que implica.
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 (UPS) completo. Los sistemas UPS pueden ser locales (a un dispositivo o una toma de corriente) o pueden extenderse a todo el edificio. Un UPS local es una caja pequeña que cabe debajo de un escritorio o un bastidor de telecomunicaciones y alimenta una pequeña cantidad de dispositivos. Un UPS para todo el edificio puede adoptar varias formas diferentes, según la aplicación. Alimenta directamente un sistema de tomas designadas como alimentación UPS y puede alimentar una gran cantidad de dispositivos.
Dado que las centrales telefónicas utilizan CC, la sala de baterías del edificio generalmente está conectada directamente al equipo consumidor y flota continuamente en la salida de los rectificadores que normalmente suministran CC rectificada desde la red pública. Cuando falla la energía eléctrica, la batería transporta la carga sin necesidad de cambiar. Con este sistema simple aunque algo costoso, algunas bolsas nunca han perdido energía ni un momento desde la década de 1920.
En los últimos años, las unidades grandes de una central eléctrica de servicios públicos generalmente se diseñan sobre la base de un sistema unitario en el que los dispositivos requeridos, incluida la caldera, la unidad del generador de turbina y su transformador de potencia (elevador) y de la unidad (auxiliar), están sólidamente conectados. como una unidad. Una configuración menos común consta de dos unidades agrupadas con una estación auxiliar común. Como cada unidad de turbina generadora tiene su propio transformador auxiliar adjunto, se conecta al circuito automáticamente. Para arrancar la unidad, los auxiliares son alimentados por otro transformador de la unidad (auxiliar) o transformador auxiliar de la estación. El período de cambio del transformador de la primera unidad a la siguiente unidad está diseñado para una operación automática e instantánea en momentos en que el sistema de energía de emergencia necesita activarse. Es imperativo que la energía a los auxiliares de la unidad no falle durante el cierre de una estación (un evento conocido como apagón cuando todas las unidades regulares fallan temporalmente). En cambio, durante los cierres se espera que la red permanezca operativa. Cuando ocurren problemas, generalmente se debe a relés de potencia inversa y relés operados por frecuencia en las líneas de la red debido a perturbaciones graves de la red. En estas circunstancias, el suministro de emergencia de la estación debe activarse para evitar daños a cualquier equipo y evitar 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 de batería central con controles automáticos, ubicado en el edificio de la central eléctrica, para evitar cables largos de suministro eléctrico. Este sistema de batería central consta de unidades de celdas de batería de plomo-ácido para formar un sistema de 12 o 24 VCC, así como celdas de reserva, cada una con su propia unidad de carga de batería. También se necesita una unidad de detección de voltaje capaz de recibir 208 VCA y un sistema automático que pueda enviar señales y activar el circuito de suministro de emergencia en caso de falla del suministro de 208 VCA de la estación.
