Un sistema de energía de emergencia es una fuente independiente de energía eléctrica que respalda sistemas eléctricos importantes en caso de pérdida 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 la vida y la propiedad de las consecuencias de la pérdida del suministro eléctrico primario. Es 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 depender de generadores , baterías de ciclo profundo , almacenamiento de energía de volante de inercia [3] o celdas 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 para el 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; se colocaban dos interruptores horizontalmente, en línea y en posición de "encendido" uno frente al otro. Se coloca una varilla en el medio. Para operar el interruptor, se debe apagar una fuente, mover la varilla al otro lado y encender la otra fuente.
La red eléctrica puede perderse debido a líneas caídas, averías en una subestación, inclemencias meteorológicas, apagones programados 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 siguen basándose en generadores . Por lo general, estos generadores funcionan con motores diésel, aunque los edificios más pequeños pueden utilizar un generador accionado por un motor de gasolina .
Algunos edificios más grandes tienen turbinas de gas , pero pueden tardar entre 5 y 30 minutos en producir energía. [6]
En los últimos tiempos se están haciendo más usos de baterías de ciclo profundo y otras tecnologías como el almacenamiento de energía mediante volante de inercia o las pilas de combustible . Estos últimos sistemas no producen gases contaminantes, lo que permite su colocación dentro del edificio. Además, como segunda ventaja, no requieren la construcción de una nave independiente para el almacenamiento del combustible. [7]
En el caso de los generadores convencionales, se utiliza un interruptor de transferencia automático para conectar la energía de emergencia. Un lado se conecta tanto a la alimentación de energía normal como a la de emergencia; y el otro lado se conecta a la carga designada como de emergencia. Si no llega electricidad al lado normal, el interruptor de transferencia utiliza un solenoide para activar un interruptor de tres polos y dos posiciones. Esto cambia la alimentación de energía normal a energía de emergencia. La pérdida de energía normal también activa un sistema de arranque a batería para poner en marcha el generador, de forma similar a la utilización de una batería de automóvil para poner en marcha un motor. Una vez que se activa el interruptor de transferencia y se pone en marcha el generador, se restablece la energía de emergencia del edificio (después de apagarse 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 mecánicas 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 que funcionan 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 el equipo de monitoreo. Algunos edificios incluso pueden usar energía de emergencia como parte de las operaciones normales, como un teatro que la usa para alimentar el equipo del espectáculo de acuerdo con el principio de " el espectáculo debe continuar ".
El uso de sistemas de energía de emergencia en la aviación puede ser en la aeronave o en tierra.
En los aviones comerciales y militares es fundamental mantener la energía en los sistemas esenciales durante una emergencia. Esto se puede hacer mediante turbinas de aire Ram o fuentes de alimentación de emergencia por batería que permiten a los pilotos mantener el contacto por radio y continuar navegando utilizando MFD, GPS, receptor VOR o giroscopio direccional durante más de una hora.
Los localizadores , los sistemas de planeo y otras ayudas instrumentales para el aterrizaje (como los transmisores de microondas) consumen mucha energía y son fundamentales para la misión, por lo que no pueden funcionar de forma fiable con una fuente de alimentación de batería, ni siquiera durante períodos cortos. Por lo tanto, cuando se requiere una fiabilidad absoluta (como cuando se aplican operaciones de categoría 3 en el aeropuerto), lo habitual es hacer funcionar el sistema con un generador diésel con conmutación automática a la red eléctrica en caso de que falle el generador. Esto evita cualquier interrupción de la transmisión mientras se pone en marcha un generador a velocidad de funcionamiento.
Esto se opone a la visión típica de los sistemas de energía de emergencia, donde los generadores de respaldo son vistos como secundarios al suministro eléctrico de la red.
Las computadoras, las redes de comunicación y otros dispositivos electrónicos modernos no solo necesitan energía, sino también un flujo constante de la misma para seguir funcionando. Si el voltaje de la fuente cae significativamente o se corta 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 involucrado.
Para lograr una protección más completa contra pérdidas, se utilizan equipos adicionales, como protectores contra sobretensiones , inversores o, a veces, un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) completo. Los sistemas SAI pueden ser locales (para un dispositivo o una toma de corriente) o pueden extenderse a todo el edificio. Un SAI local es una pequeña caja que cabe debajo de un escritorio o un bastidor de telecomunicaciones y alimenta una pequeña cantidad de dispositivos. Un SAI para todo el edificio puede adoptar varias formas diferentes, según la aplicación. Alimenta directamente un sistema de tomas de corriente designadas como alimentación del SAI y puede alimentar una gran cantidad de dispositivos.
Como las centrales telefónicas utilizan corriente continua, la sala de baterías del edificio suele estar conectada directamente al equipo consumidor y depende continuamente de la salida de los rectificadores que normalmente suministran corriente continua rectificada de la red eléctrica. Cuando falla la red eléctrica, la batería soporta la carga sin necesidad de conmutar. Con este sistema simple, aunque algo costoso, algunas centrales no se han quedado sin suministro eléctrico ni un momento desde la década de 1920.
En los últimos años, las unidades grandes de una central eléctrica de servicios públicos suelen diseñarse sobre la base de un sistema unitario en el que los dispositivos necesarios, incluida la caldera, la unidad de turbina-generador y su transformador de potencia (elevador) y de unidad (auxiliar) están conectados sólidamente como una unidad. Una configuración menos común consiste en dos unidades agrupadas con un auxiliar de estación común. Como cada unidad de turbina-generador tiene su propio transformador auxiliar de unidad conectado, se conecta al circuito automáticamente. Para poner en marcha la unidad, los auxiliares reciben energía de otro transformador de unidad (auxiliar) o de la estación. El período de conmutación del primer transformador de unidad a la siguiente unidad está diseñado para un funcionamiento automático e instantáneo en momentos en que el sistema de energía de emergencia necesita activarse. Es imperativo que la energía de los auxiliares de la unidad no falle durante un apagado de la estación (un suceso conocido como apagón cuando todas las unidades regulares fallan temporalmente). En cambio, durante los apagados 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 la estación de emergencia debe activarse 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 V CA, se utiliza un sistema de batería central con controles automáticos, ubicado en el edificio de la central eléctrica, para evitar cables de suministro eléctrico largos. Este sistema de batería central consta de unidades de celdas de batería de plomo-ácido para formar un sistema de 12 o 24 V CC, 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 V CA y un sistema automático que pueda enviar señales y activar el circuito de suministro de emergencia en caso de falla del suministro de la estación de 208 V CA.
