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Pubblicazione - Attualità Elettrotecnica

1. telefonica report parodici da Figura 45 mare al cliente 54 Una Guida per la continuit Gli UPS sono apparecchiature ad alta tecnologia e hanno bisogno di una regolare Manutenzione per garantire prestazioni sempre efficienti L alimentazione primaria e l alimentazione fornita dagli UPS possono essere soggette ad ano malie e ad errori operativi ragion per cui il sistema che protegge l energia deve essere tollerante ai cambiamenti di stato e stabile anche in presenza di carichi critici Fenomeni transitori am bientali quali sovratensione sovraccarico e sovratemperatura solo per citarne alcuni possono incidere sull integrit funzionale dell UPS Per assicurare una manutenzione ottimale la rete di alimentazione elettrica deve quindi essere continuamente monitorata Ricorrere ad un sistema di monitoraggio a comunicazione bidirezionale attivo 24 ore al giorno 365 giorni l anno creato per la gestione dell UPS e della rete di alimentazione garantisce di avere il pieno controllo sui sistemi di continuit anche per le installazioni pi critiche Il programma di teleassistenza stabilisce una comunicazione tra il sistema del Cliente e la stazio ne di Monitoraggio in maniera automatica e continua ad intervalli di tempo predefiniti e comun que ogniqualvolta si verifichi un anomalia inoltrando una immediata comunicazione di allarme Ogni situazione di emergenza pu essere cos gestita e risolta con estrema rapidit anche direttamen
2. ARMONICHE GENERATE DA UN PONTE RADDRIZZATORE Ordine di armonicit Per la determinazione dell ordine di armonicit dei vari ponti raddrizzatori vale la seguente re gola mnemonica Hp k p 1 Dove p il tipo di raddrizzatore p 2 monofase p 6 trifase p 12 dodecafase e K una costan te intera Vengono quindi generate armoniche in accordo alla seguente tabella Tab 4 Ponte monofase Hn 1a e 3a armonica Hn 3a e 5a armonica Hn 5a e 7a armonica Hn 7a e 9a armonica Hn 5a e 7a armonica Hn 11a e 13a armonica Hn 17a e 19a armonica Hn 23a e 25a armonica Hn 11a e 13a armonica Hn 23a e 25a armonica Hn 35a e 37a armonica Tab 4 Armoniche nei ponti raddrizzatori AssoAutomazione Ampiezza Armoniche Fig 25 eg NO RO I lo N Dove lo il valore della armonica fondamentale ed n l ordine di armonicit theoretical value a2 n 2 S E de 5 E 9 13 17 21 25 29 harmonic order n Figura 25 Ampiezza armoniche Negli alimentatori Monofasi la componente di terza armonica la prevalente l effetto pi nega tivo si verifica qualora molti di questi alimentatori siano alimentati tra le diverse fasi ed il neutro Nonostante lo sfasamento di 120 delle fondamentali queste correnti a 150Hz risultano in fase tra di loro come si pu notare dal diagramma in figura 26 Pertanto sul conduttore di neutro que ste correnti si sommano al punto da poter assume
3. A NIE tr AssoAutomazione FEDERAZIONE A Associazione Italiana CONFINDUSTRIA Automazione e Misura Una guida per la continuit Raccolta di articoli a cura del Gruppo Tecnico UPS di AssoAutomazione pubblicati sulla rivista Attualit Elettrotecnica AssoAutomazione Associazione Italiana Automazione e Misura Una guida per la continuit Raccolta di articoli a cura del Gruppo Tecnico UPS di AssoAutomazione pubblicati sulla rivista Attualit Elettrotecnica Una Guida per la continuit PREFAZIONE Non facile trovare oggi un settore che non necessiti dell installazione di un gruppo di continuit E nello stesso tempo non facile trovare della documentazione tecnica precisa e decisamente autorevole che consenta di risolvere le problematiche in alcuni casi decisamente ostiche con cui progettisti e installatori devono confrontarsi dalla scelta del sistema alla sua installazione alla sua gestione Se le cose stanno e stanno in questi termini siamo certi che quanto presentato qui di seguito sar utile a tutti coloro che avranno la pazienza di leggerlo Sull origine del Materiale proposto dobbiamo dire alcune cose Innanzitutto si tratta di una raccolta di quanto stato in questi ultimi tempi realizzato dal Gruppo Tecnico UPS di AssoAutomazione ANIE e pubblicato in vari numeri della rivista Attualit Elettro tecnica Da sempre la rivista ha come obiettivo quello di illustrare ai propri lettori le novit pi r
4. Average data center consumes pese energy equivalent to 25 000 3 Data Airlines Shipyards Steel centers plants households Worldwide energy consumption of DC doubled between 2000 and 2006 Carbon emissions countries incremental US demand for data Mt CO p a center energy between now and 2010 is equivalent of 10 new 170 power plants 90 of companies running large data centers need to build more power and cooling in the next Data Argentina Nether MEIE ASTE 30 months centers EGE Figura 30 Questo dato destinato inevitabilmente ad aumentare perch lo scambio di dati informazioni transazioni comunicazioni attraverso il web o in generale per via informatica non potr altro che incrementare nel futuro prossimo e venturo Per questo motivo diverse associazioni prima americane e poi europee fino alla stessa Commissione Europea hanno iniziato a porre una particolare attenzione al consumo energetico sia dei Data Center che degli UPS come singolo dispositivo Gi nel 2006 su richiesta della Commissione Europea stato definito dai costruttori di UPS euro pei CEMEP Comitato che raccoglie le principali associazioni europee operanti nel settore delle macchine elettriche e dell elettronica di potenza un Codice di Condotta sull efficienza energeti ca e la qualit dei Gruppi Statici di Continuit CoC I documento che pone dei limiti minimi di rendimento ai nuovi prodotti stato aggiornato nel 2011 fig 31
5. ll Vedere grafico 3 M Rapporto tra il valore della colonna ed i valori della colonna 7 A Nel cato in cui la sicurezza del paziente dipenda da piu apparecchiature indipendenti tra loro Usa risultante la somma delle singole Us Figura 62 Sistema di un UPS centralizzato sorgente di alimentazione autonoma in ogni apparecchiatura con funzioni vitali o di sicurezza per il paziente 73 Una Guida per la continuit Probabilit di Probabilit evento iniziatore presenza persone Guasto Sistema UPS centralizzato UPS locale STS localets Ujuss c ups u373 1 8 8 11 10 46 a N 2UPS in parallelo MTBF tempo medio tra due guasti successivi del sistema UPS C 9 5 10 ore N 1 UPS locale ogni cinque pazienti MTBF UPS L 87 10 ore N 1 commutatore statico locale ogni cinque pazienti MTBF STS 500 10 ore amp La probabilit U stata determinata con la formula generale dell inaffidabilit U t 1 e dove 1 MTBF e i 1 anno 8 760 ore ki MTR tempo medio di riparazione degli UPS 24 ore valore risultante dato dal prodotto dei valori delle colonne precedenti 0 Vedere grafico 3 M Rapporto tra valore della colonna 4 ed i valori della colonna 5 Figura 63 Soluzione con UPS di riserva e commutatore statico STS L analisi del rischio influenzata da notevoli variabili tipiche per ogni caso specifico dalla quantit e qualit delle informazioni disponibili e dalla loro int
6. 43 AssoAutomazione from 1 1 2011 to 31 12 2012 UPS range UFS range UPS range UPS range 10 lt 20 20 lt 40 40 lt 200 kVA 200 kVA kVA KVA Normal mode Minimum efficency measured according to EN 62040 3 Annex fo wet romneipoee 03 _ oas os oew 100 cf nomini power 605 E 65 1 06 1 1 2013 ai 31 12 2014 Pd lt 200 kVA Figura 31 Nel 2008 una iniziativa analoga sempre su proposta della Commissione Europea stata realizza ta anche per gli stessi Data Center fig 32 ma in questo caso sono stati definiti i criteri generali che ogni operatore coinvolto nella progettazione realizzazione e manutenzione deve tenere in considerazione ai fini del risparmio energetico ELUROPLAN CONMISSION DAPITIRA TIE ac e MAAAR OOR mn o Semen sems ioni ies Coide of Conduct on Data Centres Energy Efficiency Version 1 seme man deo rean drop Paen pom Figura 32 Per comprendere al meglio l impatto dei gruppi di continuit nel consumo energetico di un Data Center utile osservare la suddivisione dei consumi di un apparecchiatura di potenza media rap presentata in fig 33 Il primo dato che emerge che solamente il 30 dell energia assorbita dalla rete di alimentazio ne viene utilizzata per le apparecchiature IT mentre il resto distribuito tra altri servizi illumina zione sistemi di sicurezza anti intrusione anti incendio condizionamento dei locali e perdite ne
7. Si noti la presenza di un generatore complemento tipico di una alimentazione statica di elevata potenza UPS unitario Rete pubblica a bassa tensione Generatore eventuale Quadro generale a bassa tensione UPS Interruttore statico Bypass manuale Batteria Figura 1 Esempio schematico di installazione di un UPS Nell eventualit di un blackout molto prolungato questo sistema consente di estendere l auto nomia delle batterie per garantire un alimentazione ininterrotta durante l avvio del generatore e 10 minuti o pi di back up in caso di Mancato avvio Durante questo intervallo sar possibile espletare tutte le sequenze di arresto dei carichi Queste tecnologie sono complementari e i produttori di UPS collaborano spesso attivamente con i produttori di generatori durante la progettazione di installazioni su larga scala per definire insieme le caratteristiche delle macchine alimentazioni sequenze operative ecc Nelle installazioni a Media ed elevata potenza possibile combinare vari UPS in parallelo Una Guida per la continuit per ottenere un alimentazione superiore a quella della singola apparecchiatura per aumentare l affidabilit dell alimentazione garantendone la ridondanza possibile realizzare diverse tipologie di connessione parallela e soluzioni altamente sofisticate per ottimizzare l affidabilit o semplificare l uso e la manutenzione del sistema Le architetture comprendenti STS Static T
8. 3 al paragrafo 5 3 definisce le caratteristiche elettriche di funzionamento di uscita secondo la classificazione seguente Si distinguono tre differenti tipo logie di UPS riguardo al diverso comportamento dinamico in uscita nelle condizioni di cambia mento del modo di funzionamento ad esempio da Modo normale o da bypass o da batteria e in condizioni di variazioni del carico lineare o non lineare UPS di classe 1 Fig 13 Caratteristiche dinamiche di tensione in Classe 1 possono essere ot tenute con un totale disaccoppiamento fra la tensione vista dal carico e la tensione di rete Ci si ottiene ad esempio con gruppi statici di continuit a doppia conversione definiti anche VFI A tale classe di funzionamento appartengono i gruppi di continuit di miglior prestazione che riescono a Mantenere l alimentazione al carico senza alcuna interruzione ossia nessun compo nente interno al UPS pu provocare un ritardo nella commutazione da alimentazione di rete a batteria Questa classe di dispositivi offre dunque la Maggiore sicurezza e qualit di energia al carico 29 AssoAutomazione pi LIL LD i E E E TUDO L tett CI 40 CELI He e N e 3 20 SALI SISI di el LIL 10 Fool A ial UR EEEN on 20 Esse MERENN ss III 240 E pi fi I ai M Livin sa E I il 100 0 1 10 100 1000 Durata del transitorio ms Figura 13 Caratteristiche dinamiche di uscita per UPS di classe 1 All interno di una finestra che va dai 100 us fino
9. Figura 37 Inverter a tre livelli Figura 38 Funzionamento a tre livelli di tensione 46 Una Guida per la continuit Senza entrare nel dettaglio tecnico tale struttura permette interessanti vantaggi Innanzi tutto consente un minor livello di distorsione della tensione in uscita a qualunque condizione del carico In secondo luogo possibile utilizzare componenti a bassa tensione anche nel caso che si lavori a tensioni elevate Infine e questo l aspetto che pi interessa si ottengono perdite molto minori In questo Modo infatti si riesce a costruire UPS trifase trifase immuni alle fluttua zioni repentine della potenza del carico con segnali perfettamente sinusoidali e con prestazioni elettriche al massimo livello unite a impatti ambientali di altrettanto interesse come le basse emissioni di rumore acustico Parallelamente alla scelta dei migliori dispositivi di commutazione di potenza IGBT od altri la cui tecnologia sempre in evoluzione i miglioramenti in termini di efficienza degli UPS vengono ottenuti anche agendo su altri dispositivi Fondamentale per esempio la riduzione delle per dite dovute alle parti magnetiche che si ottiene con la soluzione transformerless introdotta gi da tempo e applicata ormai su quasi tutta la gamma delle potenze laddove un isolamento tra corrente continua ed alternata non considerato essenziale In generale comunque il risultato si ottiene anche utilizzando magnetiche ad altro r
10. La modularit e la testabilit degli UPS consente di ridurre a poche ore o anche meno l analisi dei guasti e la loro tempestiva soluzione per quanto detto I MTTR un parametro che influenzato dalla progettazione costruttiva dell apparecchiatura facilit di accesso ai componenti interni e quindi alla loro sostituzione Un esempio pu essere quello relativo ad un apparecchiatura con l accesso esclusivamente frontale per rimuovere i moduli di potenza schede ed altri componenti del sistema Inoltre le apparecchiature dotate dei sistemi di diagnostica che possono facilitare l identificazione del guasto portano ad una diminuzione dell MTTR Generalmente negli UPS sono presenti soluzioni software implementate su schede digitali a DSP o a microprocessore che permettono la memorizzazione degli eventi che sono accaduti prima del guasto Tali eventi sono memorizzati in associazione con la data e l ora e questo facilita l ana lisi da parte del Tecnico addetto alla Manutenzione fattori chiave che determinano la riduzione dell MTTR possono essere classificati pi o Meno nel seguente ordine Competenza del personale Tecnico nella localizzazione dei guasti Tempi di Reazione del servizio Distanza dal sito di intervento Disponibilit delle parti di ricambio 21 AssoAutomazione Metodi e mezzi adottati per l intervento Esperienza sul campo del personale addetto Un aspetto importante per una rapida riparazione implica una buona cono
11. a 5 ms la tensione di uscita non pu evadere il limite del 30 UPS di classe 2 Fig 14 Gli UPS di classe 1 e 2 costituiscono la gran parte dei gruppi di con tinuit presenti nel mercato In particolare per gli UPS di classe 2 ammessa una Mancanza di alimentazione di 1 ms AJ N m a E e a a Zelo II ERRIAN Durata del transitorio ms Figura 14 Caratteristiche dinamiche di uscita per UPS di classe 2 UPS di classe 3 Fig 15 Gli UPS di questa classe garantiscono una protezione solo da mancanze reti picchi di tensione e sovratensioni e tollerano una mancanza rete totale fino 10 ms In genere non sono UPS utilizzati per carichi informatici vabe norra HH VAR T ji ABIE Figura 15 Caratteristiche dinamiche di uscita per UPS di classe 3 QUALE UPS SCEGLIERE PER IL MIO CARICO L inevitabile riduzione della disponibilit di combustibile fossile sta producendo una lenta ma con tinua ascesa del prezzo dell elettricit Allo stesso momento la richiesta di energia sta crescendo 30 Una Guida per la continuit esponenzialmente facendo s che l intero mercato dell energia si stia progressivamente orien tando verso scelte di riduzione dei consumi Contemporaneamente a quest obiettivo il Mercato in continua ricerca di disponibilit di energia e di affidabilit concetti che si possono tradurre nella necessit di impiegare gruppi di continuit Ci potrebbe in prima analisi essere considera
12. a queste considerazioni aggiungiamo anche il fatto che ripristinare un sistema pu comportare dei costi molto alti anche a causa del tempo necessario facile intuire come sia indispensabile dotare UPS di un sistema di supervisione in grado di informare l utente dell imminente pericolo e di eseguire automaticamente una serie di azioni atte a garantire l integrit dei dati e dei sistemi operativi costruttori di UPS offrono differenti sistemi di supervisione per soddisfare al meglio le diverse esigenze dei propri clienti DOTAZIONI PI COMUNI SUGLI UPS Ogni UPS dotato di una o pi interfacce di comunicazione tramite le quali scambiare segnali pi o meno complessi con apparecchiature esterne Queste apparecchiature dovranno essere dotate di software particolari forniti a corredo degli UPS capaci di riconoscere ed elaborare i segnali provenienti dall UPS In sostanza avviene un vero e proprio scambio comunicativo tra UPS e le apparecchiature di cui sopra Chi produce questi segnali la logica di controllo di cui i Moderni Gruppi Statici di Continuit sono dotati Questi segnali possono permettere una serie abbastanza ampia di funzioni ad esempio il Monitoraggio dello stato dell UPS cos come garantire uno shutdown automatico dolce ossia consentendo il salvataggio dati dei server e delle apparecchiature elettroniche del sistema da proteggere nel caso di una Mancanza prolungata dell alimentazione Tuttavia non sempre i caric
13. ad esempio solo i server e le altre periferiche IT rimangono alimentate cos come mostrato nelle Tab 9 e 10 Settimane lavorative Settimane di non lavoro 47 5 5 giorni Giorni di lavoro 10h 75 del carico 14h 25 del carico 2 giorni 7 giorni 24 h 25 del carico 24 h 25 del carico Giorni di non lavoro Tab 9 diversi livelli di carico 49 AssoAutomazione UPS UPS UPS UPS Carico ad alta efficienza ad alta efficienza tradizionale tradizionale rendimento Perdite rendimento Perdite 1w w w Carico coso 0 8 Tab 10 Prestazioni e perdite Le condizioni riportate in queste tabelle permettono di ricavare la tabella 11 UPS ad alta efficienza UPS tradizionale Perdite d energia Perdite d energia SAP di iui Risparmio per settimana per settimana d energia kwh kwh pon settimane lavorative 47 s 254 06 170 1 Settimane non 57 45 201 75 144 3 lavorative 5 Totale annuo 4 233 12 947 8 714 Tab 11 Perdite e risparmi energetici annui Dal totale annuale della tab 11 risulta come il funzionamento dell UPS ad alta efficienza sia gi conveniente consentendo un risparmio annuo di 8 714 kWh Ma non finita La tabella 12 indica infatti come anche il risparmio sulle spese di condizionamen to faccia pendere ulteriormente l ago della bilancia verso l acquisto di un UPS ad alta efficienza Infatti devono essere conteggiati ulteriori 2 904 kWh come diffe
14. attraverso un elevata affidabilit di progetto o di prodotti ma anche attraverso attenti piani di manutenzione Da qui nasce l importanza della Manutenzione predittiva scheduled per usare un termine anglosas sone che interviene in maniera mirata e tempestiva basandosi sull individuazione di parametri significativi e sull estrapolazione del tempo residuo prima dell avaria ovvero del raggiungimento di una condizione limite predefinita volta a rimuovere dal sistema UPS quel o quei componenti prima che arrivino a fine vita mantenendo quindi costante nel tempo il livello di affidabilit e in ultima analisi di disponibilit della sorgente di alimentazione verso i carichi critici 18 Una Guida per la continuit La manutenzione correttiva unscheduled al contrario non pianificabile a causa dell impreve dibilit del guasto Essa ha lo scopo di ripristinare le condizioni di efficienza nel pi breve tempo possibile La capacit di diagnosi dell avaria la pronta disponibilit delle attrezzature materiali parti di ricambio e personale qualificato oltre ad una buona organizzazione del servizio costituiscono fattori basilari per l efficacia dell azione correttiva La manutenzione correttiva come vedremo pi avanti importante in quanto se efficace riesce a ridurre MTTR e quindi apporta un contributo sostanziale nell aumentare la disponibilit dell UPS a fornire l alimentazione in modo continuativo Le filosofie e le tecnich
15. carico presenter all UPS o a un altra sorgente un fattore di potenza in anticipo tipicamente da 0 8 a 0 95 in anticipo L utente dovr pertanto assicurarsi che UPS sia in grado di alimentare tale carico in anticipo con una riduzione di potenza o un sistema di correzione induttiva del fattore di potenza Occorre inoltre tenere conto della particolarit di certi carichi che costringono a valutare anche la capacit dell UPS di gestire correnti di spunto notevolmente superiore a quella nominale sovrac carichi e distorsioni Valori di corrente del 150 della nominale per un minuto fino al 200 per 100ms in assenza rete sono parte delle normali prestazioni di UPS di una certa importanza In caso di sovraccarichi in pre 15 AssoAutomazione senza di rete il funzionamento passer in modalit da bypass con portata di corrente superiore Altri carichi assorbono correnti con fase e forme d onda particolari che devono essere tenute in debita considerazione nel dimensionamento del gruppo statico Nel caso di utenze distorcenti normalmente il sistema non viene declassato per carichi non lineari normalizzati secondo la Norma IEC EN 62040 3 con fattore di cresta inferiore a tre 3 1 riferimenti per la scelta dell autonomia di un gruppo statico di continuit sono diversi a seconda che si tratti di un gruppo utilizzato in un impianto di riserva o di sicurezza Nel primo caso infatti i criteri sono legati esclusivamente a fattori economici e
16. del sistema UPS ripri stinando cos in caso di guasto l alimentazione privilegiata diretta da rete ordinaria o da gruppo elettrogeno entro i tempi di autonomia delle sorgenti di alimentazione autonome presenti nella apparecchiature Fig 62 Ogni 5 pazienti integrare UPS centralizzato con un UPS di riserva ed un commutatore statico STS localizzato alimentante le relative apparecchiature Fig 63 gaa UPS n 1 Sts eomo d UPS i _ centralizzato STS I STS localizzato l Eg e n Dhoo s lo 5 pazienti a Fusso normale dell energia l j ki p nan ia 8 25 Wsn2 F 2 co O gt 3 g e STS commutatore statico a 8 E imvorter m 8 botere il N 2 UPS in poralieio MTEF tempo medio tro due guasti successivi del sistema UPS C 9 510 cre Bi Lo probobilt U stoto determinato con lo formula generale dell naffidabait U 1 1 e dove A 1 MTBF t 1 anno 8 740 ore KI Sorgente di alimentazione autonoma nelle apparecchiature perle qual richiesta lo continuit elettrica assoluta m MIBF della sorgente autonoma SA 31 10 ore Tempo necessario per eseguire by pass manuale degli UPS iull almentazione ordinario iu gruppo elettrogeno in caso di guarto degli ieni eseguito do operatori elettrici formati in servizio di pronta disponibil 30 M i valore risultante dato dal prodotto del valori delle colonne precedenti
17. dell utenza in caso di sospensione dell alimentazione di rete In tali categorie rientrano gli UPS o gruppi di continuit gli STS o sistemi di trasferimento statici i CPSS o sistemi di alimentazione centralizzata per l emergenza con relativi accessori e opzioni a corredo es filtri batterie trasformatori ecc Il gruppo di continuit funziona da riserva di energia in caso di black out della rete Grazie al tem po di intervento immediato in grado di garantire continuit e sicurezza in ambienti pubblici e in tutti quei casi in cui fondamentale la continuit dell alimentazione ad esempio negli aeroporti nelle sale operatorie nei processi industriali nelle telecomunicazioni nei locali pubblici ecc A pi di 25 anni dalla loro prima comparsa i gruppi statici di continuit UPS rappresentano oggi oltre il 95 dei sistemi di back up dell alimentazione venduti copertura che supera il 98 per le applicazioni informatiche ed elettroniche LE CARATTERISTICHE Agendo come interfaccia tra la rete e le utenze gli UPS forniscono al carico un alimentazione elettrica continua di alta qualit indipendentemente dallo stato della rete Gli UPS garantiscono una tensione di alimentazione affidabile esente dai disturbi di rete entro tolleranze compatibili con i requisiti delle apparecchiature elettroniche avvalendosi di una fonte di alimentazione batteria generalmente sufficiente a garantire la sicurezza delle persone e delle appare
18. di aree ad alto rischio per la sicurezza delle persone coinvolte in processi peri colosi b illuminazione di riserva Consente di continuare l attivit al mancare dell illuminazione ordinari In merito all illuminazione di sicurezza se ne delineano nel seguito le principali caratteristiche Essa si applica a vie di fuga e relativa segnalazione locali destinati a servizio elettrico a generatori di emergenza e a quadri di distribuzione locali macchina per ascensori centrali di climatizzazione centri di elaborazione dati altre applicazioni raccomandata Le caratteristiche prestazionali dell impianto con riferimento alle Norme UNI EN 1838 CEl 64 8 7 NA CEI EN 60598 2 22 e DLgs 493 96 sono Illuminamento da 2 5 a 15 Ix sicurezza intervento da 0 a oltre 15 s autonomia da 30 min a 24 h tempo di ricarica della batteria da 2h a 24 h Dette grandezze sono specificate nella EN 1838 con le Deviazioni nazionali seguenti luoghi di lavoro DLgs 626 94 locali di spettacolo e trattenimento con oltre 100 presenti DM 19 8 96 alberghi pensioni e simili con oltre 25 posti letto DM 9 4 94 scuole di ogni tipo con oltre 100 presenti DM 26 8 92 locali di vendita con superficie lorda superiore a 400 m2 DM 8 3 85 stazioni sotterranee di ferrovie e simili DM11 1 88 case di riposo ospizi asili e simili DM 8 3 85 DM 9 4 94 locali ad uso Medico DM 5 8 77 DM 8 3 85 DM18 9 02 abitazioni di altezza supe
19. di sicurezza La Norma si applica ai sistemi collegati in Modo per manente a tensioni di alimentazione in corrente alternata non superiori a 1000 V e che utilizzano batterie come sorgente alternativa e CEI EN 50272 2 Prescrizioni di sicurezza per batterie di accumulatori e loro installazione Batterie stazionarie La presente Norma si applica alle batterie di accumulatori stazionarie al piombo e al nichel cad mio ed alle loro installazioni con tensione massima di 1500 V in c c nominale Essa descrive le misure di protezione contro i rischi elettrici le emissioni di gas e lesioni da elettrolito Inoltre fornisce prescrizioni su aspetti di sicurezza associati alla costruzione all uso all ispezione alla manutenzione ed allo smaltimento 3 AssoAutomazione Una Guida per la continuit UNA GUIDA PER LA CONTINUITA Un ringraziamento particolare rivolto alle aziende del Gruppo Tecnico UPS di AssoAutomazione che hanno contribuito alla realizzazione del documento BORRI SPA EMERSON NETWORK POWER CHLORIDE S P A EATON SRL G TEC EUROPE SRL LEVER SRL METASYSTEM ENERGY SRL POWERTRONIX SPA RPS SPA SCHNEIDER ELECTRIC IT ITALIA SRL SIEL SPA TECNOWARE SRL
20. e disponibilit sono concetti strettamente correlati applicabili a sistemi sottosistemi o singoli elementi Proget tare un sistema elettrico ad alta affidabilit significa adottare tutti gli accorgimenti impiantistici e le tecnologie innovative possibili per renderlo poco suscettibile a perturbazioni che ne comportino un guasto un blocco o una riduzione nelle sue capacit in Modo imprevisto affidabilit e renderlo in grado di svolgere la funzione richiesta in determinate condizioni in modo pressoch continuativo disponibilit Gli UPS vengono incontro a questi obiettivi mantenendo in sicurezza le attrezzature mediche e garantendo la continuit dell energia all intera infrastruttura Sono infatti in continua crescita le apparecchiature diagnostiche che necessitano di alimentazione in continuit sia per motivi funzionali al fine di stabilizzare l alimentazione sia per Motivi economici per evitare la perdita dei dati sia per la sicurezza delle persone per esempio le TAC o le angiografie In questo contesto occorre sottolineare e ribadire che gli aspetti relativi all affidabilit di un impian to non seguono norme specifiche ma sono la sensibilit e l esperienza del progettista che aiutano a capire quale sia la soluzione giusta da proporre A differenza del mondo dell Information Tech nology IT in ambito sanitario non esistono infatti delle linee guida che suggeriscano un modus operandi per la progettazione elettrica sicu
21. ed altre innovative soluzioni hanno permesso di ridurre sensibilmente le perdite o il consumo degli UPS incrementando cos il rendimento Da notare che anche un lieve miglioramento in termini percentuali comporta un notevole risparmio energetico grazie al fatto che UPS in genere rimane in funzionamento per 24 ore al giorno e 365 giorni all anno Un altro elemento significativo il miglioramento delle caratteristiche di ingresso che ha sostan zialmente annullato l inquinamento armonico introdotto dallo stadio di ingresso dell UPS ed ele vato il fattore di potenza all unit Questo stato ottenuto cambiando radicalmente la tecnologia del raddrizzatore ed ottenendo cos benefici nella riduzione delle perdite sull impianto a monte dell UPS L attivit di ricerca e innovazione posta in essere dalle Aziende con l obiettivo di introdurre sul mercato prodotti sempre pi efficienti si tradotta a livello associativo in un attivit di lobby tesa ad ottenere misure di supporto per la commercializzazione di UPS a pi elevata efficienza energetica In collaborazione con AssoAutomazione il Gruppo di lavoro tecnico UPS attivo in Associazione ha quindi realizzato sulla base dei dati messi a disposizione dalle imprese un analisi di impatto degli UPS ad alta efficienza energetica la cui sintesi stata inserita all interno del documento della Task Force Efficienza Energetica di Confindustria Primi risultati dei risparmi conseguibili con azioni d
22. medico e l individuazione della zona paziente devono essere fatte dal personale medico o in accordo con l organizzazione sanitaria Per determinare la classi ficazione di uno specifico locale a uso Medico necessario che il personale medico indichi quali trattamenti medici debbano essere effettuati entro tale locale I locali a uso Medico si distinguono in 3 gruppi Gruppo 0 Locali a uso Medico nei quali non si utilizzano apparecchi elettromedicali con parti applicate Ai locali di tale gruppo non si applicano le prescrizioni della norma e Gruppo 1 Locali a uso Medico nei quali le parti applicate sono destinate ad essere utilizzate ester namente o invasivamente entro qualsiasi parte del corpo ad eccezione della zona cardiaca e Gruppo 2 Locali a uso Medico nei quali le parti applicate sono destinate ad essere utilizzate in applicazioni quali interventi intracardiaci un intervento intracardiaco un intervento in cui un conduttore elettrico posto entro la zona cardiaca di un paziente o probabile che entri in con tatto col cuore A questo riguardo si considerano conduttori elettrici i fili isolati quali gli elettrodi di un pacemaker o gli elettrodi di un elettrocardiogramma od i cateteri riempiti di fluidi condut tori operazioni chirurgiche o il paziente sottoposto a trattamenti vitali dove la mancanza dell alimentazione pu comportare pericolo per la vita 1 AssoAutomazione Negli edifici ad uso medico edifici destina
23. prestazioni di UPS prevedono THDi inferiori al 5 e fattore di potenza FP praticamente uguale ad 1 LE BATTERIE Uno dei componenti pi critici e nel contempo pi strategici per la corretta funzionalit del UPS sono le batterie Per questo infatti la Maggior parte degli UPS integra un sistema automatico di verifica per rilevarne in anticipo il degrado delle prestazioni Ovviamente molto dipende anche dalla tipologia di batterie utilizzate in genere sono della categoria VRLA Valve Regulated Lead Acid e del tipo AGM Absorbed Glass Mat Per applicazioni e condizioni climatiche particolari vi inoltre la possibilit di utilizzare batterie al piombo a vaso aperto con manutenzione e batterie al Nichel Cadmio 16 Una Guida per la continuit Eurobat l Ente che riunisce i costruttori di batterie europei le suddivide come segue VZ 3 5 anni Standard commerciale VZ 6 9 anni Uso generale v 10 12 anni Elevate prestazioni v oltre 12 anni Lunga durata Il tipo di batteria impiegata dipende dalla richiesta del cliente Anche in questo caso molto di pender dalle condizioni di utilizzo quali temperatura e numero di scariche In particolare come si pu leggere chiaramente dal grafico di fig 6 la temperatura ha un influenza determinante la vita della batteria si dimezza ogni 10 C di aumento Vita attesa 36 della nominale Temperatura Batteria C Figura 6 MANUTENZIONE E SERVIZI Uno dei fattori
24. rete di ingresso attraverso il by pass l inverter risulta spento quindi non sar pi possibile garantire il miglior livello di qualit dell energia al carico Il filtro attivo di ingresso invece risulta ancora funzionante con lo scopo di compensare la distor sione armonica del carico e correggerne il fattore di potenza fig 28 In questo caso UPS del tipo Off Line o Voltage Frequency Dependant ByPass Corrente Corrente Raddrizzatore Carica Batterie Inverter Tensione Tensione Filtro attivo Figura 27 UPS a doppia conversione con filtro Attivo in Ingresso Corrente Corrente K Tensione Figura 28 Funzionamento in Bypass Le soluzioni attualmente pi avanzate prevedono la realizzazione di un raddrizzatore dotato di controllo attivo del fattore di potenza in ingresso tramite stadio di conversione di potenza a IGBT con PWM Pulse Width Modulation ad alta frequenza fig 29 Ci comporta la capacit di assor bire energia dalla rete con un fattore di potenza pari a 0 99 in condizioni normali e corrente dalla rete con un contenuto armonico al di sotto del 3 L aspetto interessante che ad oggi alcuni tra i pi Importanti produttori mondiali di UPS sono in grado di fornire tale tecnologia anche negli ap parati di taglia pi alta 500 800 kVA destinati a impianti centralizzati quali grossi datacenter ed ISP che sono tra i pi sensibili alla riduzione dell impatto inquinante Rispetto ad un tr
25. ridondanza N 2 se tale riserva uguale a due Moduli di sistema e cos via sistemi ridondanti paralleli richiedono Moduli di po tenza UPS della stessa capacit prodotti dallo stesso costruttore Il costruttore del Modulo UPS for nisce anche la scheda di messa in parallelo per il sistema Tale scheda pu contenere circuiti logici comunicanti con ogni singolo Modulo UPS che a loro volta comunicheranno gli uni con gli altri in modo da creare una tensione di uscita completamente sincronizzata Il bus di parallelo pu essere dotato di monitoraggio che consente la visualizzazione del carico del sistema e delle caratteristi che di tensione e corrente a livello di sistema Nelle condizioni normali di esercizio i moduli UPS in uno schema ridondante parallelo condividono il carico critico in proporzioni uguali Quando uno dei moduli viene tolto dal bus parallelo per qualsiasi Motivo i Moduli UPS rimanenti devono accettare immediatamente il carico di tale Modulo UPS fuori servizio Questa funzionalit permette di estrar re qualsiasi modulo dal bus di parallelo per assistenza senza che sia necessario collegare il carico direttamente all alimentazione di servizio L efficienza del sistema un fattore importante nella progettazione di sistemi UPS ridondanti I Moduli UPS per valori di carichi bassi sono di solito meno efficienti dei moduli aventi un carico prossimo alla loro potenza nominale La tabella 14 mostra il tipico carico di esercizio per un siste
26. significa porre attenzione alle perdite di energia che inevitabilmente sono presenti in qualsiasi dispositivo sia esso elettrico elettronico o meccanico richiamando evidentemente il concetto di risparmio energetico Ci che spesso non viene percepito l impatto che il miglioramento di questo parametro pu comportare nell economia dell intero sistema alimentato L esempio pi significativo riguarda senza dubbio i Data Center nei quali viene fatto ampio uso degli UPS e per i quali numerosi studi di diverse associazioni in particolare americane hanno posto l accento sull eccessivo consumo energetico e sui costi ad esso correlati ma anche sulle notevoli possibilit di miglioramento dell efficienza di questi sistemi Da uno studio del 2007 di Gartner fig 30 emerge che il consumo di energia elettrica dei Data Center pari allo 0 5 della produzione mondiale di energia elettrica e che corrisponde allo 0 3 delle emissioni di CO2 totali Tale valore la met delle emissioni di tutto il traffico aereo mondiale e superiore alle emissioni di paesi come l Argentina e l Olanda DUE TO ENORMOUS ENERGY CONSUMPTION DATA CENTERS CARBON FOOTPRINT IS ALSO SURPRISINGLY HIGH AND GROWING MIBRBRRM BENE S renne ca Ten Key points on data centers Carbon dioxide emissions as greenhouse gas emissions percentage of world total industries lt p Percent Data center electricity consumption is almost 5 of 0 8 1 0 worid production 03 0 6
27. singolo individuo viene esposto a seguito dell esistenza di una determinata fonte di pericolo e viene generalmente espresso in termini di probabilit di subire un prefissato livello di danno usualmente il decesso nell unit di tempo di riferimento general mente un anno La definizione di un livello di rischio accettabile associato ad una nuova attivit industriale non pu prescindere da un analisi dei rischi a cui l individuo mediamente esposto a seguito di attivit esistenti Il rischio aggiuntivo introdotto dalla realizzazione della nuova installa zione non deve infatti alterare in maniera significativa il livello di rischio a cui la persona esposta durante la normale vita quotidiana L Health and Safety Committee inglese alla fine degli anni 80 introdusse il concetto di ALARP in cui veniva proposto l approccio descritto di seguito e rappresen tato graficamente nella figura 59 in cui sono individuate le seguenti aree Area del rischio non accettabile Un rischio che cada in questa regione non pu essere giusti ficato in nessun caso Area del rischio accettabile Qualora il rischio associato all attivit in esame cada in questa regione non sono necessarie ulteriori indagini ed azioni in quanto il valore da ritenersi accet tabile Area ALARP As Low As Reasonably Practicable Occorre svolgere ulteriori indagini e prevede re azioni mitigative al fine di ridurre per quanto ragionevolmente
28. sulle prestazioni ENV 50091 3 Nel 1997 la BTTF stata sciolta e l attivit acquisita dal Cenelec 22X Elettronica di potenza che ha trattato gli sviluppi normativi successivi con il gruppo di lavoro WG4 UPS Nel 1999 l allargamento dell attivit a livello mondiale per la globalizzazione ha fatto nascere il SCIEC 22 H mentre in campo nazionale questa attivit stata svolta fin dalle origini dal Sotto Comitato 22 UPS del CEI Si rileva come in tale attivit sia sempre stata essenziale la presenza dei delegati italiani come Presidenti o Segretari rappresentanti di Aziende del Gruppo UPS di AssoAutomazione 66 Una Guida per la continuit TIPI DI ILLUMINAZIONE DI EMERGENZA Per illuminazione di emergenza si intende quella destinata a funzionare quando l illuminazione or dinaria viene a Mancare La definizione di illuminazione di emergenza nonch delle sue molteplici applicazioni data a livello normativo dalla Uni EN 1838 che la divide in due categorie primarie illuminazione di sicurezza e illuminazione di riserva a illuminazione di sicurezza Consente lo sfollamento in sicurezza del locale oppure di terminare un processo potenzialmen te pericoloso si suddivide a sua volta in e Illuminazione delle vie di fuga che garantisce che le vie e le uscite siano effettivamente identificate e Illuminazione antipanico che permette di raggiungere il luogo dove le vie di fuga possono essere identificate Illuminazione
29. to in contraddizione con il concetto di risparmio energetico e l utente potrebbe porsi la domanda Perch usare un UPS La risposta al quesito Molto semplice se si considera che oltre il 50 dei guasti nei carichi critici soprattutto a livello informatico dovuta a problematiche della rete di distribuzione e che il costo di fermo impianto per ogni ora generalmente molto elevato Tab 3 Costo della mancanza rete per un ora Operazioni di borsa gt 6 milioni di S Autorizzazioni carte di credito gt 2 milioni di S Prenotazioni viaggi aerei on line Servizi tramite telefono cellulare Tab 3 Fonte D A Patterson Computer Science Division University of California at Berkeley A tal proposito stata definita la curva di immunit ITIC ex CBEMA vedi Fig 16 che nasce con riferimento agli Information Technology Equipment e si basa su una semplice valutazione in ter mini di ampiezza in pi ed in meno rispetto alla tensione nominale e durata del disturbo della tensione di alimentazione Figura 16 Curva di immunit ITIC ex CBEMA Nei paragrafi precedenti si chiarita l importanza dell impiego degli UPS nella risoluzione o quan tomeno nel contenimento di alcuni problemi che possono insorgere a causa della scarsa qualit dell alimentazione Nel seguito verranno descritte diverse configurazioni dei gruppi di continuit ciascuna delle quali a seconda delle architetture circuitali e delle modalit op
30. 6 69 75 80 Una Guida per la continuit 1 Introduzione Un Gruppo per gli UPS Il Gruppo UPS di ANIE AssoAutomazione costituito dai principali e pi qualificati costruttori di sistemi di continuit i quali rappresentano oltre 80 del mercato Fare cultura sempre stato ed uno degli obiettivi primari di AssoAutomazione e del Gruppo UPS in particolare attraverso la pubblicazione di guide articoli e Manuali le Aziende mettono a disposizione dei lettori competenza ed esperienza e svolgono una insostituibile opera di diffu sione della cultura della qualit tendente a sensibilizzare appropriato utilizzo degli UPS a totale beneficio del comparto e dei suoi utilizzatori finali In tale contesto rientra anche l ultima iniziativa dell Associazione arricchire la collana di pubblicazioni sugli UPS con la stesura di una serie di ar ticoli di approfondimento su lo stato dell arte degli UPS redatte dagli specialisti del Gruppo di lavoro Tecnico UPS AssoAutomazione ha quindi posto in essere nel 2010 una collaborazione con la testata specia lizzata Attualit Elettrotecnica per la pubblicazione di una serie di schede dedicate ai Gruppi Statici di Continuit che vengono qui raccolte per offrire al lettore una panoramica ricca ed esau stiva su utilizzo tipologie e campi di applicazione degli UPS Come noto le apparecchiature elettriche di continuit devono garantire il Mantenimento inin terrotto del servizio di alimentazione
31. I TT i ie Potenza capacita IRWAN Potenza imduttiaa IVA Figura 51 Esempio di diagramma circolare di uscita UPS La linea gialla riportata nella curva descrive il declassamento di un UPS che utilizza tecnologia tradizionale non idoneo ad alimentare un carico con un fattore di potenza capacitivo mentre la parte azzurra la potenza resa da parte di UPS di nuova generazione adatti ad alimentare le nuo ve caratteristiche elettriche dei data center 4 2 UPS la configurazione N Spesso le configurazioni dei sistemi UPS vengono descritte con una nomenclatura basata sulla lettera N La lettera N pu essere definita come il fabbisogno del carico critico In altri termini si tratta dell alimentazione necessaria per l apparecchiatura protetta Per illustrare il significato di N utilizzeremo come esempio le apparecchiature IT note come array RAID Redundant Array of Independent Disks Se occorrono ad esempio quattro dischi per soddisfare le esigenze di capa 60 Una Guida per la continuit cit di archiviazione questo un sistema N Se invece vi sono cinque dischi e ne occorrono solo quattro per soddisfare le esigenze di capacit questo un sistema N 1 Tradizionalmente stato necessario prevedere il fabbisogno futuro dei carichi critici per fare in modo che un sistema UPS potesse supportare carichi per i successivi 10 o 15 anni La proiezione di questo carico si rivelata un compito difficile Negli anni
32. Paese come l Italia che importa una quota consistente di energia rapportata al proprio fabbisogno nazionale l attuazione di una politica orientata all efficienza energetica di certo lo strumento pi concreto per ridurre in tempi brevi il peso della tassa energetica sul nostro po tenziale di sviluppo L efficienza energetica per l industria che Federazione ANIE rappresenta una nuova frontiera dell innovazione tecnologica AssoAutomazione Il risparmio energetico uno dei temi sui quali si incentra a cascata anche l attivit di ASSOAU tomazione e dei suoi Gruppi Gi da alcuni anni infatti il settore UPS si sta muovendo per miglio rare l efficienza energetica ed il rispetto ambientale Questo in parte dovuto all introduzione di regolamentazioni o direttive europee vedi RAEE per lo smaltimento a fine vita dei prodotti e RHoS per l eliminazione di sostanze pericolose all interno dei prodotti Ma in altri casi gli stessi costruttori di UPS si sono attivati per introdurre dei miglioramenti di prestazioni dei propri pro dotti In questo ambito si colloca il nuovo Code Of Conduct redatto dalla Commissione europea in collaborazione con il Cemep Comitato europeo che raccoglie le principali associazioni europee operanti nel settore delle macchine elettriche e dell elettronica di potenza che definisce i valori minimi di rendimento per le apparecchiature immesse nel mercato dal 1 Gennaio 2011 L evoluzione tecnologica dei componenti
33. S e il carico distribui to in parti uguali sui tre moduli nel funzionamento normale Il guasto verificatosi su un qualsiasi modulo forza STS a trasferire il carico al modulo UPS che alimenta la sorgente di alimentazione alternativa In entrambe queste linee evidente la differenza tra la distribuzione dell alimentazio ne a carichi con doppia alimentazione oppure a carichi ad alimentazione singola carichi a doppia alimentazione possono essere alimentati direttamente dalle due unit STS mentre quelli ad ali mentazione singola possono essere alimentati da un singolo STS che diventa un singolo punto di guasto Poich oggi il numero di carichi ad alimentazione singola presenti nei data center continua a diminuire sta diventando pi conveniente e Meno costoso applicare pi commutatori di trasfe rimento di piccola taglia a punto di utilizzo nelle vicinanze di carichi ad alimentazione singola Nei casi in cui il 100 dei carichi sia a doppia alimentazione questa configurazione potrebbe essere realizzata senza utilizzare unit STS 05 AssoAutomazione Aliment di servizio A Aliment di servizio B n da I x 1 Generate 2 a a pi C Figura 54 Configurazione UPS ridondante distribuita sistemi ridondanti distribuiti vengono di solito scelti per installazioni grandi e complesse nelle quali la manutenzione simultanea costituisce un requisito e molti carichi o la maggior parte di essi sono ad alimentazione singola Anche i r
34. a i team preposti all installazione e alla manutenzione dell impianto Il sistema si basa inoltre sulla predisposizione che hanno i dispositivi di comunicare i propri dati e i propri stati e allarmi Gestione degli allarmi Premessa l esistenza di tutte le condizioni appena esposte il sistema di Tele Assistenza offre seguenti vantaggi Raccolta dati e misure per la costruzione di un Data Base Storico che permetta di effettuare delle analisi sulla vita dell impianto e dei dispositivi che ne fanno parte Servizio di alerting che pu avvenire via e mail e o SMS verso un team di manutenzione svolto da specialisti di alto livello Possibilit di prevenire rotture di alcuni componenti interni ai dispositivi presenti in impianto analizzando l andamento storico di alcune misure Per poter essere implementata la Tele Assistenza necessita di alcuni dispositivi da collocare in campo preposti alla comunicazione dei dati alla loro raccolta e Memorizzazione e per effettuare una comunicazione di eventuali anomalie o allarmi presenti sull impianto Dal punto di vista logico la Tele Assistenza basata su una suddivisione gerarchica dove oggetti di ugual complessit sono raggruppati tra loro fino a costituire un oggetto di complessit superiore Questa scelta suggerita dall organizzazione topologica dell impianto stesso 22 Una Guida per la continuit E possibile quindi suddividere un impianto in pi aree di competenza dove per ogn
35. a meno di dieci sino a 50 volte l anno Fig 9 Interruzione dell alimentazione Microinterruzioni interruzioni brevi dell alimentazione di rete di durata inferiore al secondo Sulle reti a MT si verificano generalmente per l intervento della procedura di apertura chiusura rapida tripolare dell interruttore ubicato in testa alla linea di alimentazione in caso di guasto su quest ultima La durata effettiva usualmente compresa fra i 200 e i 500 ms e l incidenza annua le per le linee in MT varia fra alcune unit e varie decine L utilizzo sempre pi esteso dei compu ter e dei sistemi elettronici di controllo e di azionamento di processo rende le utenze sempre pi sensibili alle microinterruzioni specie in assenza di apposite protezioni Tab 2 Analisi dei costi diretti a causa delle microinterruzioni in Italia nel 2006 Fonte CEER Council of European Energy Regulators 27 AssoAutomazione Buchi di tensione Diminuzioni improvvise e transitorie della tensione di alimentazione ad un valore compreso fra il 90 e 1 della tensione nominale di durata compresa convenzional mente fra i 10 ms e un minuto Sono generalmente dovuti a guasti fugaci che si eliminano autonomamente prima dell intervento delle protezioni oppure transitori o permanenti Nel se condo e terzo caso per i soli utenti alimentati dalla linea sede del guasto al buco di tensione fa in genere seguito una microinterruzione o un interruzione breve
36. adizionale raddrizzatore dodecafase la soluzione proposta non prevede l utilizzo di trasformatore od auto trasformatore in ingresso evitando cos le alte correnti di spunto all inserzione nonch ingombri eccessivi valori percentuali di contenuto armonico della corrente in ingresso sono poco influen zati dalle condizioni di carico mentre con raddrizzatore dodecafase aumentano al diminuire del carico stesso valori di fattore di potenza e distorsione armonica sopra citati sono ottenuti senza l ulteriore necessit di aggiungere filtri come invece necessario con raddrizzatore dodecafase 40 Una Guida per la continuit 400 VAC 400 VAC SH Filt E ilter K 4 l L LI y i am sigay Lh Yum dim ta 7 Tipo di distorsione prodotta dal carico Forma d onda della Tensione e della corrente all ingresso dell UPS provvisto di un Raddrizzatore trifase come stadio d ingresso Tipo di distorsione prodotta da un carico provvisto di raddrizzatore monofase come stadio d ingresso Figura 29 UPS con raddrizzatore dotato di controllo attivo del fattore di potenza in ingresso A titolo di esempio di seguito evidenziato l effetto di riduzione della corrente di rete in un UPS con rendimento 0 92 che alimenta un carico non lineare a fattore di potenza pari a 0 7 Con fattore di potenza si intende il risultato complessivo dello sfasamento e dell effetto distor cente Vedi Box 1 e 2 per un approfondimento su questi con
37. buzioni e accessori interfacce uomo macchina dedicate ed immediate per ambienti quali centrali elettriche o petrolifere ove si riesce a garantire l assoluta continuit sia dei dispositivi di controllo che di quelli di emergenza e sicurezza 2 2 La manutenzione degli UPS ASPETTI INTRODUTTIVI SULLA MANUTENZIONE L energia elettrica nella civilt moderna una risorsa preziosissima che deve essere erogata in sicurezza distrazioni umane fenomeni naturali guasti compromettono spesso la continuit e la qualit della tensione di rete mettendo a repentaglio i carichi critici causando danni economi ci pregiudicando il funzionamento di strumenti indispensabili o comportando la perdita di dati preziosi La Motivazione primaria per l installazione di una unit UPS la fornitura di una alimen tazione pulita senza interruzioni Dotarsi di UPS significa riconoscere l importanza vitale della protezione dei Sistemi installati E quindi essenziale considerare il costo complessivo di un even tuale guasto per quanto improbabile esso possa essere Ottimizzare il rendimento del capitale investito accertarsi che le proprie apparecchiature forniscano una prestazione eccellente costan te e continua nel tempo importante l obiettivo finale prevenire una situazione imprevista di fermo e proteggere i sistemi dei Clienti nei momenti critici Una elevata disponibilit e qualit di energia prodotta dal sistema non pu che essere raggiunta unicamente
38. cchiature gruppi statici di continuit sono generalmente costituiti da tre blocchi principali e un raddrizzatore caricabatterie per convertire la corrente alternata in corrente continua e cari care la batteria AssoAutomazione e un set di batterie generalmente al piombo per immagazzinare l energia e recuperarla istan taneamente a seconda delle necessit per periodi da 5 a 30 minuti o anche pi e un convertitore statico inverter per trasformare questa tensione continua in alternata perfet tamente stabilizzata e filtrata in tensione e o frequenza Queste tre funzioni possono essere integrate con funzioni supplementari un bypass automatico per l alimentazione nel caso di sovraccarichi o per guasti del UPS un bypass manuale che con sente un isolamento completo dell UPS e varie opzioni di segnalazione e Manutenzione locale o a distanza Negli ultimi anni gli UPS sono diventati un elemento indispensabile per la distribuzione dell ali mentazione di alta qualit Ognuno dei loro componenti stato progettato per integrarsi perfet tamente nel layout dell installazione sia nel caso di un alimentazione da 250VA per i personal computer di un ufficio come per una complessa installazione da 2000 kVA in un importante centro di elaborazione dati del settore terziario oppure ancora per la protezione di una unit produttiva Lo schema di Figura 1 illustra un esempio di installazione elettrica a bassa tensione protetta da un UPS
39. cetti Rendimento Eff Fattore di potenza carico non lineare PFu 0 7 Fattore di potenza ingresso UPS PFi 0 98 Potenza attiva uscita UPS Pout Vout X lout XPFu Potenza attiva ingresso UPS Pin Pout Eff Corrente ingresso lin Pin PFi Vin La relazione tra corrente ingresso uscita la seguente lin lout X PFu Eff PF lin lout X 0 77 Questo significa che la rete di distribuzione in ingresso vede una corrente ridotta in ampiezza del 33 Questa riduzione di corrente oltre a determinare una riduzione di perdite in linea si ripercuote 41 AssoAutomazione anche sul dimensionamento pi favorevole delle linee elettriche e delle apparecchiature elettri che come i trasformatori e gli alternatori dei gruppi elettrogeni con una considerevole riduzione nei costi di investimento dell impianto Per quanto riguarda il bilancio energetico totale nel conto delle perdite che dipendono dall esten sione della linea elettrica c da tenere in conto anche il rendimento del gruppo di continuit che a partire dagli UPS di taglia media superiore al 92 Vedi Code of Conduct UPS prlEC62040 3 e pu raggiungere in alcuni casi il 94 95 Box 1 Potenza Attiva Watt P E potenza reale che genera lavoro nella definizione fisica del termine Potenza Reattiva VAR Q E la potenza che viene scambiata tra generatore e i sistemi che la accu mulano induttori e condensatori Potenza Apparente VA A E la somma vettoriale di
40. col legate ai morsetti di uscita dell UPS ed definita dalla seguente formula A 1 MTTR MTBF 100 MTBF Mean Time Between Failure identifica il tempo di buon funzionamento tra un guasto ed il successivo MTTR Mean Time To Repair identifica il tempo medio stimato di riparazione Da notare che il valore di MTTR va definito in presenza dei ricambi necessari in sito al momento dell intervento 19 AssoAutomazione La disponibilit quindi il parametro che specifica la percentuale di tempo durante il quale esso in grado di svolgere la propria funzione ed uno degli indicatori pi rilevanti per definire la continuit di servizio e la qualit dell energia fornita Come si evince dalla formula il tempo me dio stimato di riparazione deve essere il pi breve possibile per avere una disponibilit di servizio continuit dell alimentazione prossimo al valore unitario teorico In condizioni di utilizzo ottimali ci si attendono valori di disponibilit del sistema teorici del 99 99 L obiettivo di elevare gli standard di affidabilit richiede un continuo sforzo nel progresso tecnico di fabbricazione logistico ed un sistema di Assicurazione della Qualit che comportano i seguenti aspetti Aumento dell affidabilit degli UPS Aumento MTBF E un processo costante che spesso coinvolge molte funzioni aziendali dalla progettazione pro duzione collaudo alla qualit Spesso queste funzioni aziendali studiano soluzio
41. critici nella scelta dell UPS l assistenza tecnica fornita dal produttore ai propri clienti sia attuali che futuri seguenti servizi dovrebbero essere considerati e assistenza prevendita e installazione e messa in servizio e contratto di manutenzione e assistenza post vendita e supervisione remota e formazione Per mantenere il massimo livello di affidabilit disponibilit e sicurezza delle apparecchiature di continuit importante che venga effettuato un efficace ed efficiente servizio di Manutenzione v cap 2 2 La Manutenzione degli UPS CAMPO DI APPLICAZIONE DEGLI UPS Gli UPS trovano applicazione nei seguenti settori e apparecchiature mobili e centri di elaborazione dati 1 AssoAutomazione e applicazioni medicali processi industriali e aeroporti e telecomunicazioni e antincendio automatici e illuminazione di sicurezza degli edifici e cercapersone e segnalazione e aspirazione fumi presenza di monossido di carbonio e aree ad alto rischio Talune aziende inoltre per applicazioni con requisiti particolari per lo pi di tipo industriale sono in grado di fornire soluzioni con un notevole grado di personalizzazione Si va dalla fornitura di involucri con gradi di protezione IP pi elevati al posizionamento su supporti antivibranti ad esempio per la classificazione marina a bordo nave fino alla possibilit di quadri di continuit con verniciature speciali completi di distri
42. d esclusa quindi la responsabilit del produttore ai sensi dell art 114 Codice del Consumo in combinato disposto con gli artt 1470 ss cod civ e qualora l acquirente abbia scelto di non affidare la Manutenzione al produttore o in alternativa a personale autorizzato in Mancanza quindi di apposito contratto di manutenzione tra questi ultimi e l acquirente quest ultimo responsabile per i danni causati da Un guasto da omessa cattiva Manutenzione Ci perch essendo il prodotto conforme ai sensi di legge e mancando obblighi contrattuali che impongono al produttore o al personale autorizzato l esecuzione delle attivit di manuten zione del Sistema da escludersi la responsabilit contrattuale del produttore nei confronti dell azienda acquirente poich manca il nesso causale tra danno e prodotto o tra il danno ed il comportamento del produttore il danno infatti non dovuto a difetto del prodotto o all inadem pimento degli obblighi di manutenzione del produttore bens al comportamento dell acquirente nell omettere o nell effettuare cattiva Manutenzione E da escludersi inoltre anche la responsabilit extracontrattuale art 2043 cod civ del produt tore nei confronti dell azienda acquirente e nei confronti dei terzi che abbiano subito un danno ingiusto a causa del guasto per omessa cattiva Manutenzione poich anche in questa ipotesi manca il nesso causale tra danno e prodotto il danno causato non dovuto a comportament
43. da 150 kW cadauno mentre in un sistema 2 N 1 necessario prevedere almeno 4 UPS da 300 KW Un ulteriore aiuto nel comprendere i differenti valori ottenuti con le varie configurazioni analizzate sicuramente il risultato di calcoli molto complessi che vengono riassunti nella tabella 15 Configurazione UPS Valore Disponibilit Configurazione UPS a capacit a modulo singolo 99 92 Configurazione UPS ridondante isolata 99 93 Configurazione UPS 2N 1 6 9osgeer Tab 15 Risultati dell analisi disponibilit delle cinque configurazioni UPS 4 3 UPS per l illuminazione di emergenza PREMESSA L inizio dell attivit normativa per gli UPS nel campo dell illuminazione d emergenza risale al 1989 anno in cui stata costituita dal Cenelec cio direttamente a livello europeo la BTTF task force 60 4 allo scopo di preparare al pi presto data la confusione all epoca esistente sul mercato una Norma specifica di sicurezza assegnata in seguito al CEI e da questi al Comitato Tecnico 34 Lampade e relative apparecchiature in quanto quest ultimo tratta anche i dispositivi di alimenta zione dei diversi tipi di lampade a scarica e gli apparecchi per illuminazione di emergenza autono mi CEI EN 60598 2 22 che essendo dotati di batteria funzionano in pratica come piccoli UPS In quel primo periodo sono state prodotte oltre alla Norma di sicurezza EN 50091 1 anche quelle sulla compatibilit elettromagnetica EN 50091 2 e
44. devono essere in accordo con la Norma CEI EN o lo55o7i La protezione contro le sovracorrenti deve essere ottenuta mediante interruttori automatici Essi devono essere per quanto possibile selettivi rispetto ai dispositivi di protezione a Monte La protezione contro le sovracorrenti di circuiti bipolari dei sistemi IT M pu essere unipolare Nei locali a uso Medico richiesta una alimentazione dei servizi di sicurezza che deve intervenire in caso di Mancanza della alimentazione ordinaria per alimentare i componenti elettrici e per la durata sotto indicati Sorgenti di alimentazione di sicurezza con un periodo di commutazione lt 0 5s richiesta una sorgente di sicurezza che possa alimentare per un periodo minimo di tre ore e che ripristini l alimentazione entro un tempo non superiore a 0 5s gli apparecchi di illuminazione dei tavoli operatori e gli apparecchi elettromedicali che necessitino dell alimentazione di sicurezza entro 0 5s Il periodo di tre ore pu essere ridotto a un ora nel caso in cui in tale tempo l alimentazione di sicurezza possa essere commutata anche manualmente su un altra alimentazione di sicurezza ad esempio un gruppo elettrogeno Sorgenti di alimentazione di sicurezza con un periodo di commutazione lt 15s in caso di ab bassamento della tensione al quadro di distribuzione principale superiore in uno o pi conduttori di fase al 12 della tensione nominale per almeno 3s si deve ottenere mediante una sorg
45. distanza tra queste due linee minori saranno le perdite L utilizzo di UPS modulari aiuta a raggiungere un data center sempre pi efficiente riducendo in tutto il ciclo di vita del data center le perdite per sovradimensionamento Fase 2 Fase 3 Fase 4 Fase 5 installata inatatlata installata instalata Figura 48 Efficienza di una sala CED in funzione del carico IT con progetti modulari e non modulari 58 Una Guida per la continuit Oggi si possono trovare sul mercato apparecchiature UPS che permettono di soddisfare i requisiti di adattabilit Questa tipologia di UPS modulari permettono di adeguarsi alle condizioni di carico richieste e lavorare nella parte di curva a pi alta efficienza Oggi circa il 70 dell infrastruttura di cui UPS una parte e il sistema di alimentazione devono essere tali che possano crescere in linea con l incremento della potenza richiesta nel data center o sala per apparati di rete In pratica l unica parte del sistema di alimentazione che viene realizza ta per intero fin dall inizio composta dall interruttore principale di ingresso quadri principali di di stribuzione dell alimentazione che vengono dimensionati in modo tale da soddisfare le esigenze in termini di potenza erogabile massima a livello di sala Il gruppo di continuit i moduli batterie le unit di distribuzione dell alimentazione l interruttore di bypass e il cablaggio di alimentazione dei rack possono essere tutti installati in mo
46. do modulare in linea con l evoluzione del carico La modularit permette la sostituzione dei Moduli di potenza o dei cassetti batterie a caldo senza dover ricorre allo spegnimento dell UPS e il passaggio sotto l alimentazione di servizio del carico Attualmente sono disponibili tecnologie che aumentano notevolmente l efficienza dei sistemi UPS Nella figura 49 vengono messe a confronto le prestazioni degli UPS ad elevata efficienza in trodotti di recente sul mercato con quelle degli UPS tradizionali pubblicate da Lawrence Berkley National Labs ico IT Figura 49 Efficienza degli UPS espressa come funzione del carico e confronto UPS recenti e precedente generazione Nella figura 49 viene evidenziato che l efficienza dei pi recenti sistemi UPS risulta significativa mente pi elevata in presenza di qualsiasi carico IT curva di colore blu e che il miglioramento dell efficienza maggiore in presenza di carichi pi bassi Ad esempio in presenza di un carico del 30 l efficienza dei sistemi UPS pi recenti risulta essere superiore del 10 rispetto alla media dei sistemi UPS correntemente istallati IN questo caso le perdite effettive di potenza elettrica degli UPS diminuiscono del 65 Le perdite degli UPS calore devono essere smaltite dal condizionatore d aria e causano un ulteriore consumo energetico Alcuni sistemi UPS pi re centi possono operare in modalit economy Tale modalit tuttavia non offre una completa pro
47. e gt Funzionamento da batteria Figura 3 Line interactive Fig 4 Nel modo di funzionamento normale il carico alimentato con una tensione stabilizzata dallin vertitore dell UPS che funziona in parallelo con l ingresso c a L invertitore garantisce la stabilizza zione della tensione di uscita e provvede alla carica delle batterie La frequenza di uscita dipende dalla frequenza di ingresso in c a Quando la tensione dell alimentazione c a non rientra nelle tolleranze ammesse dall UPS l inver titore e la batteria garantiscono un alimentazione ininterrotta del carico e un interruttore nell in terfaccia seziona l alimentazione di ingresso per evitare ritorni di energia in rete LS AssoAutomazione Si ottiene un certo miglioramento della qualit della tensione anche se limitatamente ad alcuni aspetti quali quelli relativi alla presenza di buchi di tensione o fluttuazioni di ampiezza I rendimenti tipici di questa tipologia di UPS sono piuttosto elevati e si aggirano intorno al 96 98 grazie al fatto che la corrente diretta al carico non subisce durante il funzionamento in presenza della rete alcuna conversione UPS interattivo line interactive con bypass Bypass primario o di riserva Ingresso c a Caricabatteria gt Funzionamento normale gt Funzionamento da batteria gt Funzionamento su bypass Figura 4 Double conversion Fig 5 Gli UPS a doppia conversione costituiscono a di
48. e Moderne fanno della Manutenzione una scienza che contribuisce a otti mizzare l impiego dell UPS e a massimizzare la disponibilit di alimentazione verso i carichi critici L attivit di manutenzione quindi basilare per il funzionamento di un prodotto ad elevata tec nologia come UPS ed giustificata dal punto di vista economico per il contenimento dei costi di gestione nell intero arco della vita del prodotto life cycle cost e per i danni che ci si pu atten dere dalla perdita dei carichi critici DEFINIZIONI MTBF E il parametro di riferimento per la valutazione dell affidabilit di un apparecchiatura ed indica la durata tra un primo guasto ed il successivo L acronimo MTBF deriva dal linguaggio anglosassone che significa Mean Time Between Failure In generale pi alto il numero in termini di ore che esprime MTBF pi un apparecchiatura affidabile Tipicamente questo numero dell ordine di migliaia ore di funzionamento tra un guasto e l altro MTTR E il parametro di riferimento per la valutazione del grado di riparabilit dell apparecchiatura In altri termini indica il tempo medio atteso per il ripristino di un apparecchiatura a seguito di un guasto L acronimo MTTR sta per Mean Time To Repair Il numero in ore che esprime MTTR deve essere molto piccolo qualche unit di ore DISPONIBILITA DELL UPS La disponibilit indica la capacit di fornire in modo continuativo l alimentazione alle utenze
49. e di ingresso entro le tolleranze ammesse dall UPS COMMUTATORE USCITA INGRESSO RETE p Funzionamento normale amp i Funzionamento di emergenza BATTERIE Figura 19 UPS Off line L UPS a doppia conversione in modalit DIM o Eco Mode Fig 20 e 21 punti di partenza da cui il progettista cos come l utente finale dovrebbero basare il proprio progetto sono riassumibili in quattro concetti nonch necessit di grande attualit ai giorni nostri e Massimo risparmio energetico e Minore generazione di calore e Ridotta necessit di raffreddamento e Minori costi di gestione Con il funzionamento dell UPS in doppia conversione possibile compensare variazioni di tensio ne compresi dunque i buchi di tensione sopra esposti e frequenza della rete Se ci orientassimo verso questa soluzione occorrerebbe far s che l UPS fornisse una sorta di predizione dell entit del disturbo della rete o dell eventuale black out e adottasse in tempo reale la migliore soluzione premiando l aspetto della qualit dell energia e il risparmio energetico La soluzione che pu ren dere realt questo concetto teorico la Modalit di funzionamento che a seconda del costruttore viene definita DIM o Eco Mode Questa modalit di funzionamento mette in pratica l aspetto teo rico esposto sopra raggiungendo valori di efficienza molto elevati Un UPS configurato in Modalit DIM o Eco Mode permette quindi di raggiungere tutti e q
50. e normalmente un sovraccarico del 150 La potenza dell UPS diventa 7000 1 5 4667 VA c Autonomia L autonomia richiesta al sistema dipende dal contesto di installazione e dall applicazione e pu variare a seconda della configurazione di impianto la presenza o meno di gruppo elettrogeno importante nella scelta dell autonomia d Configurazione Vi sono diversi modi di funzionamento secondo la CEI EN 50171 Vi il modo con commutazione in attesa o off line che consente vantaggi nei rendimenti pi elevati poich nel funzionamento normale con rete presente parte dell elettronica spenta l inverter Tale tecnologia prevede un tempo di commutazione alla Mancanza rete non sempre compatibile con le utenze da alimen tare alcune lampade non consentono tempi di interruzione troppo lunghi Vi poi il modo senza interruzione on line che permette l alimentazione di tutte le tipologie di carico ma con alcuni limiti riguardanti le microinterruzioni e l assorbimento di anomalie di rete Il Modo con commutazione e dispositivo supplementare di Manovra per il trasferimento centrale del carico la Modalit consigliata per l alimentazione di luci di emergenza unicamente quando 63 Una Guida per la continuit la rete di alimentazione assente e non possibile disporre dell illuminazione ordinaria Il modo con commutazione e dispositivo supplementare di Manovra per il trasferimento parziale del carico invece consigliato
51. e trainante che stimola lo sviluppo di nuove configurazioni UPS la domanda di disponibilit da parte dei responsabili informatici Per disponibilit si intende la percentuale di tempo stimata durante la quale l energia elettrica viene fornita senza anomalie per suppor tare il carico critico I livelli dei sistemi UPS e tutte le apparecchiature di distribuzione dell ener gia elettrica richiedono una manutenzione periodica La disponibilit di una configurazione di sistema dipende dal suo livello di immunit rispetto al malfunzionamento o guasto delle appa recchiature e dalla possibilit legata alle sue caratteristiche intrinseche di essere sottoposta a manutenzione normale e a test di routine mentre continua a supportare il carico critico L Uptime Institute ha approfondito questo argomento in un documento intitolato Industry Standard Tier Classifications define Site Infrastructure Performance livelli descritti nel documento dell Uptime Institute comprendono le cinque architetture UPS citate in questo documento e illustrate nella tabella 13 L aumento di disponibilit di una configurazione va di pari passo con l aumento del suo costo La tabella 1 fornisce delle fasce di costo corrispondenti a ciascuna tipologia di progetto Tali costi rappresentano il prezzo di costruzione di un nuovo data center e non comprendono solo il va lore dell architettura UPS ma anche quello dell intera infrastruttura fisica critica per la rete de
52. ecenti nell ambito dell impiantistica elettrica prodotti tecnologia e normativa e quindi sin dai primi numeri ha seguito con molto interesse il settore della continuit dell energia che ha assunto nel tempo una sempre maggior importanza In secondo luogo gli estensori di tutta la documenta zione sono tra i Massimi esperti dell argomento La loro autorevolezza derivante dall esercitare la propria professione in quest ambito in modo particolare nel progetto e nella produzione di UPS tale che tutti gli articoli ora opportunamente rivisti per mantenerli al passo con le variazioni normative intercorse nel tempo hanno avuto la firma di AssoAutomazione ANIE Gruppo UPS Come noto tale associazione riunisce i Maggiori produttori di UPS operanti in Italia e garanti sce con il proprio lavoro un costante incremento della qualit e della proposta complessiva in quest ambito Gli articoli via via pubblicati da Attualit Elettrotecnica hanno riscosso da parte dei lettori un SUC cesso che andato oltre le attese a dimostrazione della qualit del materiale e dell interesse mostrato in merito alle problematiche della continuit dell energia per questo motivo che AssoAutomazione ha ritenuto di proporre ad un pubblico pi vasto l inte ro pacchetto di articoli tra loro amalgamati nella speranza che possa divenire un indispensabile strumento coordinato dal punto di vista degli argomenti e chiaro da quello dei contenuti secondo una matr
53. elle singole funzioni dell UPS pu influire a catena a ridurre l affidabilit anche di altri componenti del sistema In generale nel sistema UPS i componenti pi critici riguardo alla vita attesa sono appunto i con densatori elettrolitici per quanto detto sopra i ventilatori in quanto componenti soggetti ad USU ra a parit di condizioni di funzionamento la vita effettiva dipende soprattutto dalla temperatura dell aria estratta le batterie il componente pi strategico per la massima funzionalit dell UPS la cui durata fortemente dipendente dalla temperatura anche in questo caso un aumento di 10 C di temperatura ne dimezza la vita attesa 20 Una Guida per la continuit In Fig 7 viene riportato un esempio di grafico con le relative curve di vita attesa in funzione delle temperature di lavoro T ATO DN CONI VAN I LN TATA A pa Aa sa OSA HA FA Mi O I YSIN EE An NE T a a J_ O SAUNA YUV YVI day IN YUVA JI SF SI VINAS ON YJ JANS Temperature C o 0 5 1 1 5 ir T Ir 85 C Figura 7 CONDENSATORI vita attesa in funzione della temperatura 5000 x i i D A I i gt b PNL N Ha DI 1 ia 5 sula ia ro ld in L esempio riportato nel grafico dimostra che la vita attesa del condensatore si porta da 300 000 ore a 150 000 ore passando ad una temperatura di funzionamento pi elevata di circa 10 C Riduzione dei tempi di manutenzione Diminuzione MTTR
54. endimento anche se ci comporta un ovvio aggravio di costi Un risultato indiretto in termini di maggior rendimento si ottiene anche con l adozione di uno stadio di ingresso del UPS ad assorbimento sinusoidale In questo caso la finalit principale la riduzione delle armoniche di corrente assorbita ma senza l utilizzo di dispositivi che aggiungano perdite come i trasformatori con tecnologia dodecafase e filtri Ulteriori incrementi di rendimento vengono ottenuti adottando architetture che utilizzano alte tensioni interne es tensione in continua le quali permettono di diminuire le correnti in gioco e eventualmente anche gli stadi di conversione e quindi le perdite relative Tipologie di UPS di tipo off line line interactive vengono talvolta adottate laddove la rete di ali mentazione considerata gi di buona qualit e i carichi sono in grado di sopportare brevissime perturbazioni che si verificano durante le commutazioni In tal caso in funzionamento normale le perdite dovute alla conversione dell energia sono ridotte al minimo e si possono raggiungere rendimenti fino al 98 Al fine di dimostrare le affermazioni precedenti proviamo a confrontare per un gruppo di continu it da 40 KVA le perdite relative a due macchine La prima che definiremo ad alta efficienza vede applicate le varie tecniche descritte in precedenza per ridurre le perdite la seconda definita standard o tradizionale ha caratteristiche Meno performanti in ter
55. entazione rete VI Voltage Independent in cui le variazioni della tensione di alimentazione sono stabilizzate da dispositivi di regolazione elettronici passivi entro i limiti di normale funzionamento 12 Una Guida per la continuit A tale classificazione corrispondono tre famiglie di prodotti in funzione delle tipologie interne adottate e passive standby passivo di riserva e line interactive interattivo e double conversion doppia conversione on line Passive standby Fig 3 L utenza normalmente alimentata dalla rete Contemporaneamente viene alimentato dalla rete il caricabatterie che mantiene gli accumulatori al massimo livello di carica Quando la tensione di ingresso non rientra nelle tolleranze ammesse dall UPS questo funzioner da batteria In questo caso l invertitore entrer in funzione alimentando direttamente il carico sostenuto dalle batterie Il sistema batteria invertitore mantiene l alimentazione al carico fino all esaurimento della bat teria o fino al rientro della tensione di alimentazione di ingresso entro le tolleranze ammesse dall UPS pregi di questa soluzione consistono sostanzialmente nella semplicit dello schema che porta come conseguenza al contenimento del costo dell apparecchiatura e ad un elevato rendimento in funzionamento normale UPS passivo di riserva Ingresso c a Raddrizzatore carica batteria Batteria Commutatore UPS Uscita c a gt Funzionamento normal
56. ente dei servizi di sicurezza per una durata Minima di 24 ore il necessario illuminamento minimo per le vie di esodo e relativa segnalazione di sicurezza e per i locali destinati a servizio elettrico a gruppi generatori di emergenza e a quadri di distribu zione principali dell alimentazione ordinaria e dell alimentazione di sicurezza e per i locali nei quali sono previsti servizi essenziali e per i locali a uso medico di gruppo 1 nei quali almeno un apparecchio di illuminazione deve essere alimentato dalla sorgente di sicurezza e di gruppo 2 nei quali almeno il 50 degli ap parecchi di illuminazione deve essere alimentato dalla sorgente di sicurezza Necessitano inoltre un alimentazione di sicurezza con tempo di commutazione non superiore ai 15s i seguenti apparecchi utilizzatori e gli ascensori destinati a funzionare in caso di incendio e sistemi di ventilazione per estrazione dei fumi e sistemi di chiamata gli apparecchi elettromedicali che necessitano di una alimentazione di sicurezza entro 15 s non rientranti nella categoria di quelli con periodo di commutazione inferiore agli 0 55 gli apparecchi elettrici destinati a fornire gas per uso Medico compresi l aria compressa il vuoto ed i gas anestetici cos come i sistemi di Monitoraggio La durata di 24h pu essere ridotta fino ad un ora se le prescrizioni mediche e l utilizzo del locale facilitano il trattamento e l evacuazione pu essere completata en
57. enzione 4 4 Impianti in locali ad uso medico Oggigiorno all interno di un Istituto sanitario trovano spazio non soltanto attrezzature specifiche per le applicazioni in campo clinico ma anche sistemi che permettono la comunicazione tra i vari reparti per garantire un flusso di informazioni che deve essere costante e senza interruzioni si vedano ad esempio i nuovi sistemi RIS PACS permettendo agli esperti medici e agli organismi di gestione ospedaliera di ottenere un altissimo livello nella qualit della cura del paziente come pure una migliore efficienza finanziaria ed operativa per tutto l Istituto Progettare un impianto elettrico in genere significa infatti ottimizzare le esigenze di e Sicurezza per persone e cose e Affidabilit funzionale e Flessibilit e modularit e Manutenibilit e Costo di impianto e Costo di esercizio 69 AssoAutomazione Nel processo di ottimizzazione ovvio che il peso dei vari elementi varier in funzione della fi nalizzazione degli impianti cio del tipo di opera che si considera Occorre quindi tenere bene in considerazione i concetti di affidabilit e di disponibilit elettrica partendo dal presupposto che non sempre un sistema affidabile anche un sistema sicuro paradossalmente dovremmo rite nere affidabilissimo un impianto elettrico sprovvisto di qualsiasi dispositivo di protezione poich sarebbero eliminate le corrispondenti cause di disservizio ecco perch affidabilit
58. erative agisce in maniera differente sulla qualit dell energia al carico 31l AssoAutomazione UPS a doppia conversione Fig 17 Questo tipo di architettura offre ottime prestazioni di sicu rezza dell alimentazione al carico e garantisce una eccellente qualit dell energia fornita Nel modo di funzionamento Doppia Conversione oppure On Line il carico alimentato a ciclo continuo dalla combinazione raddrizzatore invertitore con struttura a doppia conversione ovvero AC DC DC AC Quando l alimentazione AC d ingresso non rientra nelle tolleranze preimpostate del UPS questo entra nel modo di funzionamento da batteria nel quale la combinazione batte ria inverter continua a supportare il carico fino all esaurimento dell energia immagazzinata au tonomia o fino al rientro della alimentazione di ingresso entro le tolleranze ammesse dall UPS BY PASS MANUALE INGRESSO DIBY PASS CS CASCCICC CCICA USCITA INGRESSO RETE E 6 BATTERIE Figura 17 UPS doppia conversione UPS interattivo Fig 18 Il modo di funzionamento del gruppo di continuit in questa confi gurazione prevede l inverter in parallelo alla linea di alimentazione L inverter si occupa quindi dell erogazione dell energia in funzionamento da batteria Se si prevede un inverter invece a quattro quadranti quest ultimo funziona anche come carica batteria e permette una regolazione dell uscita In questo caso in funzionamento normale il carico v
59. erpretazione dal livello di approfondimento che si intende raggiungere dall esperienza e sensibilit del soggetto che conduce l analisi risultati ottenuti in questo articolo non possono quindi essere considerati di validit assoluta ma solo un esempio di valutazione del rischio finalizzato alla sensibilizzazione all argomento della continuit elettrica in ambito sanitario Un unico sistema di UPS centralizzato anche se costituito da pi UPS in parallelo senza ulteriori sor genti di alimentazioni autonome non fornisce un livello di affidabilit sufficiente a ridurre il rischio ad un valore accettabile quando il numero di potenziali vite alto nell esempio 45 Provvedendo una alimentazione locale autonoma in ridondanza come quella di una batteria interna all apparato elettromedicale si rispetta la curva di rischio accettabile limitatamente ad una singola vita Occorre infine considerare che l analisi di rischio un processo che ha l obiettivo di fornire una rappresentazione formale della possibilit di danno di un sistema ed in ultima analisi di fornire le informazioni necessarie per una verifica documentata motivata e giustificabile della rispondenza delle scelte di progetto agli obiettivi di rischio prefissati Poich il rischio definito da probabilit o frequenza di eventi e da loro conseguenze l analisi di rischio implica la definizione dell insieme degli eventi possibili oggetto dell analisi la valutazione della loro p
60. etti esposti e del relativo livello di rischio A tale scopo viene introdotto il concetto di rischio sociale ovvero di danno atteso ad un gruppo di popolazione esposto ad un determinato rischio Il rischio sociale viene generalmente rappresentato in termini di curve con la frequenza F degli eventi a cui sono associati un numero di vittime maggiore od uguale ad N Un esempio di tali curve riportato nella figura 60 Le curve F N sono utilizzate per definire criteri di accettabilit del rischio sociale L approccio generalmente adottato ricalca quanto gi descritto in riferimento al rischio individuale 10601 E r ER 10 02 CENENE 1144444 Taai m LT Livello di rischio DO Sn dn S E A I bim i gt 1 0E 03 fe A __T___R Eito mecena EEE _ _ velo dischi accettabile ME Hi a HH ssvostenze Rischio attuale 1 0E 05 L_ masi asbibii inaccettabile se gt 4 104 Ziiiimosas sHi mman A accettabile se lt 107 10 lt tollerabile lt 4 10 alle LI ttt SH jad erar por mb io a SeN udaka LI 106 07 NH P 10 cs 100 1000 Numero di vittime N 1 0E 06 4 Frequenza F di eventi anno a cui sono associate N vittime Figura 60 Curve F N utilizzate per definire il criterio di accettabilit del rischio sanitario Si tratta di curve iperboliche riportate su scala logaritmica Il valore del rischio esistente stato determinato tramite il metodo Event Tree Analisys La tabella di Fig 61 rappresen
61. eve essere presente per questa verifica e Il dispositivo di controllo dell isolamento non deve essere disinseribile e raccomandato un dispositivo per la sorveglianza del sovraccarico e della sovratemperatura del trasformatore di isolamento ad uso Medicale Per ogni sistema con trasformatore di isolamento ad uso medicale deve essere installato un siste ma di allarme ottico e acustico in un posto adatto tale da poter essere sorvegliato Tale dispositivo deve disporre di una luce verde che indichi il corretto funzionamento una luce gialla che indichi il raggiungimento di un valore minimo fissato per la resistenza di isolamento un allarme acustico 2 Osservatorio dell industria italiana dell Automazione e Misura che suoni quando sia raggiunto il valore minimo fissato per la resistenza di isolamento Il sistema IT M deve essere utilizzato nei locali a uso Medico di gruppo 2 per i circuiti che alimenta no gli apparecchi elettromedicali o altri apparecchi utilizzatori che rientrino nella zona paziente ad eccezione dei circuiti per unit a raggi X che vanno alimentati da trasformatori non di isolamento e per apparecchi con potenza nominale maggiore di 5 KVA In ciascun locale ad uso Medico di gruppo 1 e di gruppo 2 deve essere installato un nodo equi potenziale a cui siano collegate le seguenti parti situate o che possono entrare nella zona pa ziente Masse conduttori di protezione Masse estranee conduttori equipotenziali Nei l
62. evuti e organizzi in tempo degli interventi di risoluzione dei problemi ed effettui delle manutenzioni programmate mirate ad evitare problemi pi seri in futuro Responsabilit del produttore e dell acquirente Il produttore all atto dell installazione del Sistema fornisce all acquirente il Manuale di installa zione ed uso che oltre a dare tutte le informazioni utili alla fruizione e alla sicurezza del prodotto come richiesto dal Codice del Consumo D Lgs 206 05 fornisce anche le indicazioni sufficienti per permettere all acquirente di effettuare la Manutenzione nell ipotesi in cui quest ultimo abbia scelto di non affidarla al produttore o in alternativa a personale autorizzato Ci posto nel caso di guasto dell Apparecchiatura che provochi un danno a seconda che il danno derivi da difetto originario dell apparato ovvero esclusivamente da omessa o da cattiva manu tenzione le responsabilit sono in capo a soggetti diversi a Danni da prodotto difettoso responsabilit in capo al produttore Il produttore tenuto a fornire all acquirente le garanzie di conformit dell UPS di cui agli artt 129 s s Codice del Consumo e in particolare tenuto a consegnare un apparato che sia idoneo all uso al quale servono abitualmente i beni dello stesso tipo che presenti le qualit e le presta zioni abituali di un bene dello stesso tipo o che sia idoneo all uso particolare voluto dall acquiren te e che sia corredato da Manuale di installaz
63. fferenza delle configurazioni viste in precedenza veri e propri generatori elettrici completamente svincolati dalla rete di alimentazione a Monte Nel modo di funzionamento normale il carico alimentato a ciclo continuo dalla combinazione raddrizzatore invertitore con struttura a doppia conversione ovvero c a C C C C C a Quando l alimentazione c a d ingresso non rientra nelle tolleranze preimpostate dell UPS questo entra nel modo di funzionamento da batteria nel quale la combinazione batteria invertitore continua a supportare il carico fino all esaurimento dell energia immagazzinata autonomia o fino al rientro dell alimentazione di ingresso entro le tolleranze ammesse dall UPS L efficienza degli UPS a doppia conversione tipicamente del 90 96 risulta essere inferiore rispetto a quella di un line interactive o passive standby Tuttavia i benefici di una qualit dell energia di massimo livello ottenibili grazie alla doppia con versione compensano un aspetto energetico comunque degno di nota grazie a moderni dispo sitivi di conversione IGBT 14 Una Guida per la continuit UPS a doppia conversione con bypass A Ingresso c a Convertitore TE 0 8 0 0 n prgn Batteria Lad d l na Col s legamento c c Bypass primario o di riserva Commutatore UPS Uscita c a gt Funzionamento normale gt Funzionamento da batteria Funzionamento su bypass I morsetti dell ingresso c a po
64. fluenzata da molte variabili tra cui gli errori umani l affidabilit dei componenti i programmi di manutenzione e i tempi di ripristino La tabella 13 descrive le cinque configurazioni disponibili il livello di disponibilit associato le classificazione dei livelli e il costo Descrizione Classificazion Configurazio Livello ne UPS disponibilit e Costo per rack US dei liivelli Capacit Modulo UPS singolo o gruppo di Tier Da 13 500 a 18 000 N moduli paralleli Isolato UPS principale che alimenta il ridondante carco e modulo secondario che alimenta l interruttore di bypass statico dell UPS principale Tier Il Da 18 000 a 24 000 Parallelo Pi UPS paralleli delle stesse ridondante dimensioni collegati a un bus di N 1 uscita comune Distribuito Tre o pi UPS con alimentatori di Tier Ill Da 24 000 a 30 000 ridondante ingresso uscita indipendenti Sistema pi Due percorsi di alimentazione 5 Massimo Tier IV Da 36 000 a 542 000 sistema completamente indipendenti in 2N 2N 1 grado di sostenere individualmente il carico l livelli indicano le categorie di disponibilit in base a obiettivi specifici definiti dall Uptime Institute www upsite com Tabella 13 Disponibilit e costi indicativi delle configurazioni dei gruppi di continuit 56 Una Guida per la continuit Nella tabella vengono raggruppate le caratteristiche fondamentali in funzione anche del loro co sto presunto Il fattor
65. gio da funzionamento in rete a funzionamento da batteria o volano Durante tale processo sar possibile estendere l autonomia residua eseguendo lo shut down dei carichi non essenziali Quando UPS registra il ritorno rete esso continuer ad alimentare il carico tramite la linea di doppia conversione e a ricaricare le batterie o il sistema di volani secondo la procedura esposta sopra BYPASS MAHALE WETA Figura 20 Funzionamento dell UPS da linea di bypass o linea diretta LC a PSE RM LE FRIDA RIA B _w ADORA a USCITA I I I I HORE SSO RETE rA Figura 21 Il carico normalmente alimentato attraverso la linea di riserva fintanto che la tensione rientra nei parametri di tolleranza impostati In tal caso il carico viene trasferito sulla linea di doppia conversione entro 0 5 millisecondi L UPS con architettura Delta Conversion In questo Modo di funzionamento i due inverter fun zionano uno in serie ed uno in parallelo alla linea Il primo in serie collegato al trasformatore pu erogare fino al 20 della potenza di uscita dell UPS mentre il secondo in parallelo si occupa di erogare tutta la potenza richiesta dal carico nel caso in cui come sopra l alimentazione di rete venga a Mancare oppure scenda al di sotto dei limiti tollerati Il primo inverter si occupa anche della carica delle batterie In funzionamento normale il carico viene alimentato dalla linea di rete mentre entrambi gli inverter
66. hi da alimentare e proteggere sono dotati di sistemi operativi capaci di dialogare con gli UPS per consentire la comunicazione con carichi meno intelligenti come PLC automazione industriale circuiti ausiliari di segnalazione ecc gli UPS mettono anche a disposizio ne interfacce a rel e porte di comunicazione a livelli logici Protezione Locale Per la protezione di un singolo PC server o postazione di lavoro e delle relative periferiche sufficiente utilizzare una connessione RS232 oppure USB ed installare il software di gestione sul sistema da proteggere Fig 41 Se il computer connesso ad una rete IP possibile ricevere anche sul proprio computer le se gnalazioni di allarme dell UPS tramite messaggi pop up ed e mail e visualizzarne graficamente i dati operativi attraverso degli specifici programmi di monitoraggio Fi AssoAutomazione Il vantaggio di questo tipo di gestione sta nel fatto che i costi di implementazione sono molto bassi ma pone un limite UPS deve essere posizionato nelle vicinanze del sistema da proteg gere Computer Ricezione messaggi Visualizzazione dati Rete TCP IP Computer USB o Software di Gestione Visualizzazione dati Computer pe m e e e e e e e e e m opzionale Figura 41 Estensione della Protezione Locale In caso di un numero maggiore di computer da controllare possibile utilizzare la soluzione de scritta precedentemen
67. i 11 AssoAutomazione 2 Introduzione agli UPS e loro manutenzione 2 1 GRUPPI STATICI DI CONTINUIT utilizzo tipologie e campi di applicazione QUANDO PREVEDERE UN GRUPPO STATICO DI CONTINUIT opportuno inserire un gruppo statico di continuit nel progetto di un impianto elettrico in tutte le occasioni nelle quali la qualit dell energia dell alimentazione non risulta adeguata alle esi genze del carico da alimentare oppure quando le conseguenze economiche di un fuori servizio sono particolarmente importanti oppure quando l alimentazione non pu mancare per motivi di sicurezza Per questo motivo molti carichi noti come carichi sensibili o critici richiedono un alimentazione che sia immune dai disturbi della rete di distribuzione Esempi tipici e relativi rischi sono e processi industriali e rispettivi sistemi di controllo monitoraggio con perdite di produzione e aeroporti e ospedali con risvolti pericolosi per le persone e tecnologie informatiche e di comunicazione per Internet con arresti dell elaborazione partico larmente onerosi La continuit oggigiorno solo una delle funzioni assolte dagli UPS Agendo infatti come inter faccia tra gli utilizzatori e la rete di distribuzione i gruppi statici di continuit garantiscono al carico un alimentazione elettrica continua di alta qualit indipendentemente dagli eventi di rete ed entro tolleranze compatibili con i requisiti del carico e agendo in molti casi addiri
68. i diversi dispositivi come trasformatori MT BT quadri di distribuzione cavi e UPS 44 Una Guida per la continuit Figura 33 Fonte The Green Grid Le perdite dell UPS in questa suddivisione rappresentano il 18 dell energia assorbita dalla rete un dato francamente molto alto ma che in un Data Center di media potenza con UPS di vec chia generazione si pu effettivamente riscontrare Inoltre va sottolineato che l energia dissipata dall UPS diventa calore immesso nell ambiente in cui il sistema opera e che a sua volta dovr essere eliminato dal sistema di raffrescamento per consentire alle diverse apparecchiature di funzionare al meglio all interno dei regimi di temperature di funzionamento consentiti Ci por ter ad aumentare ulteriormente il consumo complessivo del condizionamento Al contrario aumentando l efficienza dell UPS si avranno minori perdite e minor calore immesso con conse guente riduzione dell energia consumata dal condizionamento Di prassi si considera che il consu mo del sistema di condizionamento sia pari ad un terzo della potenza dissipata dall UPS LE TECNOLOGIE L impegno dei costruttori per il miglioramento del rendimento dei gruppi di continuit rivolto a diversi aspetti emersi dall analisi delle reali condizioni di funzionamento Infatti non sufficiente migliorare l efficienza nel suo valore massimo assoluto bens necessario migliorarla nelle con dizioni di lavoro che pi comunemen
69. i efficienza energetica presentato al Ministero dello Sviluppo Economico a fine 2009 con l obiettivo appunto di ottenere misure di supporto e incentivazione per l acquisto di UPS ad alta efficienza energetica Altro punto focale dell attivit dell Associazione la sicurezza intesa anche come tutela delle persone e delle infrastrutture In tale settore i Gruppi Statici di Continuit costituiscono anche dal punto di vista normativo l elemento fondamentale nella filiera degli impianti elettrici Tra i principali ambiti di utilizzo particolarmente collegati alla tematica sicurezza le applicazio ni ospedaliere gli impianti legati ai trasporti aeronautici e a quelli su rotaie tanto per citare gli esempi pi immediati Ma importante evidenziare anche gli utilizzi relativi agli impianti di il luminazione di emergenza che devono garantire la continuit di energia elettrica nelle gallerie stradali ferroviarie e nei luoghi pubblici Proprio a tali tematiche sono state dedicate negli anni delle Guide redatte dal Gruppo UPS e nate con l obiettivo di fornire a progettisti ed installatori gli elementi di base per scegliere cor 10 Una Guida per la continuit rettamente un UPS sicuro ed affidabile per installarlo nel rispetto delle norme Installare l UPS I 74 DAG nelle sue diverse applicazioni Proteggere l Informatica UPS Energia per l illuminazione di emergenza UPS Energia di qualit per applicazion
70. i medicali Il Gruppo ha inoltre contribuito in collaborazione con il CEMEP alla redazione delle varie edizioni di Gruppi Statici di Continuit Guida europea con l obiettivo di fornire aggiornamenti sulle funzioni degli UPS e sulle evolu zioni tecnologiche degli stessi sulla base della condivisione di informazioni sullo stato dell arte degli UPS tra tutti i produttori europei Recentemente inoltre con il contributo tecnico di ANIE AssoAutomazione e del Sottocomitato CEI 22 UPS stato pubblicato il documento divulgativo CEI Apparecchiature per l alimenta zione elettrica di continuit Procedure per la verifica e la manutenzione Esso ha lo scopo di richiamare l attenzione sull importanza primaria della manutenzione per le apparecchiature destinate ai servizi di sicurezza e di continuit di processo Il documento divulgativo chiarisce le responsabilit e specifica le procedure per effettuare le verifiche la Manutenzione sistematica e la revisione delle apparecchiature per l alimentazione elettrica di continuit e in particolare per applicazioni critiche quali centri di elaborazione dati applicazioni medicali processi industriali aeroporti telecomunicazioni antincendio automatici cercapersone e segnalazione aspirazione fumi presenza di Monossido di carbonio aree ad alto rischio Non si applica invece alle apparecchiature mobili e all illuminazione di sicurezza degli edific
71. i statici di continuit UPS Metodi di specifica delle prestazioni e prove La Norma intesa a definire un sistema statico di continuit completo si applica ai sistemi di con vertitori indiretti a c a provvisti di dispositivi per l accumulazione di energia batteria La Norma si applica agli UPS mobili stazionari e o fissi che erogano una tensione in uscita mono o trifase a frequenza fissa provvisti di dispositivo di accumulazione di energia in c c se non diversamente specificato con tensione assegnata non superiore a 1000 V c a t Sono compresi gli interruttori gli interruttori di bypass di separazione di trasferimento del carico e di collegamento che inte ragiscono con altre unit funzionali dell UPS per mantenere la continuazione dell alimentazione del carico La Variante CEI EN 62040 3 A11 costituisce Allegato normativo alla Norma e definisce i Metodi di misura del rendimento per gli UPS e CEI EN 62310 1 I edizione Sistemi statici di trasferimento STS Prescrizioni generali e di sicurezza La Norma si applica ai sistemi statici di trasferimento STS destinati ad assicurare la continuit dell alimentazione al carico Mediante la commutazione controllata automatica o Manuale da 30 Una Guida per la continuit due o pi sorgenti in c a indipendenti La Norma specifica le prescrizioni generali e di sicurezza elettrica Meccanica termica per le persone che possano venire in contatto con l apparecchiat
72. i un sensore possibile interporre tra l interfaccia ed il sensore stesso un apposito dispositivo che ne consenta il collegamento fino ad un numero superiore di differenti sensori dati storici dell andamento delle grandezze misurate dai sensori memorizzato in un apposito file di log con la possibilit di essere visualizzato graficamente oppure di essere esportato per una successiva analisi e archiviazione E possibile anche monito rare lo stato di ingressi digitali ad esempio micro interruttori di apertura porta oppure contatti di segnalazione guasti dell impianto di condizionamento ecc e comandare dispositivi hardware come ad esempio segnalazioni luminose o sirene anche in questo caso consentito inviare e mail oppure eseguire comandi su computer remoti Interfaccia Sensori di turmo i Condizionatori d a Figura 45 cai Riina Teleassistenza La teleassistenza una Modalit di supporto tecnico operata in remoto da tecnici specializzati con interazione diretta sul sistema locale il tecnico cio in grado di operare in piena autonomia inviando comandi ed analizzando le relative risposte del sistema senza alcuna intermediazione locale Fig 46 Segnalazone del problema al cliente 8 Intervento del tacco in loco Inno i R Kionitoraggio Internet messaggi di le pen gg allarme Li men Linea Generazione dei Interfaccia o Hemonrzazione allarmi e dali stonci
73. ice che vede incrociarsi tipologie e manutenzione con le varie applicazioni dai data cen ter all iluminazione di emergenza alle strutture ospedaliere Una lettura del documento consentir ai tecnici di proporre soluzioni a basso impatto ambientale ad elevato rendimento e in linea con le richieste dei loro clienti Superando senza difficolt tutte le eventuali difficolt installative Con continuit Ing Dino Pellizzaro Direttore tecnico di Attualit Elettrotecnica Una Guida per la continuit INDICE 1 Introduzione Un Gruppo per gli UPS 2 Introduzione agli UPS e loro manutenzione 2 1 Gruppi statici di continuit utilizzo tipologie e campi di applicazione 2 2 La manutenzione degli UPS 3 Prestazioni della tecnologia UPS 3 1 La qualit e la continuit per i sistemi di alimentazione 3 2 UPS a basso impatto sull ambiente di installazione riduzione armoniche THD e miglioramento del fattore di potenza PF 3 3 Efficienza energetica dei gruppi statici di continuit 3 4 Gli UPS e la connettivit 4 Alcune applicazioni 4 1 I data center 4 2 UPS la configurazione N 4 3 UPS per l illuminazione di emergenza 4 4 Impianti in locali ad uso medico 4 5 Impianti in locali ad uso medico valutazione del rischio sanitario ANNEX 1 Le principali norme di riferimento per il settore degli UPS 12 12 18 26 26 35 43 51 56 56 60 6
74. iene alimentato normalmente dalla rete mentre UPS riesce ad interagire controllando la qualit dell uscita Questa diretta mente correlata alle prestazioni che possono essere fornite dall inverter comportandosi come un filtro attivo di tipo parallelo Analogamente alla configurazione precedente nel momento in cui l alimentazione non riesce pi a rientrare nelle tolleranze definite oppure si verifica un black out l inverter e le batterie mantengono il carico sotto continuit nei limiti dell autonomia data dalle batterie fin tanto che l alimentazione ritorna ai valori desiderati INTERFACCIA DI POTENZA USCITA FUNZIONAMENTO l DA BATTERIA BATTERIE e s Figura 18 UPS Interattivo INGRESSO RETE gt INI 32 Una Guida per la continuit UPS Off line Fig 19 Nel funzionamento Off Line il carico viene alimentato dall ingresso tra mite il commutatore di bypass dell UPS possibile integrare ulteriori dispositivi per stabilizzare l alimentazione La frequenza di uscita dipende dalla frequenza di ingresso Quando la tensione di ingresso non rientra nelle tolleranze ammesse dall UPS questo funzioner da batteria In questo caso l invertitore entrer in funzione alimentando direttamente il carico tramite il commutatore di bypass che pu essere elettronico o elettromeccanico I sistema batteria inverter mantiene l alimentazione al carico fino all esaurimento della batteria o fino al rientro della tensione di alimentazion
75. implementazione di un sistema UPS Nel corso degli anni molti progettisti hanno cercato di creare la soluzione UPS perfetta per il supporto dei carichi critici nomi di tali soluzioni in genere forniscono indicazioni sulla disponi bilit che esse sono in grado di assicurare Sebbene le configurazioni UPS attualmente reperibili in commercio siano molte e abbiano caratteristiche diverse le pi diffuse sono cinque ossia A singola unit Ridondante isolata Ridondante parallela Ridondante distribuita e System plus System 2N In ogni caso qualunque sia l effettiva configurazione occorre risolvere il problema di garantire un alimentazione sufficiente al carico critico Una stima per difetto della potenza richiesta pu tradursi in seguito in disturbi dell alimentazione quando si ha un aumento forzato degli assor bimenti mentre una stima per difetto pu provocare costi eccessivi dell installazione iniziale e spese di Manutenzione CONFIGURAZIONI E CARATTERISTICHE PROGETTUALI DEI GRUPPI DI CONTINUIT Le caratteristiche progettuali degli UPS impiegati per distribuire l alimentazione dalla rete elet trica dell edificio ai carichi del Data Center possono essere raggruppate in cinque configurazioni tipiche La scelta della configurazione dipende dalle esigenze di disponibilit dalla tolleranza al rischio dalla tipologia dei carichi del Data Center dai budget e dalle infrastrutture di alimenta zione esistenti La disponibilit dei sistemi in
76. installato anche a distanza dai sistemi che deve proteggere l intera gestione non dipende pi da un singolo computer garantendo di fatto la sicurezza di tutti i dispositivi collegati DZ Una Guida per la continuit e la visualizzazione dei dati possibile da un qualsiasi browser WEB senza la necessit di dover installare un software dedicato Per implementare un installazione di questo tipo sono disponibili differenti tipi di interfacce di rete a seconda della complessit del sistema richiesto dall utente Ci si pu anche interfacciare sempre tramite la scheda di rete e il protocollo SNMP con i NMS Network Management Sy stem Inoltre tramite interfaccia Modbus ci si pu interfacciare con i BMS Building Manage ment System Agent di shutdown ed esecuzione comandi Rete TCP IP Interfaccia Computer Figura 43 Agent di shutdown ed esecuzione comandi Gestione di pi UPS Prevede l utilizzo di una applicazione software in grado di Monitorare continuamente un numero anche elevato di UPS installati localmente o in siti remoti Fig 44 Tutti gli allarmi generati dagli UPS attraverso i rispettivi sistemi di gestione vengono intercettati attraverso la rete IP da questo applicativo che provvede a memorizzarli in un database e ad in viare una serie di Messaggi pop up ed e mail agli operatori che connettendosi tramite browser WEB sono in grado di identificare velocemente UPS che ha generato l alla
77. ione ed uso Nell ipotesi in cui l apparato fornito non sia conforme come richiesto dalla legge ai sensi dell art 114 Codice del Consumo in combinato disposto con gli artt 1470 ss cod civ il produttore sar 24 Una Guida per la continuit responsabile per i danni da prodotto difettoso causati sia all acquirente sia ai terzi Il danneggiato ha l onere di provare il difetto del prodotto il danno e il nesso causale tra danno e difetto al produttore spetta l onere di provare i fatti che escludono la sua responsabilit nei soli casi indicati dall art 118 Codice del Consumo b Danni da omessa cattiva Manutenzione in presenza di contratto di manutenzione con il pro duttore o personale autorizzato responsabilit in capo al produttore Il produttore altres responsabile nei confronti dell acquirente e dei terzi qualora si verifichi un danno imputabile a cattiva o omessa Manutenzione quando l acquirente abbia affidato la manu tenzione al produttore medesimo o in alternativa a personale autorizzato In forza di un apposito contratto di manutenzione infatti il produttore o il personale autorizzato hanno l obbligo di provvedere all espletamento di ogni attivit volta al mantenimento del rego lare funzionamento dell apparato c Danni da omessa cattiva Manutenzione in assenza di contratto di Manutenzione con il produt tore o personale autorizzato responsabilit dell acquirente In assenza di danni da difetti dell apparato e
78. isparmi conseguibili rispetto a una 2N spingono ad adottare questa configurazione CONFIGURAZIONE SYSTEM PLUS SYSTEM RIDONDANTE Gli schemi System plus System Multiple Parallel Bus double Ended 2 N 1 2N 2 N 1 N 1 e 2N sono altrettante varianti di questa configurazione Con questo schema progettuale diventa ora possibile creare sistemi UPS che potrebbero non richiedere mai il trasferimento del carico all alimentazione di servizio Questi sistemi possono essere progettati in Modo da eliminare ogni singolo punto di guasto possibile Tuttavia l implementazione di questo schema progettuale sar tanto pi costosa quanto Maggiore il numero di singoli punti di guasto eliminati Non infre quente che gli spazi riservati ai componenti di supporto all infrastruttura UPS batterie raffredda mento generatore alimentazione di servizio e distribuzione elettrica abbiano dimensione uguale allo spazio destinato alle apparecchiature dei data center La configurazione rappresentata in fig 55 imperniata sulla duplicazione dei sistemi UPS ridon danti paralleli Idealmente questi sistemi UPS saranno serviti da quadri di comando distinti e persino alimentazioni di servizio ed eventualmente gruppi elettrogeni separati costi della co struzione di questo tipo di impianto sono giustificati dall importanza di quanto accade all interno del data center e dei derivati dall interruzione delle attivit 64 Una Guida per la continuit Alime
79. ituiscono l architettura delle attivit IT server router computer dispositivi di archiviazione apparecchiature per teleco municazioni ecc nonch sistemi di sicurezza antincendio e di Monitoraggio che proteggono tali dispositivi Occorre iniziare quindi con un elenco di tali dispositivi con le rispettive caratteristiche di assor bimento elettrico Da questi valori si pu definire la potenza nominale iniziale che il nostro data center andr ad assorbire Tuttavia i data center sono sempre in evoluzione gli aggiornamenti della IT avranno un ciclo di almeno tre anni durante il quale verranno installati nuovi dispositivi DI AssoAutomazione pi potenti o efficienti assieme a dispositivi inizialmente pianificati quindi importante che una infrastruttura sia adattabile permettendo fin dall inizio di crescere in linea con il carico effettivo Di fatto nel progetto di molti data center insita una certa percentuale di crescita graduale Per esempio spesso la collocazione dei rack avviene per fasi cos come la realizzazione del segmen to finale della distribuzione di alimentazione nello spazio del data center Spesso in un calcolo dell energia utilizzata in un data center si incorre in un sovradimensionamen to che una delle cause principali di spreco di energia elettrica ma per gli utenti la pi difficile da comprendere o valutare Lo schema del flusso di alimentazione riportato in Fig 47 evidenza in che parte UPS c
80. l data center Sono inclusi i costi di uno o pi generatori di apparecchiature di Manovra sistemi di raffreddamento del sistema antincendio del pavimento rialzato dei rack del sistema di illumi nazione dello spazio fisico e della messa in servizio dell intero sistema Questi sono unicamente i costi immediati e non comprendono i costi di esercizio ad esempio i contratti di manuten zione Nella stima di tali costi si assumono un area media di 2 8 mq per rack e un intervallo di densit di potenza compresa tra 2 3 e 3 8 KW rack Il costo per rack diminuisce all aumentare delle dimensioni dell edificio data la Maggiore superficie calpestabile su cui distribuire i costi e dato il Maggiore potere di acquisto nei confronti dei fornitori UPS A ELEVATA EFFICIENZA E MODULARIT I consumi del datacenter si possono dividere in tre parti principali alimentazione raffreddamento ed IT equipment Il lavoro utile rappresentato dall elaborazione dati nei dispositivi IT il cui con sumo circa la met della totale energia richiesta che deve coprire le esigenze di raffreddamen to e accessorie antincendi antiintrusione ecc Un esercizio ben condotto di pianificazione dello sviluppo di un data center da un ambiente a rack singolo a un data center di grandi dimensioni dovr iniziare con il calcolo della dimensione del carico critico che deve essere alimentato e pro tetto Il carico critico composto da tutte le componenti hardware che cost
81. lessibilit al sistema e facilitare implementazioni future 70 Una Guida per la continuit CEI 64 8 7 CLASSIFICAZIONE DELL ALIMENTAZIONE DI SICUREZZA NEI LOCALI AD USO MEDICO Per Locale a uso medico si intende un locale destinato a scopi diagnostici terapeutici chirurgici di sorveglianza o di riabilitazione dei pazienti inclusi i centri estetici Per Paziente si intende la persona o l animale sottoposta ad esame o trattamento incluso quello dentistico Si dice Appa recchio Medicale l apparecchio elettrico munito di non pi di una connessione ad una particolare rete di alimentazione destinato alla diagnosi al trattamento o alla sorveglianza del paziente sotto la supervisione del medico che entra in contatto fisico o elettrico col paziente ovvero determina un trasferimento di energia verso o dal paziente Si definisce Parte Applicata quella parte dell ap parecchio che nell uso normale viene a contatto fisico con il paziente perch l apparecchio possa svolgere la sua funzione oppure pu essere portata a contatto col paziente oppure necessita di essere toccata dal paziente Si definisce Zona Paziente quel volume in cui un paziente con parti applicate pu venire in contatto intenzionale o non intenzionale con altri apparecchi elettromedi cali o con Masse estranee o con altre persone in contatto con tali elementi Fig 56 zona paziente Figura 56 Zona paziente La classificazione dei locali a uso
82. ll alimentazione di rete dovute in maggioranza a carichi non lineari come convertitori AC DC e DC AC lampade fluo rescenti saldatrici e forni ad arco La loro influenza sulle utenze dipende sia dall utilizzatore sia dalle caratteristiche dell impianto La crescente diffusione di apparecchiature elettroniche tende ad aumentare la presenza del fenomeno che pu portare al malfunzionamento degli apparecchi elettronici e dei sistemi di misura e protezione oltrech ad una diminuzione del rendimento e della potenza utilizzabile dei trasformatori e dei motori elettrici Figura 12 Armoniche CARATTERISTICHE DINAMICHE E A REGIME DELLA TENSIONE IN USCITA IEC EN 62040 3 La qualit dell alimentazione di cui si desidera usufruire ovviamente di grande importanza ed necessario conoscere quali sono le problematiche che di volta in volta si possono presenta re a seconda della tecnologia che si utilizza IN primo luogo si evidenziano come definito nei paragrafi sopra quali sono i disturbi e sovraccarichi causati dall impianto alimentato che posso no riflettersi a monte dello stesso e in quale Misura possono essere corretti o tollerati dall UPS stesso Si individuano successivamente quali sono le classi di funzionamento dei gruppi statici di continuit cos da meglio comprendere i differenti tipi di dispositivi in relazione alle diverse esigenze dell impianto che ne prevede l utilizzo La norma internazionale IEC EN 62040
83. llo ad alta efficienza si ampia all aumentare del carico e che le perdite risultano generalmente almeno dop pie nel caso dell UPS tradizionale Un dato sperimentale su tutti a fronte di una potenza dissipata di 668 W per un tradizionale UPS abbiamo 243 W per un UPS di tipo ad alta efficienza 43 Una Guida per la continuit Perdita kW 0 20 40 60 80 100 120 Carico Figura 39 Confronto tra le perdite assolute Interessante anche un analisi della figura 40 che mostra al variare del carico la differenza tra le potenze perse dall UPS tradizionale rispetto all UPS ad alta efficienza al 100 del carico sono 1 500 W in meno Si moltiplichi questo valore per le ore giornaliere di funzionamento per il costo del kilowattora e per il numero di giorni l anno di funzionamento e si otterr una cifra assoluta mente significativa di risparmio economico __ 1 60 wW 1 20 za delle perdite kWh S 20 40 60 BU 100 120 Carico Figura 40 Differenza tra le perdite dei due tipi di UPS Confrontiamo ad esempio i costi di gestione di un UPS ad alta efficienza da 40 kVA con un fat tore di potenza 0 8 con quelli di un UPS tradizionale della stessa potenza Consideriamo sulle 52 settimane di un anno che KUPS sia operativo per 47 settimane e che in questo periodo cinque giorni siano effettivamente di completa funzionalit al 75 del carico nominale per 10 ore e per le altre 14 al 25 in questo caso
84. ma in cui si utilizzano moduli UPS di varie potenze nominali che tutti insieme alimentano un carico prossimo ai 240 KW Come si vede a titolo di esempio la scelta di potenza degli UPS pu influire molto negativamente sull efficienza del sistema 62 Una Guida per la continuit Moduli UPS Carico mis Capacit totale di carico per cia in parallelo sion critical del sistema UPS scun modulo UPS 2x2sokw 240W 10W ax 120KN 240KW 30w axeow zow 320W Sxeokw zow Tabella 14 Configurazioni N 1 La configurazione tipica ridondante a due moduli rappresentata nella figura 53 In essa si vede che bench questi sistemi assicurino la protezione da guasti per un singolo modulo UPS rimane tuttavia un singolo punto di guasto nel bus di messa in parallelo Il circuito di bypass di manuten zione un punto importante da considerare in questi progetti per consentire l arresto del bus di parallelo per la Manutenzione periodica Aliment di servizio Generatore A si Figura 53 Configurazione UPS ridondante parallela N 1 CONFIGURAZIONE RIDONDANTE DISTRIBUITA In questa configurazione sostanzialmente si utilizzano tre o pi moduli UPS con linee di alimen tazione di entrata e uscita indipendenti bus di uscita indipendenti sono collegati al carico critico tramite pi unita di distribuzione dell alimentazione PDU e commutatori di trasferimento statici STS Lo schema in Fig 54 raffigura una installazione ridondante con tre ST
85. mi ITTN TT la tensione di contatto limite convenzionale UL non superi 25V e Per sistemi TT e TN i circuiti terminali dei locali ad uso Medico di gruppo 1 che alimentano pre se a spina con corrente nominale sino a 32A devono essere protetti con interruttori differenziali aventi corrente differenziale nominale non superiore a 30MA protezione addizionale e Per sistemi TT e TN i circuiti terminali dei locali ad uso Medico di gruppo 2 devono essere protetti mediante interruttore differenziale con Idn lt 30MA necessario fare particolare atten zione per assicurare che l uso simultaneo di numerosi apparecchi collegati allo stesso circuito non possa causare scatti intempestivi degli interruttori differenziali Nei locali a uso medico di gruppo 1 e 2 dove sono richiesti interruttori differenziali devono essere scelti solo quelli di tipo A o di tipo B in funzione del tipo della possibile corrente di guasto Per sistemi IT M occorre l alimentazione con trasformatore di isolamento ad uso medicale Il sistema deve inoltre essere dotato di un dispositivo di controllo permanente dell isolamento che sia in accordo con la Norma CEI EN 61557 8 avente i seguenti requisiti Impedenza interna 100k cos da limitare la corrente di dispersione e Tensione di prova lt 25V C C e Corrente di prova s1MA anche in condizioni di guasto e L indicazione deve aver luogo quando la resistenza di isolamento scenda a 50 k Un dispositivo di prova d
86. mini di risparmio energetico L UPS efficiente ha un rendimento considerando le condizioni nominali del 96 5 contro un ren dimento del 92 dell altro modello Ci evidenzia come nel breve medio periodo possa essere caricato di minori spese di gestione interessante paragonare a questo punto due tabelle che si riferiscono a un UPS tradizionale e ad uno ad alta efficienza entrambi da 40 KVA Tab 7 e 8 4 AssoAutomazione Efficienza Perdita kW 76 76 Tab 8 UPS ad elevata efficienza Esaminando i valori si evidenzia che ad esempio al 63 del carico UPS tradizionale ha un ren dimento del 90 89 con perdite che raggiungono i 2 02 kW Nel caso di un UPS ad alta efficienza al 65 del carico si ha un rendimento del 96 54 con perdite che si riducono a 0 75 kW In so stanza si consuma 1 27 kW in meno con un carico al 65 invece che al 63 La comparazione effettuata per tutti i valori del carico non porta a valutazioni diverse L UPS ad alta efficienza pertanto sempre pi conveniente Basta ora fare due conti sul totale dell energia risparmiata durante la vita del UPS per rendersi facilmente conto dell ineluttabilit della scelta d acquisto Il rendimento di un UPS ad alta efficienza per definizione sempre superiore a quello di un UPS di tipo tradizionale con valori che raggiungono al 100 del carico oltre due punti La Figura 39 mostra che la forbice tra le potenze perse dall UPS tradizionale e da que
87. ni sempre pi all avanguardia e con un costante riferimento alla ottimizzazione delle scelte tecniche che sono alla base di un prodotto affidabile Le scelte tecniche molto spesso sono ottimizzate sulla base dell esperienza aziendale e quindi sul background storico che possiede un azienda e che tendono ad attenuare od eliminare le criticit del sistema In queste scelte rientrano l accurato dimensionamento dei componenti di potenza e quindi i margini di sicurezza Ad esempio tra i componenti di potenza pi critici dal punto di vista della vita attesa vi sono i condensatori elettrolitici che formano il banco di filtraggio nella sezione di uscita del raddrizzatore La temperatura Massima di lavoro di questi dispositivi ne determina la loro durata nel sistema La temperatura Massima dipende oltre che dalla scelta progettuale anche dalla percentuale di cari co applicato all UPS Generalizzando si pu dire che per ogni 10 C di aumento della temperatura interna del condensatore si dimezza la vita effettiva legge di Arrhenius Ma non solo una buona azione di filtraggio che presuppone la limitazione del ripple di tensione del banco in continua Dc Bus all interno dell 1 o meno contribuisce anche a limitare il surri scaldamento delle batterie che sono direttamente collegate al Dc Bus in fase di ricarica delle stesse da parte della sezione raddrizzatore Come si pu capire dalle considerazioni sopra espresse una non accurata progettazione d
88. niche vengono generate grazie ad un assorbimento non continuo di corrente dalla rete In un raddrizzatore monofase per esempio la corrente viene assorbita dalla rete solo per una breve frazione del periodo come visibile nei seguenti diagrammi Fig 23 se n Load n i na AC Suppi o Figura 23 In un raddrizzamento monofase la corrente viene assorbita dalla rete solo per una breve frazione del periodo L effetto del ponte a diodi e dei condensatori di filtro quello di determinare un assorbimento ad impulsi della corrente lato rete a causa del periodo di scarica e ricarica dei condensatori A seconda dell impedenza della rete si genera anche una distorsione della tensione di rete in corrispondenza del picco di corrente denominata Flat Top CORRENTE TENSIONE Figura 24 Forma d onda della corrente e della tensione misurata a monte del carico distorcente 36 Una Guida per la continuit A seconda del tipo di raddrizzamento monofase esafase o dodecafase effettuato vengono ge nerate armoniche di ordine ed ampiezza differenti Qualsiasi forma d onda periodica pu essere scomposta in una serie di componenti armoniche sommate alla frequenza fondamentale Tale serie denominata di Fourier N A 2 Ansin n t Bncosnwt che sviluppata per singola armonica porta alla somma di n termini Alsin t B1cos t componente fondamentale e A2SiINn2 t B2cos2wt seconda armonica e A3sin3 t B3cos3wt terza armonica
89. novanta stato sviluppato il concet to di watt per mq allo scopo di stabilire un quadro di riferimento e permettere il confronto tra impianti Oggi sempre pi si utilizza il concetto watt per rack per esprimere la capacit di un sistema Tale parametro si rivelato pi affidabile perch molto facile contare il numero di rack contenuti in un determinato spazio Indipendentemente dalla Modalit con cui si sceglie il carico N essenziale effettuare tale scelta fin da principio per far s che la progettazione parta con il piede giusto CONFIGURAZIONE CON SISTEMA N Un sistema N costituito da un sistema con un unico Modulo UPS Fig 52 o una serie di Moduli messi in parallelo la cui capacit viene proporzionata al carico critico previsto per il futuro Questo tipo di sistema di gran lunga il pi comune Il piccolo UPS installato vicino alla scrivania dell ufficio una configurazione N Analogamente la sala computer da 500 mq con una capacit di progetto proiettata di 400 kW una configurazione N sia che comprenda un singolo UPS da 400 kW o due UPS da 200 kW messi in parallelo su un bus comune Una configurazione N pu essere considerata il requisito Minimo per assicurare la protezione del carico critico Sebbene gli esempi precedenti vengano considerati configurazioni N i progetti dei rispettivi mo duli UPS sono diversi A differenza degli UPS di piccola taglia i sistemi con capacit superiori a q
90. nt di servizio Aliment di servizio Generatore A Le ci ka hr Ea I si ars zj Generatore 1 gt o T Sn si di b dl b CAMIL 3 da 100 kA Figura 55 Configurazione UPS 2 N 1 In questo esempio il carico critico di 300kW per cui occorrono quattro moduli UPS da 300kW due per ciascuno dei due bus paralleli distinti Ciascun bus fornisce la distribuzione necessaria per due percorsi separati che vanno direttamente ai carichi a doppia alimentazione Il carico a singola alimentazione viene alimentato con l utilizzo di STS per portare la ridondanza dell alimentazione pi vicina al carico Tuttavia le architetture di livello IV richiedono che tutti i carichi siano a doppia alimentazione SCELTA DELLA CONFIGURAZIONE PI OPPORTUNA fattori da prendere in considerazione nella scelta della configurazione pi appropriata sono Costo ripercussioni dell interruzione delle attivit Quanto tempo richiede il ripristino del si stema dopo un guasto La risposta a questa domanda aiuter a definire il budget la decisione prender una strada differente a seconda dei costi che si dovranno sostenere nell ipotetico caso di un fermo Tolleranza del rischio Le aziende che non hanno mai subito un guasto importante sono di solito pi propense ad accettare rischi Le aziende pi virtuose impareranno da ci che fanno altre azien de del loro settore Quanto meno l azienda propensa ad accettare rischi tanto pi sa
91. ntinuit la perdita dell unico sistema di UPS provocherebbe la mancata alimentazione elettrica di tutte le apparecchiature critiche Le apparecchiature critiche vengono alimentate dal sistema UPS che pu prelevare energia dalla rete elettrica dal gruppo elettrogeno o dalle batterie del gruppo di continuit come esposto in Fig 58 Alimentazione Gruppo Batterie ordinaria elettrogeno UPS Sistema di UPS centralizzato Apparecchiature critiche Figura 58 Alimentazione La caratterizzazione degli obiettivi di sicurezza ed affidabilit comporta la definizione di livelli ac cettabili di rischio Tale accettabilit pu essere legata alle possibili conseguenze deteriori degli eventi indesiderati sull uomo sull ambiente o sul sistema stesso oggetto dell analisi in funzione del campo di interesse dello studio In campo internazionale non esiste uniformit di approccio alla definizione di criteri di accettabi lit del rischio Essi riflettono l importanza che viene posta sulle problematiche di sicurezza ed alla loro definizione contribuiscono considerazioni di carattere economico e sociale in relazione alla realt in cui l installazione verr collocata Di seguito vengono presentati brevemente alcuni criteri di accettabilit comunemente adottati in campo internazionale So AssoAutomazione Rischio individuale una delle grandezze maggiormente utilizzate per valutare il rischio sani tario Esso rappresenta il rischio a cui il
92. o colposo o doloso del produttore che ha fornito il Sistema conforme e sicuro ai sensi di legge bens al comportamento doloso o colposo dell acquirente nell effettuare la Manutenzione Alla luce di quanto sopra e al fine di evitare inutili contenziosi sarebbe auspicabile che venissero stipulati appositi contratti di manutenzione in forza dei quali l acquirente affidi al produttore o in alternativa a personale autorizzato la Manutenzione anche nell ottica del migliore funzionamen to e conservazione dell impianto 25 AssoAutomazione 3 Le caratteristiche tecnologiche degli UPS 3 1 La qualit e la continuit per i sistemi di alimentazione La rete pubblica di distribuzione dell energia elettrica la sorgente fondamentale che alimenta ogni tipologia di carico La fornitura di tale energia sempre stata considerata just in time e quindi una risorsa resa sempre disponibile da parte del fornitore con una certa qualit prestabilita Tuttavia nella realt perlomeno per le esigenze di funzionamento di alcuni carichi critici come i data center gli ospedali le catene di produzione ci non sempre vero Le norme definiscono infatti i parametri e limiti di validit e qualit elettrica da parte del fornitore di energia ma non descrivono la tipica situazione di un utente collegato a una rete pubblica di alimentazione Nello specifico la norma CEI EN 50160 CEI 110 22 Caratteristiche della tensio ne fornita dalle
93. o lunga Gli utenti di MT posti in determinate zone possono essere interessati anche da varie centinaia di buchi di tensione all anno Sovratensioni temporanee a frequenza di rete Aumenti della tensione repentini e di entit superiore al 10 del valore nominale di durata relativamente lunga Hanno normalmente ori gine in cause interne alla rete Manovre improvvise variazioni dei carichi guasti pi in generale insufficiente regolazione della tensione Sovratensioni transitorie Fig 10 Variazioni della tensione di alimentazione oscillatorie o non di solito molto smorzate e con durata non superiore a pochi millisecondi Sono solitamente dovute a fulminazioni Manovre o anormalit in rete o interventi di fusibili sono caratterizzate in genere da un fronte di salita ripido dell ordine di un Mmicrosecondo Figura 10 Variazione di tensione Flicker Fig 11 Fenomeno causato da variazioni rapide e ripetitive della tensione di alimen tazione della rete E legato all inserzione e al distacco dei carichi o alla modifica rapida della loro entit particolarmente da parte di utilizzatori caratterizzati da assorbimento discontinuo di corrente come forni ad arco o saldatrici Figura 11 Sovratensioni impulsive 283 Una Guida per la continuit Armoniche Fig 12 Componenti sinusoidali della tensione e o della corrente di frequenza superiore a quella fondamentale 50 Hz distorcenti la forma d onda de
94. ocali di gruppo 2 con pericolo di microshock per massa estranea si intende una parte metallica che presenta una resistenza verso terra lt 0 5 MD viceversa negli altri locali di gruppo 2 e nei locali di gruppo 1 il limite di resistenza di 200 Schermi contro le interferenze elettriche Eventuali griglie conduttrici nel pavimento contro le scariche elettrostatiche Eventuale schermo metallico del trasformatore di isolamento La sezione nominale dei conduttori equipotenziali non deve essere inferiore a 6 mm in rame Il nodo equipotenziale deve essere posto entro o vicino al locale ad uso Medico e deve essere collegato al conduttore principale di protezione con un conduttore di sezione almeno equivalente a quello del conduttore di sezione pi elevato collegato al nodo stesso Tali connessioni devono essere disposte in modo tale che siano chiaramente identificabili ed accessibili e in grado di essere scollegate individualmente Fig 57 aspiratore tenporizza ta cunicolo a pavimento sterilizzazione T gt Lei ambulatorio A 77 nin 20 Figura 57 Esempio di locale a uso Medico di gruppo 1 nel quale si individuano le zone paziente e i nodi eguipotenziali Vie AssoAutomazione I trasformatori di isolamento per uso medicale devono essere installati all interno o nelle im mediate vicinanze dei locali a uso Medico La tensione nominale Un secondaria dei trasformatori non deve superare i 250 V c a trasformatori
95. ontribuisce per il flusso di energia verso il carico IT Si noti che in questo esem pio solo il 30 dell energia elettrica in ingresso nell infrastruttura denominata potenza utile concorre effettivamente ad alimentare il carico IT mentre il rimanente viene convertito in calore e quindi consumato dalle apparecchiature di alimentazione raffreddamento e illuminazione Nel caso rappresentato la parte UPS rappresenta il 18 del totale dell energia che non produce una funzione utile per il carico IT Illuminazione S G rato Figura 47 Flusso dell alimentazione in una sala CED standard 2 N Quando si realizza un sistema modulare per l infrastruttura fisica possibile ridurre in larga mi sura la perdita dovuta al sovradimensionamento mentre il risparmio ottenibile riportato nella figura 48 Nella scelta dell UPS si possono scegliere due strade quella di installare un sistema che tenga in considerazione gi da subito il valore massimo della potenza ipotizzata assorbita oppure un prodotto adattabile modulare che permetta di essere pi flessibili Molto spesso la potenza erogabile installata non equivale fin dall inizio alla potenza erogabile a livello di sala al momento dell avvio Inoltre la potenza erogabile installata varia in linea con l andamento del carico effetti vo La distanza tra le due linee rappresentate sul grafico equivale ad un sovradimensionamento che produce uno spreco in energia sull impianto minore la
96. orare Per un Impianto necessario inserire un Modem che pu essere un modem GSM GPRS UMTS ADSL Analogico o anche una combinazione di pi tecnologie e un Router i quali hanno due compiti quello di effettuare un ponte tra il server remoto per la trasmissione dei dati e quello di analisi degli allarmi pi gravi presenti sull impianto e comunicarli auto nomamente via SMS ad un team predisposto alla manutenzione per ottenere un pronto intervento Per una Zona necessario un Gateway Ethernet Seriale per convertire i dati seriali prove nienti dagli UPS verso la LAN preposta alla costruzione dell impianto Gli UPS devono fornire un interfaccia presso la quale attestarsi per poterne leggere le in formazioni E fondamentale per un corretto funzionamento ed una totale efficacia della Tele Assistenza che l invio dell alerting sia tempestivo appena un allarme ritenuto grave e che pregiudica il corretto funzionamento di uno degli UPS dell Impianto viene rilevato Per questo necessario avere per ogni impianto un dispositivo intelligente che permetta di invia re SMS su allarmi che possiamo definire primari e che necessitano di tempi di reazione rapidi ad esempio tramite un programma basato sulla reperibilit del personale tecnico Dal punto di vista degli altri allarmi che non pregiudicano la continuit dell alimentazione ai cari chi critici necessario che la centrale operativa preposta alla Manutenzione analizzi i dati ric
97. ovraccarico delle linee a parit di potenza attiva che vi transita generando un surriscaldamento dei cavi di potenza dei trasforma tori e dei generatori Oltre a questo effetto si possono anche sommare sovrariscaldamento di tutti i tipi di sistemi elettronici che causa di guasti nei componenti scatti indesiderati di interruttori magnetotermici differenziali a causa delle correnti di dispersio ne dovuti a effetti capacitivi e malfunzionamenti dei sistemi a controllo automatico e rottura di condensatori di filtro a causa della risonanza inaccuratezza di strumenti di misura interferenza con i sistemi di comunicazione e distorsione della tensione MIGLIORARE LA QUALIT DELLA FORNITURA DI ENERGIA AL CARICO L UPS grazie al meccanismo della doppia conversione garantisce una perfetta qualit della cor rente in uscita indipendentemente dalle condizioni della rete elettrica in ingresso Qualche anno fa la Maggior parte dei gruppi di continuit di media potenza era dotata di un fil tro attivo all ingresso del raddrizzatore Questo dispositivo compensava la distorsione armonica generata dal raddrizzatore dell UPS stesso mentre l inverter si faceva carico delle distorsioni del carico in uscita impedendone il trasferimento all ingresso fig 27 In qualche caso al fine di incrementare il rendimento del sistema a scapito della Massima protezione del carico possi DI AssoAutomazione bile alimentare il carico direttamente dalla
98. per l alimentazione di carichi che necessitano di disporre continuamente di alimentazione illuminazione ordinaria ma anche le apparecchiature informatiche o altro carichi sensibili che vanno protetti dall assenza di alimentazione e di carichi da alimentare unicamente alla Mancanza rete segnalazioni indicanti le vie i fuga Come prescrive la normativa impianti CEI 64 8 le due linee una sempre alimentata e una ali mentata solo in assenza rete devono essere separate alla sorgente in quanto la linea dedicata alle luci di emergenza deve essere sempre separata da quella ordinaria e Caratteristiche dinamiche La tipologia di UPS secondo la CEI EN 62040 3 che definisce le caratteristiche dell uscita la forma d onda e le prestazioni dinamiche valide in genere per quasi la totalit dei tipi di lampade per emergenza ha la seguente classificazione Caratteristiche dell uscita VI voltage independent fornisce all uscita la forma d onda stabiliz zata in tensione ma non in frequenza Forma d onda XX con forma d onda di uscita non sinusoidale Prestazione dinamica 222 con la variazione della tensione di uscita che rientra nelle tolleranze a tempi brevi 1 ms VERIFICHE PERIODICHE Per mantenere il massimo livello di affidabilit funzionalit e sicurezza degli UPS importante che venga effettuato un sistematico servizio di manutenzione Le procedure sono riportate nella relativa Guida CEI AssoAutomazione sulle verifiche e la Manut
99. potenza attiva e reattiva I Fattore di Potenza PF viene definito come il rapporto tra P ed A Se corrente e tensione sono in fase ed in assenza di armoniche allora vettorialmente P A Altrimenti vale la formula A v P2 Q2 A p Il cos identifica l angolo di sfasamento tra V ed e coincide con il fattore di potenza solo in presenza di forme d onda perfettamente sinusoidali Infatti il Cost non tiene conto della distorsione e quindi delle armoniche di corrente e tensione introdotte dai carichi distorcenti In pratica il cosp un valore puramente teorico in quanto la distorsione armonica in realt sempre presente Box 2 Il fattore di potenza quindi composto da cos dovuto allo sfasamento della componente fondamentale a 50Hz fattore di potenza dovuto alla presenza di armoniche in base alla tabella 6 PFt cos x PFh Tipo di Carico Ventilatori Compressori Forni a MicroOnde Aspirapolveri Lampade Fluorescenti Televisioni Computer Desktop Tab 6 Fattore di potenza e distorsione in corrente THDI di comuni carichi residenziali Monofasi 42 cosp 0 999 0 815 0 998 0 951 0 956 0 988 0 999 THDI 1 8 13 4 18 2 26 0 39 0 121 0 140 0 PFh 1 0 991 0 994 0 968 0 93 0 637 0 581 PFt 1 00 0 81 0 99 0 92 0 89 0 63 0 58 Una Guida per la continuit 3 3 Efficienza energetica dei gruppi statici di continuit Parlare di efficienza di un gruppo di continuit UPS
100. praticabile il valore del rischio Il criterio di decisione in questo caso un analisi costi benefici il rischio si pu ritenere tolle rabile solamente se si fornisce evidenza che il costo associato ad una sua ulteriore riduzione superiore ai benefici attesi In mancanza di valori di riferimento di legge e normativi applicabili al caso in questione a fronte di eventi che possono comportare la Morte o danni gravi ad una persona la valutazione del rischio stata condotta assumendo i seguenti valori di soglia e soglia di rischio individuale inaccettabile 10 2 anno e soglia di rischio accettabile 10 4 anno Rischio assunto come inaccettabile 10 2 anno Il rischio tollerabile solo se a una ulteriore riduzione del rischio impraticabile oppure il suo costo enormemente sproporzionato rispetto dal beneficio ottenuto b la comunit considera prevalente il beneficio dell attivit rispetto al rischio associato Zona di rischio tollerabile Rischio assunto come accettabile 10 4 anno Figura 59 Criterio di accettabilit del rischio secondo il Metodo ALARP 7O Una Guida per la continuit Rischio sociale ambientale ed economico Nel paragrafo precedente l attenzione stata rivolta al rischio a cui esposto il singolo individuo L indagine ed il giudizio sul livello di sicurezza di un in stallazione non possono per prescindere in generale da un esame del numero complessivo di sogg
101. r motivata a puntare sulla Maggiore affidabilit e a sviluppare Meccanismi di ripristino in caso di calamit Requisiti di disponibilit Quante interruzioni delle attivit all anno l azienda pu sopportare in un anno tipico Se la risposta nessuna occorre mettere a budget una soluzione ad alta disponi bilit Se invece l azienda pu interrompere le proprie attivit ogni notte dopo le ore 22 e durante la Maggior parte dei weekend potr accontentarsi di una configurazione UPS ridondante parallela Ogni UPS prima o poi dovr essere Manutenzionato Quanto minore il tempo destinabile alla manutenzione del sistema su base annua tanto maggiore sar la necessit di introdurre elementi di ridondanza Tipi di carichi alimentazione singola piuttosto che doppia carichi a doppia alimentazione danno l opportunit di sfruttare gli elementi di ridondanza la conoscenza dei carichi esistenti nel data center fornir le indicazioni al progettista per scegliere la pi idonea configurazione di alimen tazione 65 AssoAutomazione Budget Il costo dell implementazione di una configurazione 2 N 1 significativamente mag giore da ogni punto di vista rispetto a quello di una configurazione N ridondante parallela o ridondante distribuita Tanto per dare un idea della differenza di costo in un data center di medie dimensioni un sistema con ridondanza distribuita pu richiedere per un carico da 300 kW tre si stemi UPS
102. r trasferito al bypass con conseguente esposizione a un alimentazione non protetta e durante la Manutenzione dell UPS il carico viene esposto ad una alimentazione non protetta di solito ci accade una volta all anno con una durata tipica di 2 4 ore e l assenza di ridondanza limita la protezione del carico contro i guasti dell UPS e molti singoli punti di guasto il sistema ha un affidabilit non superiore a quella del suo punto pi debole CONFIGURAZIONE RIDONDANTE PARALLELO O N 1 Le configurazioni ridondanti parallele tollerano il guasto di un singolo UPS senza richiedere il tra sferimento del carico critico all alimentazione di servizio La funzione di un qualsiasi UPS quella di proteggere il carico critico da eventuale variazioni o interruzioni dell alimentazione di servizio Con l aumento dell importanza critica dei dati e la Minore tolleranza del rischio il by pass di manu tenzione viene considerato una caratteristica da utilizzare il meno possibile sistemi N 1 devono continuare a essere dotati della funzionalit di bypass statico e la Maggior parte di essi hanno un bypass di manutenzione in quanto esso continua ad assicurare funzionalit critiche Una configurazione ridondante parallela costituita da pi moduli UPS aventi le stesse caratteri stiche in parallelo su un bus di uscita comune Il sistema ha una ridondanza N 1 se la riserva di potenza almeno pari alla capacit di un modulo di sistema e una
103. ra e affidabile tuttavia accade spesso che proprio per questi scopi si utilizzino le linee guida del settore informatico per raggiungere eguali livelli di affida bilit si pensi ad esempio alle varie configurazioni TIER redatte dall Uptime institute Ecco quindi alcuni suggerimenti che possono nascere da questo connubio per ottenere affidabilit a livello di progetto spesso prevista una ridondanza nelle sorgenti dell impianto doppi trasformatori doppi UPS doppi generatori ecc dimenticando che l affida bilit stessa dipende anche dallo schema della rete elettrica che si dirama a valle Affidabilit dunque non sempre sinonimo di ridondanza la percentuale di suddivisione tra utenze normali e privilegiate utenze alimentate sia dalla rete ordinaria che da gruppo elettrogeno con tempo di commutazione lt 15 sec classe 15 negli anni aumentata a favore delle seconde La tendenza comunque quella di far sostenere in teramente il carico elettrico dell ospedale da un gruppo elettrogeno con esclusione dei gruppi frigo Mantenendo comunque la generazione del freddo per le sale operatorie per tali utenze la soluzione migliore appare quella di prevedere UPS dedicato alla singola utenza diagnostica per gestire i buchi di tensione dovuti all assenza di rete e la successiva commutazione a fronte di una rete pubblica sempre meno affidabile e stabile fondamentale progettare un impianto scalabile e Modulare per conferire maggiore f
104. ransfer System Sistemi di Trasferimento Statici for Nniscono sorgenti di alimentazione duale ad apparecchiature critiche al fine di migliorarne l affida bilit e la disponibilit Il sistema STS garantisce un trasferimento automatico rapido e omogeneo tra due o pi sorgenti di alimentazione indipendenti in caso di avaria della sorgente prioritaria Gli STS che spesso tro vano applicazione con due sistemi UPS distinti erogano un alimentazione ridondante e immune dai guasti sul punto d uso prossimo ai carichi protetti Questo concetto tutela le applicazioni mis sion critical non soltanto dalla indisponibilit della sorgente prioritaria ma anche dalla Maggior parte dei guasti come l intervento intempestivo degli interruttori automatici indotto da correnti parassite l interruzione di cavi anomalie di funzionamento e altri che si verificano nella rete di distribuzione tra le sorgenti di alimentazione e le utenze finali IN IN OUT 1 OUT 2 distributione 1 distributione 2 Figura 2 Gruppi statici di continuit Le architetture con pi STS ognuno dei quali alimenta carichi differenti permettono la separa zione automatica di un carico difettoso alimentato dalla stessa sorgente proteggendo le utenze correttamente funzionanti dagli effetti della propagazione del guasto Essi offrono una maggiore disponibilit e semplificano la manutenzione dell impianto senza tempi d inattivit o rischi per i carichi critici Per un
105. re in certi casi valori superiori alle correnti di fase Ci comporta surriscaldamento dei cavi e interventi inopportuni delle protezioni quadripolari al punto di dovere ri progettare la sezione dei cavi Le terze armoniche sulle tre fasi sono allineate e vengono a sommarsi sul conduttore neutro D Carico Lineare ed equilibrato Carico Non Lineare ed equilibrato RANDANA AAAA a ANI I Figura 26 33 Una Guida per la continuit La normativa di riferimento La norma EN61000 3 4 impone dei limiti al contenuto armonico delle apparecchiature elettriche stata adottata in Europa dal CENELEC nel gennaio 2001 ed valida per assorbimenti di corrente superiori a 16 A per fase limiti di ampiezza ammissibile delle armoniche dipendono dall impe denza di linea vedi Tab 5 Ordine di Ampiezza Ordine di Ampiezza e a DALE Armonicit Ammissibile In l In l1 3 s lt 0 6 09 08 _ lt 06 C _s06 I 7 ani Pari Pari lt 8 n 0 lt 06 11 Valore Fondamentale di Corrente In Ampiezza Armonica Tab 5 Norma EN61000 3 4 dipendenza dell ampiezza armonica dall impedenza di linea In ambito nazionale invece la norma CEI 64 8 del 2007 definisce differenti criteri di dimensio namento del neutro e dei conduttori di fase in regime non lineare e cio con presenza di armo niche EFFETTI DELLA DISTORSIONE ARMONICA Una distorsione armonica nella corrente porta ad un Maggiore s
106. renza nei costi di condiziona mento In totale quindi l energia in pi consumata dall UPS tradizionale in un anno di 11 618 kWh All attuale costo del kW un tale risparmio consente di recuperare in pochi anni l investi mento fatto Perdite UPS kWh Energia per il Energia totale kWh Condizionamento kWh Perdite UPS tradizionale 12 947 4 315 Perdite UPS alta efficienza 4753 taia Risparmio energetico 8 714 2 904 annuo Tab 12 Perdite e risparmi annui nel confronto tra i due tipi di UPS In conclusione considerando che ogni kWh di energia prodotto genera 0 53Kg kWh di CO il risparmio annuo di 11 618 kWh si traduce in una riduzione di quasi 6 tonnellate di CO emessi nell atmosfera 50 Una Guida per la continuit 3 4 Gli UPS e la connettivit GESTIONE DELL UPS Un UPS da solo non in grado di garantire la totale protezione dei sistemi informatici che ali menta a causa di diversi fattori tra cui e le batterie di cui dispone non possiedono un autonomia illimitata collegamenti accidentali come ad esempio stufette ed aspirapolvere possono causare un sovrac carico che in caso di mancanza dell alimentazione rende nulla la protezione offerta dall UPS e l installazione in zone non presidiate come ad esempio sale CED o scantinati oppure il funziona mento h24 pu rendere difficoltosa o impossibile la ricezione degli allarmi che di conseguenza pone a rischio la sicurezza degli apparati critici Se
107. reti pubbliche di distribuzione dell energia elettrica fornisce il tipo il valore ed il numero dei disturbi che si possono verificare in una rete pubblica di distribuzione dell energia elettrica in bassa e media tensione Questa descrive le principali caratteristiche della tensione ai terminali di alimentazione degli utenti nei sistemi pubblici di distribuzione di energia elettrica a media e bassa tensione in condizioni di esercizio normale e riporta i limiti o i valori entro i quali gli utenti possono aspettarsi che rimangano le caratteristiche di tensione In sostanza la CEI EN 50160 descrive la tensione dal punto di vista del distributore non dal punto di vista dell utente Sar quindi l utente stesso che per ovviare alle problematiche di qualit della rete dovr prov vedere autonomamente ai mezzi in grado di adeguare le caratteristiche dell energia elettrica proveniente dalla rete pubblica di distribuzione alle esigenze di alimentazione dei carichi presenti nel proprio sistema attraverso la scelta di un UPS adeguato POWER QUALITY In generale la Mancata disponibilit della fornitura elettrica definita come una interruzione Logicamente meno frequenti e lunghe sono le interruzioni e migliore sar la qualit del servizio elettrico per l utente finale Oggigiorno si includono nella definizione di disturbi tutti quei fenomeni che a seconda dell in tensit e della durata possono influire sul funzionamento dei ca
108. ri di distribuzione e gli effetti distorcenti nella tensione causa di malfunzionamento di altre apparecchiature elettri che e di sovradimensionamento dei gruppi elettrogeni CARICHI NON LINEARI SORGENTI DI ARMONICHE Le armoniche di corrente in particolare la terza possono essere generate dalla saturazione di macchine con circuiti magnetici come trasformatori e motori elettrici che funzionano in zona non lineare e cio vicino alla saturazione Nella Maggioranza dei casi le armoniche provengono da apparecchiature elettroniche che utiliz zano circuiti di raddrizzamento con ponti di diodi o diodi controllati come SCR tiristori e TRIAC Esempi di tali apparecchiature presenti in Data Center e uffici sono costituiti da PC server stam panti monitor e da tutte la apparecchiature che al loro interno contengono un SMPS Switch Mode Power Supply ovvero un alimentatore a commutazione Nel campo industriale i carichi non lineari sono invece costituiti da azionamenti saldatrici lam pade a scarica caricabatterie e in genere tutti i convertitori AC DC come i ponti per la galva noplastica Figura 22 Esempi di carichi non lineari SMPS PC server e in campo industriale azionamenti saldatrici e lampade a scarica bE AssoAutomazione L UPS pu anche correggere l effetto capacitivo che presentano gli alimentatori a commutazione di ultima generazione funzionanti a basso carico come spesso succede a causa della ridondanza Le armo
109. richi sensibili e le interruzioni e le microinterruzioni e buchi di tensione e le escursioni lente della tensione al di fuori della fascia di tolleranza contrattuale e l effetto flicker e le armoniche Interruzione dell alimentazione Fig 9 Condizione nella quale la fornitura inferiore all 1 della tensione dichiarata Una interruzione dell alimentazione pu essere classificata come programmata quando gli utenti sono stati precedentemente avvertiti per permettere l esecu zione di lavori programmati sul sistema di distribuzione e accidentale ovvero causata da guasti transitori o permanenti principalmente legati ad eventi 26 Osservatorio dell industria italiana del Automazione e Misura esterni a guasti di apparecchiature o ad interferenze di terzi Una interruzione accidentale classificata come e breve interruzione di durata fino a tre minuti Sono in genere causate da un guasto transitorio Per le utenze in MT il numero annuale pu variare a seconda delle zone da qualche decina a varie centinaia nella Maggioranza dei casi il 70 di queste interruzioni ha durata inferiore al Minuto secondo lunga interruzione di durata Maggiore di tre minuti Sono causate da guasti di tipo permanente o da interventi di manutenzione nel qual caso sono programmate e gli utenti vengono preav visati e la loro durata pu raggiungere al limite anche qualche ora Interessano le utenze in MT a seconda della zona d
110. riore a 24 m DM16 5 87 6 AssoAutomazione edifici pregevoli per arte e storia DM 8 3 85 musei biblioteche archivi e simili DPR 569 92 e DPR 418 95 ascensori e Montacarichi DM14 6 89 impianti sportivi DM 18 3 86 navi DM 9 4 94 CRITERI DI SCELTA DELL UPS E DIMENSIONAMENTO L UPS dovr essere scelto principalmente sulla base delle seguenti caratteristiche a Il carico e il fattore di potenza La potenza da alimentare data dalla somma delle potenze dei singoli apparecchi di illuminazio ne importante fornire al costruttore la potenza apparente complessiva VoltAmpere e il fattore di potenza del carico se inferiore a 0 7 b La sovracorrente di avviamento E il parametro pi critico e incide molto sul dimensionamento alcuni tipi di lampade possono assorbire correnti nel transitorio di avviamento molto superiori a quelle nominali i valori seguenti sono indicativi per maggiori dettagli occorre richiedere informazioni ai relativi produttori Corrente massima nominale e durata dell avviamento Incandescenza alogeni a tensione di rete lt 15 lt 0 1 S Alogeni a bassissima tensione lt 2 lt 1 S Fluorescenza elettroniche lineari o compatte lt 1 lt 1s Alogenuri elettroniche lt 1 lt 4 min Sodio a p lt 2 lt 7 min LED lt 1 lt 0 15 Supponiamo che un carico di lampade ad alogeni da 1000 VA assorba una corrente di avviamento 7 volte superiore cio 7000 VA e che UPS possa sopportar
111. rme e di eseguire una diagnostica completa ed efficiente Un tipico esempio di utilizzo di questa applicazione pu essere rappresentato da un Istituto di Credito e In ogni filiale installato un UPS controllato da uno dei sistemi di gestione visti precedente mente che gestisce e protegge la rete locale e Le varie reti locali sono connesse tra loro in Modo permanente Nella sede principale installata la stazione di Monitoraggio che controlla continuamente tutti gli UPS Il vantaggio di questa soluzione sta nell utilizzare un sistema standard di monitoraggio e ricezione allarmi consentendo di gestire ogni UPS senza dover conoscerne l indirizzo IP Ogni UPS deve essere interfacciato a un software di gestione ad una delle interfacce di rete op pure ad un sistema che supporti il protocollo SNMP Interfaccia Computer Interfaccia Software perla gestione centralizzata Interfaccia Figura 44 DI AssoAutomazione Monitoraggio ambientale Ci sono situazioni in cui il Monitoraggio dell UPS non sufficiente ma si rende necessario anche controllare l ambiente circostante Utilizzando le interfacce di rete possibile monitorare attra verso un apposito sensore analogico la temperatura e l umidit dell ambiente o di uno specifico ambiente o armadio rack e di inviare e mail o eseguire comandi su computer remoti se la misura esce dalle soglie prefissate Fig 45 In caso ci sia la necessit di utilizzare pi d
112. robabilit o frequenza e la determinazione delle loro conseguenze Vas AssoAutomazione ANNEX 1 LE PRINCIPALI NORME DI RIFERIMENTO PER IL SETTORE DEGLI UPS DIRETTIVE EUROPEE DIRETTIVA EUROPEA 2004 108 CE sulla Compatibilit Elettromagnetica Direttiva EMC DIRETTIVA EUROPEA 2006 95 CE sulla Bassa tensione RIFERIMENTI NORMATIVI E LEGISLATIVI e CEI EN 62040 1 I edizione Sistemi statici di continuit UPS Prescrizioni generali e di sicurezza La Norma si applica ai gruppi statici di tipo mobile stazionario fisso da incorporare destinati ai sistemi di distribuzione a bassa tensione e installabili in qualsiasi ubicazione accessibile o meno all operatore Essa specifica le prescrizioni di sicurezza sia per l operatore che per i non addetti che possano venire in contatto con l apparecchiatura e quando espressamente indicato per il personale di servizio e CEI EN 62040 2 I edizione Sistemi statici di continuit UPS Prescrizioni di compati bilit elettromagnetica EMC La Norma si applica alle singole unit di UPS o ai sistemi di pi UPS interconnessi in un unico si stema di alimentazione collegati alle reti a bassa tensione industriali o pubbliche ad esclusione degli UPS rotanti e degli alimentatori elettronici in corrente continua per illuminazione La Norma prescrive i limiti di emissione e di immunit essenziali con i relativi metodi di prova e misurazio ne e CEI EN 62040 3 1 edizione Sistem
113. scenza dei sistemi di continuit Per questo aspetto sono molto importanti i programmi continui di formazione che consentano di verificare che le riparazioni vengano effettuate nel minor tempo possibile Inoltre per avere un assistenza qualificata necessario avere un team di personale tecnico che ha un contatto immediato con i progettisti del sistema Altri fattori determinanti nella riduzione dei tempi di Manutenzione sono Diminuzione ritardo logistico la si ottiene con un servizio di assistenza che cresce diventando sempre pi capillare garantendo le scorte dei ricambi originali ritenuti pi utili Diminuzione tempo di diagnosi avaria la diagnostica remota negli ultimi anni si sempre di pi diffusa come strumento di comunicazione che consente di allarmare nel pi breve tempo possibile il personale addetto all assistenza e quindi di poter intervenire tempestivamente e a volte in maniera mirata sul guasto TELE ASSISTENZA In un impianto dove sono presenti degli UPS oggi giorno sempre pi necessario affidarsi a dei sistemi automatici di supervisione remota di impianto Molti produttori di UPS forniscono un sistema di Tele Assistenza con lo scopo di monitorare l impianto e per poter ottenere in tempi opportuni segnalazioni di allarme permettendo cos al personale predisposto alla manutenzione di intervenire repentinamente Per ottenere un sistema efficiente ed efficace di Tele Assistenza necessario un collegamento tr
114. sono sempre attivi Questo tipo di gruppo non permette la regolazio ne della frequenza che dipende da quella di linea e non effettua un totale disaccoppiamento dalla rete elettrica Questi UPS possono prevedere un by pass statico cos da garantire l alimentazione in caso di malfunzionamento del dispositivo o di sovraccarico dell uscita Inoltre questa architettu ra richiede un numero doppio di elementi di batteria in serie rispetto alla doppia conversione Per contro la delta conversione essendo essenzialmente la combinazione di due filtri attivi influisce poco sulla qualit dell energia al punto comune di prelievo in funzionamento normale 34 Una Guida per la continuit 3 2 UPS a basso impatto sull ambiente di installazione riduzione armoniche THD e miglioramento del fattore di potenza PF La funzione primaria dell UPS quella di fornire l alimentazione di backup La presenza dell UPS ha per intrinsecamente altri effetti positivi sul funzionamento dell impian to dovuti alla natura stessa dell apparecchiatura elettronica In particolare UPS agisce da filtro contro i disturbi provenienti dai carichi ottimizzando le prestazioni in ingresso Corrente e tensio ne vengono ripulite dalle armoniche ed il fattore di potenza viene aumentato L UPS consente quindi di diminuire il valore efficace della corrente assorbita dai carichi non lineari annullando ulteriori perdite addizionali dovute alle armoniche sulle linee e sui trasformato
115. ssono essere combinati Diodo di bloccaggio tiristore o interruttore Il convertitore pu essere un raddrizzatore oppure un raddrizzatore a con trollo di fase oppure una combinazione raddrizzatore convertitore c c c c Figura 5 CRITERI PER IL DIMENSIONAMENTO DI UN GRUPPO STATICO DI CONTINUIT Scegliere la potenza di un gruppo statico di continuit un operazione che coinvolge elementi di varia natura sia funzionali sia normativi i quali possono essere riassunti in Potenza Attiva P in W o kW Potenza Apparente S in VA o kVA e Fattore di Potenza F definiti come P S x FP sulla base dei carichi alimentati e del loro coefficiente di contemporaneit tipo di alimentazione del carico Tensione Frequenza numero delle fasi e autonomia richiesta tipo di alimentazione della rete Tensione Frequenza numero delle fasi Se il valore di P e di FP dei carichi non precisato una corretta scelta dell UPS richiede l accurata misura della potenza assorbita Il carico tipico di un computer associato ad un FP tra 0 65 e 0 9 L applicazione della correzione del fattore di potenza PFC sull ingresso di un alimentatore a commutazione SMPS sempre pi diffusa tra le apparecchiature informatiche di fascia alta server aziendali Questi raddrizzatori PFC si servono principalmente di filtri passivi che integrano condensatori per sovracompensare un eventuale leggero carico dello SMPS In questo caso il
116. ta l analisi di affidabilit del sistema di UPS in funzione del tempo ed riferita ad un arco di tempo di un anno Il valore di rischio ottenuto stato confrontato con il valore di rischio inaccettabile e con quello accettabile 4104 10 2 294 91 780 N 2 UPS in parallelo MTBF tempo medio tra due guasti successivi del sttema ca 95 10 ore La probabilit U stota determinata con la formula generale dell inaffidabilit Uf 1 e dove A 1 MTBF et 1 anno 8 760 cre Slan a ergo B sergente I simarrobene SUSS rese Sogoreschatoe pere uo ENCRES la continuit elettrica assolto I valore ribultante dato dal prodotto dei valori delle colonne Vedere grafico 3 Rapporto tra valore della colonna 5 ed i valori dela colonna Note Mm w K sa ie Figura 61 Analisi del rischio per un sistema UPS centralizzato Iy AssoAutomazione Dal confronto del valore di rischio ottenuto con il valore di rischio inaccettabile e con quello accet tabile risulta necessario ridurre il rischio attuale di un fattore pari a 2 294 per scendere al di sotto della soglia del rischio inaccettabile e 91 780 per scendere al di sotto della soglia del rischio accettabile Al fine di ridurre il rischio sono state considerate due possibili soluzioni e Verificare la presenza di una sorgente di alimentazione autonoma nelle apparecchiature per le quali richiesta la continuit elettrica e garantire inoltre il bypass manuale
117. te installando per sugli altri computer uno speciale agent software che ricever ed eseguir i comandi inviati dal computer interfacciato all UPS Fig 42 Anche in questo caso i costi di implementazione sono molto bassi ma a seguito di uno spegni mento del computer interfacciato all UPS guasto Manutenzione aggiornamento ecc si inibi sce completamente il sistema di gestione e di conseguenza non si pi in grado di ricevere le segnalazioni di allarme mettendo cos a rischio l integrit dei rimanenti computer Le applicazioni disponibili sono le seguenti e Software di gestione e Software di gestione avanzato Agent di shutdown Rete TCP IP Computer Agent di shutdown Software di Gestione Computer Visualizzazione dati n i Ricezione messaggi Visualizzazione dati Figura 42 Integrazione alla rete IP Questo tipo di installazione prevede che l UPS sia collegato ad una speciale interfaccia di rete al cui interno installato il software di gestione La scheda di rete connessa a sua volta alla rete IP Essendo UPS collegato direttamente alla rete IP il suo sistema di gestione in grado di inviare e mail e Messaggi pop up SMS spegnere e riaccendere i computer La protezione dei vari computer garantita installando in essi un agent software che riceve i comandi dall interfaccia di rete dell UPS Fig 43 vantaggi di questa soluzione sono molti e UPS pu essere
118. te on line da remoto oppure se necessario con l immediato intervento in loco del tecnico specialista Il tecnico di assistenza in grado di collegarsi con UPS sfruttando il centro di assistenza come ponte per analizzare l eventuale anomalia e studiare immediatamente la soluzione in Modo da poter arrivare sul sito gi preparato L obiettivo quindi quello di massi mizzare la disponibilit del sistema attraverso una corretta Manutenzione preventiva e minimiz zare il downtime grazie alla possibilit di identificare immediatamente il problema e risolverlo al primo intervento Perch lo scambio di informazioni possa avvenire correttamente necessaria una connessione bi direzionale attualmente i sistemi di comunicazione normalmente utilizzati sono La rete internet La linea telefonica GSM Il servizio di telediagnosi attraverso rete internet pubblica consiste in una soluzione che ottiene consenso nella comunit IT e realizza un collegamento sicuro dall UPS al centro di telediagnosi DI AssoAutomazione 4 Le applicazioni 4 1 I data center INTRODUZIONE Alcuni studi hanno dimostrato che persino i sistemi delle migliori societ elettriche non soddisfa no adeguatamente le esigenze di aziende con attivit critiche e ininterrotte di elaborazione dati Per fronteggiare il rischio di interruzione delle attivit e di errori di elaborazione dati provocati da discontinuit dell alimentazione di servizio si opta per l
119. te si trovano sul campo Per questo da tempo si distinguono curve di rendimento piatte che a partire dal 25 30 del livello di carico fino al 90 mostrano valori molto simili con punte massime al 70 80 fig 34 E molto pi facile infatti ottenere valori elevati di efficienza al 100 del carico dove il cosiddet to consumo intrinseco o autoconsumo assume sempre meno rilevanza percentuale in quanto 100 praticamente costante al variare del carico Raggiungere il massi mo rendimento a carico nominale poco utile in quanto un UPS non lavora quasi mai al 90 100 della sua potenza nominale Accade invece spesso che nei sistemi singoli il regime medio I di funzionamento si collochi attorno al 60 della potenza no minale considerando anche i casi in cui per consentire ulteriori a so co so w io Si ipliamenti delle utenze si dimensiona il sistema al 50 del Carico carico nominale UPS ad alta efficienza Efficienza FS3F3ERESESEN SE Figura 34 45 AssoAutomazione Nei sistemi in parallelo ridondante il livello di carico di ciascun UPS ancora pi basso in quanto 2 gruppi in parallelo funzionano con carico inferiore al 50 per consentire all UPS che rimane fun zionante in caso di guasto o Manutenzione dell altro di poter continuare ad alimentare le utenze anche da solo Nell ipotesi di un parallelo di tre UPS si giunge addirittura ad un regime di carico inferiore al 66 della potenza nominale e cos
120. tecnici tipici del processo presenza contemporanea o meno di un generatore diesel ad esempio e che non possono che ricadere nella sfera delle politiche aziendali Nel secondo caso invece coinvolgendo la sicurezza sono stati definiti dei limiti normativi e di legge dall autorit costituita da 1 a 3 ore di autonomia NON SOLO CONTINUIT Gli UPS oltre a garantire assoluta continuit di servizio possono incorporare le funzioni di filtro delle armoniche e di rifasamento dei carichi Il gruppo di continuit frapponendosi tra il carico e la sorgente di alimentazione a monte sposta al suo ingresso eventuali problemi dovuti a sfasamento e distorsione armonica della corrente assorbita Gli inconvenienti causati da tali tipi di utenze consistono tipicamente nella necessit di sovradimensionare l impianto a Monte per evitare eventuali sovratemperature o funzionamenti anomali ad es del generatore diesel di aggiungere filtri di ritasamento e di riduzione delle ar moniche e nella possibilit di malfunzionamento di altre utenze connesse con la stessa rete a monte E quindi importante che lo stadio di ingresso di un UPS riduca al minimo lo sfasamento e la di storsione armonica della corrente assorbita in ingresso Le soluzioni pi avanzate prevedono la realizzazione di un raddrizzatore dotato di controllo attivo del fattore di potenza in ingresso PFC tramite stadio di conversione di potenza a IGBT con PWM ad alta frequenza La attuali
121. tezione dai problemi dell energia della rete e se ne sconsiglia l uso qualora la rete sia forte mente disturbata Gli UPS ad alta efficienza e i dati relativi ai livelli di efficienza utilizzati nel grafico sopra si riferiscono ad UPS a doppia conversione VFI con protezione completa dalle irregolarit dell energia di rete DI AssoAutomazione i Figura 50 Esempio di UPS modulare con cassetti di potenza estraibili a caldo Oggigiorno le richieste delle installazioni IT necessitano di sorgenti di potenza come gli UPS capa ci di supportare carichi capacitivi indipendentemente dalla potenza nominale dell installazione Solo alcuni anni fa gli UPS erano progettati per alimentare carichi con cosfi pari a 0 8 induttivo pre sentando un declassamento in potenza in caso di funzionamento con carichi capacitivi Le nuove tecnologie degli UPS permettono di alimentare a piena potenza senza declassamento tutti i ca richi da 0 9 induttivo a 0 9 capacitivo Questa caratteristica evita il sovradimensionamento dell UPS in caso di carichi a Fattore di Potenza unitario o capacitivo come ad esempio i carichi informatici Il diagramma circolare di uscita di un UPS mostra il comportamento dello stesso al variare delle caratteristiche del carico Fig 51 Teonologi tradizibnale Potenza atto kw 1 Fortore di Potenza capacitiva a na Fortore di Potenza indutivo Da ea Potenza disponibile jr n 85 TO sO So db S a D di SS 3 db SD
122. ti a contenere prevalentemente locali a uso Medico a valle del quadro di distribuzione principale e nei locali a uso Medico non ammesso il sistema TN C inoltre raccomandato che in tali locali il sistema di distribuzione sia progettato ed installato in modo da facilitare la commutazione automatica tra la rete di alimentazione e la sorgente di alimentazione di sicurezza Quando sono utilizzati i circuiti SELV e PELV nei locali a uso Medico di gruppi 1 e 2 la tensione nominale applicata agli apparecchi non deve superare 25V valore effica ce in c a o 60V non ondulata in c c Le masse dei componenti elettrici nella zona paziente dei locali di gruppo 1 e 2 devono essere collegate al conduttore di protezione Per sistemi TT TN IT si intendono quei sistemi che distinguono lo stato del neutro e delle masse la prima lettera indica lo stato del neutro T indica il neutro collegato direttamente a terra I indica il neutro isolato da terra o collegato a terra tramite un impedenza la seconda lettera indica la situazione delle masse T indica che le masse sono collegate a terra N indica che le masse sono collegate al neutro del sistema Per quanto riguarda la protezione dai contatti diretti permessa solo la protezione mediante isolamento delle parti attive o la protezione mediante barriere o involucri Per quanto riguarda la protezione dai contatti indiretti nei locali ad uso Medico di gruppo 1 e 2 occorre che per i siste
123. tro un ora Sorgenti di alimentazione di sicurezza con un periodo di commutazione 15s componenti elettrici diversi da quelli trattati precedentemente necessari per mantenere in funzione i servizi 4 Una Guida per la continuit ospedalieri quali gli apparecchi di sterilizzazione gli impianti di riscaldamento e condizionamento gli apparecchi frigoriferi gli apparecchi di cottura e gli apparecchi per la carica delle batterie di accumulatori devono essere collegati manualmente o automaticamente ad una sorgente di ali mentazione di sicurezza 4 5 Impianti in locali ad uso medico Valutazione del rischio sanitario dovuto alla perdita dell alimentazione elettrica alle apparecchiature aventi funzioni vitali o di sicurezza per i pazienti La sorgente di sicurezza rappresentata dall UPS viene spesso erroneamente considerata total mente affidabile in fase di progettazione elettrica senza infatti fare alcuna considerazione in me rito al numero di pazienti che verrebbero danneggiati in caso di perdita dell erogazione dell energia elettrica Quanto segue la valutazione del rischio sanitario dovuto alla perdita dell alimentazione elettrica alle apparecchiature aventi funzioni vitali o di sicurezza per i pazienti Si consideri un caso di un azienda ospedaliera che abbia un numero di 45 pazienti contemporane amente presenti nei locali e che possono subire danni gravi a seguito di perdita dell alimentazione da parte del sistema di co
124. ttura da filtro per eventuali disturbi e distorsioni iniettate a Monte verso la sorgente di alimentazione Tra le varie soluzioni mirate alla mitigazione dei buchi di tensione e delle interruzioni messe a disposizione dalla moderna tecnologia UPS statico rappresenta certamente la pi diffusa e la pi versatile in quanto applicabile su un ampia gamma di potenze Si pensi a questo proposito ai piccoli UPS per applicazioni SOHO Small Office Home Office alla portata di qualsiasi utente di personal computer anche in ambito domestico dal costo di alcune decine di Euro fino a sistemi di grosse dimensioni in grado di proteggere dagli eventi tipici di una bassa qualit dell energia elettrica impianti di diverse centinaia o addirittura migliaia di KVA CLASSIFICAZIONI E TIPOLOGIE stata sviluppata una notevole variet di UPS in risposta a specifici requisiti dei clienti circa la continuit e la qualit dell alimentazione destinata a diversi tipi di carico L attuale classificazione in base alle prestazioni stabilita dalla norma CEI EN 62040 3 VFI Voltage and Frequency Independent in cui l uscita dell UPS indipendente dalle varia zioni della tensione di alimentazione rete e le variazioni di frequenza sono controllate entro limiti prescritti dalla norma IEC EN 61000 2 2 VFD Voltage and Frequency Dependent in cui l uscita dell UPS dipende dalla variazioni della tensione e della frequenza della sorgente di alim
125. uattro gli obiettivi sopracitati Questa modalit di funzionamento prevede un analisi istantanea della qualit della forma d onda d ingresso al UPS e se questa rientra in determinati parametri di tolleranza UPS in grado di garantire un efficienza del 98 99 Un cambiamento di tali condizioni di rete comporter un immediata commutazione sulla linea condizionata linea a doppia conversione Il carico normalmente alimentato attraverso la linea di riserva fintanto che la tensione rientra nei parametri di tolleranza di tensione e frequenza impostati oppure se si verifica una condizio ne di guasto della linea di riserva In tal caso il carico viene trasferito sulla linea di doppia conver sione entro alcune frazioni di millisecondo Basandosi sullo storico della qualit della forma d onda SD AssoAutomazione della sorgente l UPS stabilir se la sorgente affidabile o Meno Viceversa ovvero se la sorgente ha ecceduto nuovamente e a breve distanza di tempo i limiti imposti dalla finestra di tolleranza o se si verificata una Mancanza rete UPS rimarr in funzione tramite la linea condizionata Trascorsa un ora dall ultima condizione di eccesso dei limiti di tolleranza UPS riconoscer la rete come affidabile reiterando quindi il processo di controllo Naturalmente in caso di una Mancanza rete entrer in funzione il sistema di accumulo di ener gia che supporter l inverter dell UPS L utente sar avvertito del passag
126. uel le tipiche dell alimentazione monofase all incirca 20 KW sono dotati di interruttori statici interni che consentono di trasferire sicuramente il carico all alimentazione di servizio qualora si verifichino problemi interni nel modulo UPS I momenti in cui UPS trasferisce al bypass statico vengono de terminati in fase di progetto per assicurare la Massima protezione del carico critico proteggendo al tempo stesso il modulo da condizioni che potrebbero danneggiario Per migliorare una configurazione N si pu dotare il sistema di una funzionalit di manutenzio ne o by pass esterno per consentire l arresto sicuro dell intero sistema UPS moduli e bypass statico per la Manutenzione Questo bypass esterno un circuito normalmente aperto che pu essere chiuso solo quando il modulo UPS nella Modalit bypass statico Aliment di servizio Generatore LI Figura 52 Configurazione UPS a modulo singolo N 61 AssoAutomazione I vantaggi di questo tipo di configurazione sono i seguenti e configurazione hardware concettualmente semplice ed economicamente efficace e efficienza ottimale dell UPS dovuto al fatto che UPS viene utilizzato per l intera sua capacit e assicura una disponibilit superiore a quella dell alimentazione di servizio e espandibile in caso di bisogno con UPS in parallelo E questi gli svantaggi e disponibilit limitata nel caso di avaria di un modulo UPS perch il carico ver
127. uno sono raggruppati un certo numero di UPS che ad esempio gestiscono un area o una parte del carico dell impianto o che ancora sono fisicamente dislocati in locali diversi di uno stesso impianto Ci premesso possibile creare un sistema gerarchico che ad esempio preveda Tab 1 Livello Elemento Descrizione oggetto i Singolo UPS Elemento atomico insieme di pi UPS o parallelo di UPS Insieme di pi zone o di paralleli di UPS 3 Sistema insieme di Impianti Tab 1 Osservazioni Un Singolo UPS il dispositivo atomico di questa architettura Una Zona un insieme di pi UPS tipicamente collegati tra loro mediante un bus di collega mento di tipo seriale es RS232 o RS485 RS422 o tramite fibra ottica Sostanzialmente un collegamento logico fisico di pi UPS Un Impianto un insieme di pi Zone tipicamente legate tra loro mediante una struttura di Rete Locale LAN Un Sistema un insieme di pi impianti che fisicamente e geograficamente possono essere anche molto lontani ma monitorati da una stessa centrale operativa o team di manuten zione Dal punto di vista grafico l architettura riassumibile in Fig 8 CICTEMA IMPIANT IMPIANT IMPIANT Figura 8 ZI AssoAutomazione Ogni livello gerarchico necessita di Hardware per la sua implementazione Per un Sistema necessario disporre un Server in una control room che faccia da centro raccolta dati di tutti gli impianti da monit
128. ura durante l installazione il funziona mento e la Manutenzione secondo le istruzioni del costruttore e CEI EN 62310 2 I edizione Sistemi statici di trasferimento STS Prescrizioni di compa tibilit elettromagnetica EMC La Norma tratta dei requisiti di compatibilit elettromagnetica dei sistemi statici di trasferimento STS con tensione fino a 1000 V c a per applicazioni Mono bi e trifasi ed intesi ad assicurare la continuit dell alimentazione del carico Mediante un trasferimento controllato con o senza inter ruzione da due o pi sorgenti in c a indipendenti La Norma specifica i limiti di emissione i metodi di prova ed i minimi livelli di prestazione e CEI EN 62310 3 1 edizione Sistemi statici di trasferimento STS Metodi di specifica delle prestazioni e prove La Norma si applica ai sistemi statici di trasferimento STS destinati ad assicurare la continuit dell alimentazione al carico Mediante la commutazione controllata automatica o Manuale da due o pi sorgenti in c a indipendenti Include informazioni circa l integrazione degli STS e dei loro accessori nella rete in c a le specifi che per i commutatori il loro controllo e le protezioni La Norma specifica le prescrizioni generali e di sicurezza e CEI EN 50171 1 edizione Sistemi di alimentazione centralizzata Questa Norma specifica le prescrizioni generali per i sistemi di alimentazione centralizzata indi pendente di apparecchiature
129. via per sistemi con ancora pi unit in parallelo anche se in verit sono limitati ad applicazioni particolari Una delle soluzioni percorribili per migliorare le prestazioni di una macchina in termini di effi cienza energetica costituita dall impiego di inverter basati sulla tecnologia a tre livelli Neutral Point Clamp NPC Va detto che questa tecnologia pi costosa ma consente di aumentare il rendimento della macchina rispetto all impiego di tecnologie precedenti e quindi ne deriva un consumo inferiore a parit di prestazioni Per meglio comprendere il Meccanismo in Fig 35 riportato lo schema di un UPS On Line a dop pia conversione la prima sezione trasforma la tensione in alternata di linea in una tensione in continua che a sua volta viene ritrasformata in una tensione in alternata adatta ad alimentare il carico La Maggior parte degli UPS utilizza nello stadio di uscita un inverter a semiponte per ottenere tale tensione Il numero dei livelli dell inverter rappresentato dai gradini di tensione misurati da un punto di riferimento tipicamente il punto di neutro Un inverter a due livelli quindi opera secondo la funzione indicata in Fig 36 Van Figura 35 Inverter a due livelli Figura 36 Funzionamento a due livelli di tensione Un inverter a tre livelli funziona invece secondo quanto mostrato nella figura 37 Come si pu notare i livelli di tensione sono in questo caso tre figura 38 j Val

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