La autonomía de un SAI — el tiempo que puede mantener la alimentación de los equipos protegidos cuando la red falla — es uno de los parámetros más críticos del diseño y también uno de los más mal dimensionados en la práctica. Muchas instalaciones tienen o bien demasiada autonomía (derrochando presupuesto en baterías), o bien insuficiente (causando apagados no controlados). Esta guía proporciona las herramientas para calcularla correctamente.
¿Cuánta autonomía necesitas realmente?
Antes de entrar en las fórmulas, la pregunta más importante es: ¿para qué sirve la autonomía en tu caso específico? Las respuestas más habituales son:
Escenario 1: Puente hasta el arranque del grupo electrógeno
Si tienes un grupo electrógeno (GE) que arranca automáticamente en caso de fallo de red, la autonomía del SAI solo necesita cubrir el tiempo hasta que el GE está listo para suministrar energía. Este tiempo incluye:
- Detección del fallo de red y arranque del GE: 10-20 segundos
- Estabilización de la frecuencia y tensión del GE: 10-30 segundos adicionales
- Total típico: 30-60 segundos
Recomendación: Diseñar para 5-10 minutos como mínimo, con margen ante fallos de arranque del GE o condiciones adversas.
Escenario 2: Apagado controlado de sistemas
Si no hay GE pero los sistemas necesitan un procedimiento de apagado ordenado para no perder datos o corromper bases de datos, la autonomía necesaria es el tiempo del procedimiento de apagado más un margen:
- Completar transacciones en curso: 1-5 minutos
- Volcado de cachés a disco: 2-10 minutos
- Secuencia de apagado ordenado del SO: 2-5 minutos
- Total típico: 5-20 minutos
Con herramientas de gestión SAI como Vertiv Intellislot + software de apagado supervisado, el proceso puede automatizarse completamente.
Escenario 3: Continuidad operativa durante el fallo
En aplicaciones donde la operación no puede detenerse (hospitales, control de tráfico, telecomunicaciones críticas), la autonomía debe cubrir toda la duración esperada del fallo más un margen de seguridad. Esto puede requerir bancos de baterías extensos o sistemas de alimentación complementarios.
Escenario 4: Protección ante microfallos y parpadeos
Para muchas instalaciones de oficina o pequeñas salas técnicas, los fallos de red son parpadeos breves (milisegundos a pocos segundos). La autonomía mínima para cubrir estos eventos es de 5-10 minutos, que es lo que proporcionan las baterías internas de la mayoría de SAIs estándar.
Fórmulas de cálculo de autonomía
Fórmula básica simplificada
T (horas) = C (Ah) × V (V) × η / P (W)
Donde:
- T: tiempo de autonomía en horas
- C: capacidad de la batería en amperios-hora (Ah)
- V: tensión nominal del banco de baterías (V)
- η: eficiencia del inversor del SAI (típicamente 0,92-0,96)
- P: potencia de la carga en vatios (W)
Ejemplo: SAI con banco de baterías de 48V / 40Ah, eficiencia del inversor 0,94, carga 1.500W:
T = 40 Ah × 48V × 0,94 / 1.500W = 1,205 horas ≈ 72 minutos
Fórmula con profundidad de descarga
Las baterías no deben descargarse al 100% para preservar su vida útil. La profundidad de descarga (DoD) recomendada es:
- VRLA AGM: máximo 50-80% DoD (descargar más reduce drásticamente la vida útil)
- Li-Ion LFP: hasta 80-90% DoD sin penalización significativa en vida útil
Incorporando el DoD:
T = C × V × η × DoD / P
Para el mismo ejemplo con DoD de 80%:
T = 40 × 48 × 0,94 × 0,80 / 1.500 = 0,964 horas ≈ 58 minutos
Corrección por temperatura
Las baterías VRLA tienen una capacidad que varía con la temperatura:
| Temperatura | Factor de capacidad (VRLA AGM) | |-------------|-------------------------------| | 40°C | 1,10 (10% más capacidad, pero menor vida útil) | | 30°C | 1,05 | | 25°C | 1,00 (referencia) | | 20°C | 0,94 | | 10°C | 0,85 | | 0°C | 0,65 | | -10°C | 0,50 |
Si tu SAI está en un local a 15°C de media:
T_real = T_nominal × 0,90 (factor interpolado)
Para baterías de litio LFP, el factor de temperatura es mucho más estable entre 10°C y 40°C.
Corrección por envejecimiento
Una batería VRLA de 4 años puede tener solo el 70-80% de su capacidad original. Esto reduce la autonomía real:
T_real = T_nominal × SoH (State of Health)
Los SAIs con gestión inteligente de baterías (como los Vertiv con Intellislot) calculan el SoH continuamente y alertan cuando la capacidad cae por debajo del umbral configurado (típicamente 80%).
Tablas de autonomía orientativas para Vertiv GXT5
Las siguientes tablas muestran autonomías orientativas con baterías internas estándar a 25°C:
GXT5 3 kVA (baterías internas)
| Carga (W) | % Carga | Autonomía aproximada | |-----------|---------|---------------------| | 300 | 10% | >60 min | | 900 | 30% | ~30 min | | 1.800 | 60% | ~12 min | | 2.400 | 80% | ~8 min |
GXT5 10 kVA (baterías internas)
| Carga (W) | % Carga | Autonomía aproximada | |-----------|---------|---------------------| | 1.000 | 10% | >60 min | | 3.000 | 30% | ~25 min | | 6.000 | 60% | ~10 min | | 8.000 | 80% | ~7 min |
Para autonomías superiores, los módulos de batería ERM (Extended Run Module) multiplican estos tiempos. Un módulo ERM para GXT5 5-10 kVA con carga al 60% puede añadir 15-20 minutos adicionales de autonomía por módulo.
Cómo ampliar la autonomía de un SAI existente
Opción 1: Módulos de batería externos (ERM)
Es la solución más habitual para SAIs monofásicos como la familia GXT5. Los módulos ERM se instalan en rack junto al SAI y se conectan al bus DC interno. El SAI detecta automáticamente los módulos adicionales y amplía el tiempo de autonomía.
Ventajas: Instalación sencilla, sin necesidad de sustituir el SAI, escalable según necesidad
Limitaciones: Solo compatible con el modelo de SAI específico, número máximo de módulos ERM por SAI (varía por modelo)
Opción 2: Banco de baterías externo
Para SAIs trifásicos de mayor potencia, los fabricantes ofrecen racks de baterías estándar que se conectan al bus DC del SAI a través de un armario de conexión de baterías (Battery Cabinet). Esta solución permite configurar grandes bancos de baterías para autonomías de 30, 60 o incluso 120 minutos.
Opción 3: Cambiar a baterías de mayor capacidad
Algunos SAIs permiten instalar baterías de mayor capacidad (Ah) en el mismo espacio físico. Esto requiere verificar con el fabricante la compatibilidad y puede implicar ajustar los parámetros de carga del SAI.
Opción 4: Añadir un grupo electrógeno
Para autonomías superiores a 30-60 minutos, la solución técnicamente más eficiente y económica suele ser instalar un grupo electrógeno que descargue al SAI de la responsabilidad de proporcionar autonomía larga. El SAI cubre el tiempo de arranque del GE; el GE cubre el resto del fallo.
Consideraciones de diseño para la autonomía
El coste de la autonomía escala de forma no lineal
Duplicar la autonomía de 15 a 30 minutos no duplica el coste de las baterías. Las relaciones de capacidad, peso, volumen y coste no son lineales porque:
- Las baterías de mayor capacidad requieren estructuras de soporte más robustas
- La corriente de carga/descarga se aproxima a límites de la batería en descargas de alta potencia
- La eficiencia del inversor varía con la profundidad de descarga
Para autonomías >30 minutos, el grupo electrógeno suele ser más económico que bancos de baterías equivalentes.
El rate de descarga afecta a la capacidad disponible
La capacidad de una batería no es constante independientemente de la corriente de descarga. Para descargas de alta corriente (alta carga, poca autonomía), la capacidad real es menor que la nominal (medida a baja corriente, C/20 o C/10).
El fabricante especifica las curvas de capacidad vs. tiempo de descarga en la ficha técnica de la batería. Para cálculos precisos en aplicaciones de alta demanda, usa las tablas de capacidad a la tasa de descarga correspondiente.
Temperatura de carga: no cargues baterías por debajo de 0°C
Las baterías VRLA y Li-Ion no deben cargarse a temperaturas por debajo de 0°C (VRLA) o -5°C a -10°C (LFP) porque se pueden formar dendritas de litio o dañarse las placas. Si el SAI está en un entorno que puede alcanzar temperaturas bajo cero, asegúrate de que el SAI tiene protección de temperatura de carga.
Ejemplo completo de cálculo: sala de servidores con GE
Escenario:
- Sala de servidores con 6 servidores, carga total medida: 2.800W
- Grupo electrógeno diesel disponible, tiempo de arranque máximo garantizado: 20 segundos
- Tiempo de estabilización del GE antes de transferir carga: 10 segundos adicionales
- Factor de seguridad (fallos de arranque, condiciones adversas): ×3
- SAI Vertiv GXT5 5 kVA considerado
Cálculo de autonomía mínima:
t_arranque = 30 segundos (detección + arranque)
t_estabilización = 10 segundos
t_total_GE = 40 segundos
Factor de seguridad = ×3
t_autonomía_mínima = 40s × 3 = 120 segundos = 2 minutos
Con baterías internas del GXT5 5 kVA y carga de 2.800W (56%):
T_disponible ≈ 12 minutos (de tablas del fabricante a 60% de carga)
La autonomía disponible (12 min) es muy superior a la necesaria (2 min). Esto es correcto: el margen de seguridad cubre múltiples intentos de arranque del GE, condiciones adversas y tiempo para que el operador diagnostique un posible fallo del GE.
Conclusión: El GXT5 5 kVA con baterías internas es suficiente para este escenario. No se necesitan módulos ERM adicionales a menos que se quiera aumentar el margen de seguridad o cubrir el escenario de fallo total del GE.
Preguntas frecuentes
¿Cómo sé la autonomía real de mi SAI actual?
La forma más fiable es hacer una prueba controlada: con una carga conocida (mide con un medidor de potencia), desconecta manualmente el suministro de red al SAI y mide el tiempo hasta que entra en bypass o alarma de batería baja. Hazlo con cargas ligeras para reducir el tiempo de prueba y el estrés de las baterías. Los SAIs con gestión inteligente (Intellislot) calculan y muestran la autonomía estimada en tiempo real.
¿Cuántos módulos ERM puedo conectar a un GXT5?
El número máximo de módulos ERM depende del modelo específico de GXT5. Generalmente, la familia GXT5 admite de 4 a 8 módulos ERM adicionales según el modelo. Cada módulo añade un banco de baterías adicional al bus DC. La ficha técnica de cada modelo especifica el número máximo de ERM y la autonomía resultante a diferentes cargas.
¿La autonomía se reduce con el tiempo aunque el SAI funcione bien?
Sí. Las baterías envejecen y su capacidad disminuye gradualmente con cada ciclo de carga/descarga y con el tiempo transcurrido. Una batería VRLA de 4 años puede tener solo el 70-75% de su capacidad original, lo que reduce la autonomía proporcionalmente. El mantenimiento preventivo incluye la prueba periódica de la capacidad de las baterías.
¿Qué autonomía mínima se recomienda si no tengo grupo electrógeno?
Sin grupo electrógeno, la autonomía debe cubrir el tiempo necesario para realizar el apagado controlado de todos los sistemas críticos. Para un servidor con SO Linux o Windows, un apagado limpio tarda entre 2 y 10 minutos dependiendo de los servicios activos. Se recomienda una autonomía mínima de 15-20 minutos para tener margen suficiente para un apagado ordenado y un posible reintento si el primer intento falla.
¿Puedo calcular la autonomía con la herramienta de Vertiv?
Sí. Vertiv proporciona herramientas de configuración y cálculo en su sitio web (Vertiv Product Selector) que permiten estimar la autonomía para diferentes modelos de SAI, capacidades de batería y niveles de carga. En Ionia Energy también realizamos este cálculo de forma personalizada como parte del servicio de pre-venta.