Mantenimiento de UPS y baterías estacionarias: pruebas y reemplazo

Mantenimiento de UPS y baterías estacionarias: pruebas y reemplazo es la práctica disciplinada de inspeccionar, probar y reemplazar oportunamente las celdas estacionarias de plomo-ácido que respaldan los sistemas de alimentación ininterrumpida, los circuitos de disparo del equipo de maniobra (switchgear) y los sistemas de control, para que la batería entregue realmente su respaldo nominal cuando falla la alimentación principal.

Una batería que permanece en flotación silenciosamente durante años puede fallar en el momento de la demanda, y solo las pruebas estructuradas exponen esa debilidad oculta antes de que importe. Tipos de baterías y por qué difiere el mantenimiento Dos químicas dominan el respaldo estacionario.

Las celdas de plomo-ácido ventiladas (flooded) tienen electrolito accesible, permiten medir la gravedad específica y ventilan hidrógeno y oxígeno durante la carga.

Las celdas de plomo-ácido reguladas por válvula (VRLA) están selladas con una válvula de alivio de presión y recombinan la mayor parte del gas internamente, por lo que no se puede comprobar el electrolito y hay que confiar en mediciones indirectas.

Debido a que las VRLA funcionan más calientes y ocultan su estado, presentan un riesgo real de fuga térmica (thermal runaway) que las celdas ventiladas en gran medida evitan. Las dos familias están regidas por normas separadas: IEEE 450 para celdas ventiladas e IEEE 1188 para VRLA. IEEE 1106 cubre níquel-cadmio ventilado.

Parámetros básicos de flotación y de celda Las celdas de plomo-ácido tienen un valor nominal de 2,0 V por celda. Los bancos estacionarios se mantienen en carga de flotación, típicamente alrededor de 2,25 a 2,27 V por celda a 25 °C, ajustado por temperatura.

Las celdas ventiladas para servicio estacionario suelen llenarse hasta una gravedad específica cercana a 1,215. Una amplia dispersión de voltaje entre celdas, voltaje individual bajo o una celda que se caliente más que sus vecinas indican una falla en desarrollo.

Registre la temperatura de la celda piloto y el voltaje total del banco cada mes, y registre lecturas completas de todas las celdas según el cronograma más abajo. Pruebas óhmicas: impedancia y conductancia Las pruebas óhmicas de impedancia o conductancia son la forma más rápida de encontrar una celda débil sin descargar el banco.

El instrumento inyecta o mide una señal de CA y reporta la resistencia interna. Una sola lectura dice poco; el valor importa como una tendencia respecto a la línea base propia de esa celda y respecto a celdas hermanas.

Un aumento de aproximadamente 20 % o más sobre la línea base señala una celda sospechosa para una inspección más detallada o una comprobación de capacidad dirigida.

Las pruebas óhmicas detectan temprano el secado, la corrosión de rejilla y fallos posteriores al sellado, pero no sustituyen una prueba de capacidad, ya que una celda puede mostrar impedancia aceptable y aun así no entregar los amperio-hora nominales.

Pruebas de capacidad y de carga Una prueba de capacidad es la única prueba verdadera de la energía almacenada.

El banco se descarga a una corriente constante definida o a una potencia constante hasta un voltaje final especificado, comúnmente 1,75 V por celda para plomo-ácido en la tasa de descarga relevante, y la capacidad entregada se compara con la nominal.

Según IEEE 450 e IEEE 1188, se considera que una batería ha llegado al final de su vida útil cuando la capacidad medida cae por debajo del 80 % de la nominal, porque la degradación se acelera bruscamente más allá de ese punto.

Realice una prueba de aceptación en la instalación, una prueba de rendimiento dentro de los dos primeros años y luego periódicamente, pasando a pruebas anuales una vez que la capacidad caiga por debajo del 90 % o disminuya más del 10 % entre pruebas.

Las pruebas con banco de carga del propio UPS confirman que la transferencia y la batería actúan conjuntamente bajo demanda real. Conexiones, ventilación y seguridad Las conexiones intercelda flojas o corroídas añaden resistencia, generan calor y pueden reducir el voltaje del banco bajo carga.

Mida la resistencia de las conexiones durante la inspección anual y compárela con la línea base. Vuelva a apretar los bornes al valor del fabricante, nunca a ojo, y use una llave calibrada.

Mantenga las tapas limpias y secas, aplique compuesto no-óxido aprobado donde se especifique y compruebe que las ventilaciones con arrestallamas en las celdas ventiladas estén despejadas.

Las malas conexiones de CC afectan directamente la fiabilidad del programa de mantenimiento del equipo de maniobra (switchgear), ya que las bobinas de disparo y de cierre dependen de esta batería.

La carga de celdas ventiladas también libera hidrógeno, que es inflamable al 4 % en volumen en aire, por lo que la ventilación se dimensiona para mantener la concentración muy por debajo de ese límite, comúnmente por debajo del 1 %, que equivale al 25 % del límite inferior de inflamabilidad.

Las salas de VRLA también necesitan ventilación, porque una válvula que ventile por abuso o fuga térmica libera hidrógeno igualmente.

Trate el bus de CC como un peligro energético: un banco estacionario en cortocircuito entrega una corriente de falla enorme, por lo que los trabajos en baterías pertenecen al mismo régimen de seguridad contra arco eléctrico y seguridad en CC que aplica en otras áreas.

Verifique la protección y la coordinación de CC junto con las pruebas de interruptores automáticos para que la batería, su interruptor y la carga queden validados como un único sistema.

Referencia de pruebas e intervalos Prueba o inspección, Intervalo típico, Qué revela Voltaje de flotación total y temperatura ambiente, Mensual, Deriva del punto de ajuste del cargador, condiciones de la sala Voltaje de la celda piloto

temperatura, gravedad específica (ventiladas), Mensual, Tendencia temprana en una celda representativa Voltajes de todas las celdas individuales, Trimestral, Dispersión entre celdas, celdas débiles o en inversión Impedancia interna o conductancia, Trimestral (VRLA), periódicamente (ventiladas)

Secado, corrosión, fallos posteriores al sellado Resistencia de las conexiones entre celdas, Anual, Conexiones flojas o corroídas, empalmes calientes Prueba de descarga de capacidad o rendimiento, Según la norma, luego anual cerca del fin de vida

Capacidad realmente entregada frente a la nominal Reconocer el final de la vida útil y el reemplazo Reemplace el banco cuando la capacidad caiga por debajo del 80 % de la nominal, cuando múltiples celdas muestren aumento de impedancia y voltaje bajo

cuando un envase VRLA se abombe o una celda funcione persistentemente caliente, o cuando la edad supere la vida útil de diseño a la temperatura de operación observada. No mezcle celdas nuevas y envejecidas en un mismo banco, ya que la celda más débil gobierna el rendimiento.

Programar estas inspecciones recurrentes, las tendencias óhmicas y las pruebas de capacidad como órdenes de trabajo en un CMMS mantiene toda la flota de baterías auditables. Los equipos que gestionan esto en Fabrico pueden seguir tendencias de lecturas y activar el reemplazo antes de una falla.

Solicite una demostración de Fabrico para ver el flujo de trabajo. Preguntas frecuentes ¿Sustituye la prueba de impedancia a la prueba de capacidad? No. Las pruebas de impedancia y conductancia detectan rápidamente y de forma económica celdas débiles, pero una celda puede pasar una comprobación óhmica y aun así no entregar los amperio-hora nominales.

Una prueba de descarga de capacidad sigue siendo la única prueba definitiva de la energía almacenada. ¿A qué capacidad debería reemplazarse una batería estacionaria? IEEE 450 e IEEE 1188 consideran el 80 % de la capacidad nominal como fin de vida.

Por debajo de ese punto la capacidad se degrada rápidamente, por lo que un banco con lectura inferior al 80 % debe programarse para reemplazo en lugar de intentar prolongarlo. ¿Por qué la fuga térmica es una preocupación en VRLA y no en las ventiladas?

Las VRLA están selladas y recombinan gas internamente, lo que genera calor. Si el voltaje de carga y la temperatura no se controlan, la corriente y el calor pueden alimentarse mutuamente hasta que la caja se funda o ventile.

Las celdas ventiladas disipan el calor a través del electrolito líquido y los respiraderos abiertos, por lo que son mucho menos propensas. ¿Cuánto hidrógeno es peligroso en una sala de baterías? El hidrógeno es inflamable al 4 % en volumen en aire.

La ventilación se diseña para mantener la concentración muy por debajo de eso, comúnmente por debajo del 1 %, de modo que cualquier gas de carga se diluye mucho antes de alcanzar el rango inflamable.