Cómo calcular el tiempo de funcionamiento de la batería del SAI. Las luces parpadean. El zumbido de los racks de servidores se apaga. Por un segundo, todo queda en silencio. Y en ese silencio, sólo importa una pregunta: ¿De cuánto tiempo disponemos?
Conocer el tiempo de funcionamiento de su SAI no es sólo otra métrica de TI. Es la base de la continuidad de su negocio. Una suposición puede ser la diferencia entre un apagado limpio y una pérdida de datos catastrófica. Está protegiendo activos críticos, y esperar lo mejor no es una estrategia.
Esta guía está diseñada para sustituir esa esperanza por una cifra sólida. Trataremos los principales métodos para calcular el tiempo de funcionamiento, desde una rápida búsqueda en un gráfico hasta las fórmulas que utilizan los ingenieros. Y lo que es más importante, abordaremos los factores del mundo real que convierten una estimación sobre el papel en una cifra con la que se puede contar realmente cuando se va la luz.
batería lifepo4 12v 100ah
batería de iones de sodio 12v 100ah
Antes de calcular: Comprender las variables básicas
Antes de pasar a las matemáticas, tenemos que ponernos de acuerdo. Si dominas estos cinco términos, evitarás los errores más comunes y caros que veo sobre el terreno.
- Vatios (W) frente a voltios-amperios (VA): Esta es la principal fuente de confusión. Piense en VA como "potencia aparente", pero Watts es la "potencia real" que el equipo utiliza realmente. Su equipo funciona con vatios. Esto significa que todas tus matemáticas en tiempo de ejecución deben usar Watts. Es el error más común y fácil de evitar.
- Factor de potencia (FP): No es más que la relación que une los vatios y el VA (W = VA x PF). Los equipos informáticos modernos tienen un FP alto, normalmente de 0,9 a 1,0, pero tienes que utilizar el número correcto para tu equipo si quieres obtener resultados precisos.
- Tensión de la batería (V): Simple. La tensión nominal de la cadena de baterías de su SAI, casi siempre un múltiplo de 12 V (como 24 V, 48 V o 192 V).
- Capacidad de la batería (Ah - Amperios-hora): Esto le indica el almacenamiento de energía de una batería, pero en condiciones perfectas de laboratorio. Una batería de 100 Ah puede darte teóricamente 10 amperios durante 10 horas. Con la palabra "teóricamente" empiezan los problemas.
- Eficiencia del SAI: Un SAI convierte la energía de la batería de CC en CA. Ese proceso no es 100% eficiente. La energía siempre se pierde en forma de calor. La eficiencia de la mayoría de los sistemas de plomo-ácido es de 85-95%, mientras que un SAI moderno de iones de litio puede superar los 97%. Esa pérdida es un recorte directo de su tiempo de funcionamiento.
Método 1: La forma más rápida y sencilla (con los gráficos del fabricante)
Lo mejor para: Un presupuesto rápido y decente durante la planificación inicial del proyecto o para material de oficina estándar.
A veces sólo necesitas una cifra aproximada. Para un primer vistazo, las tablas de tiempo de ejecución que los fabricantes publican para sus modelos están bien.
He aquí cómo hacerlo:
- Encuentre su carga total en vatios: Suma los vatios de cada aparato. Si quieres una cifra real, utiliza un vatímetro enchufable. No hagas conjeturas.
- Identifique su modelo de SAI: Consigue el modelo exacto, como "Eaton 9PX 3000VA".
- Visite el sitio web del fabricante: Encuentra la página del producto y busca su "Gráfico de tiempo de ejecución" o "Gráfico de tiempo de ejecución".
- Encuentre su carga en el gráfico: Encuentra tu carga en el eje horizontal. Lee el tiempo de ejecución en el eje vertical.
Esto es rápido y específico para tu modelo. ¿La gran pega? Estas tablas presuponen baterías nuevas en una habitación fresca a 25 °C (77 °F). El mundo real no suele ser tan indulgente.
Lo mejor para: Administradores de sistemas y responsables de TI que necesitan documentar y defender un tiempo de ejecución específico.
Cuando necesitas una cifra concreta para un documento de diseño, algo que puedas respaldar, tienes que hacer tú mismo los cálculos.
Tiempo de funcionamiento (en horas) = (Ah de la batería × Tensión de la batería × Número de baterías × Eficiencia) / Carga (en vatios)
Ejemplo práctico paso a paso
Especificemos un SAI para un armario de red. Tiene dos 12V, 9Ah baterías internas. Seremos conservadores y supondremos Eficacia 90%. La carga es una constante 300 vatios.
- Calcule la potencia total de la batería (vatios-hora): 9 Ah × 12 V × 2 baterías = 216 Wh
- Tener en cuenta la eficiencia (potencia útil): 216 Wh × 0,90 = 194,4 Wh
- Calcular el tiempo de funcionamiento en horas: 194,4 Wh / 300 W = 0,648 horas
- Convertir a minutos: 0,648 horas × 60 = ~39 minutos
Resultado: Las matemáticas nos dan unos 39 minutos. Ese es nuestro punto de partida. El número de la hoja de especificaciones. Ahora, vamos a hablar de por qué ese número es incorrecto.
La perspectiva del experto: Teoría y realidad
La fórmula te da un número limpio. Pero la vida real siempre la va desgastando. He visto fracasar proyectos porque se planificaron para la cifra de la hoja de especificaciones, no para la real. Un profesional planifica la diferencia entre ambas. Los tres grandes factores que crean esa diferencia son la velocidad de descarga, la edad y la temperatura.
Factor 1: La velocidad de descarga (Ley de Peukert)
Cuanto más rápido se descarga una batería, menos energía total proporciona. El valor nominal de 100 Ah casi siempre se basa en una descarga muy lenta de 20 horas. Un SAI podría tener que descargar toda su carga en 15 minutos. A ese ritmo, una batería de plomo-ácido la capacidad efectiva puede disminuir en 50%. Esta es la principal razón por la que los cálculos en papel no coinciden con la realidad.
Factor 2: Edad y estado de salud de la batería (SOH - State of Health)
Las pilas son consumibles. Se agotan. Una batería estándar de plomo-ácido sellada (SLA) tiene una vida realista de 3-5 años. Al tercer año, puede que sólo conserve 70% de su carga original. Algunos sistemas de gestión (un BMS) pueden hacer un seguimiento de esto, pero para la mayoría de los sistemas, tienes que tener en cuenta la edad por ti mismo. No se puede ignorar.
Factor 3: Temperatura ambiente
Su entorno importa más de lo que cree. La temperatura ideal para las baterías SLA es de 25°C (77°F). Por cada 8°C (15°F) que superes esa temperatura, reducirás literalmente a la mitad la vida útil de la batería. Las temperaturas más frías también reducen temporalmente la capacidad disponible. La conclusión es sencilla: el calor acaba con estas baterías.
Estudio de caso en profundidad: La realidad de los 12V 100Ah
Escenario:
- Carga crítica: Un pequeño bastidor de servidor, que atrae una constante 500 vatios (W).
- Batería: Una norma Batería de plomo-ácido sellada (SLA) de 12 V y 100 Ah.
- Objetivo: Averigua cuál será el tiempo de ejecución real.
Paso 1: El cálculo idealizado (el error del principiante)
Mirando la etiqueta, las cuentas son fáciles.
- Energía teórica total (Wh): 100 Ah × 12 V = 1200 Wh
- Tiempo de ejecución teórico: 1200 Wh / 500 W = 2,4 horas, o 144 minutos. Conclusión: Un error peligroso. Alguien nuevo en esto esperaría casi dos horas y media.
Paso 2: El cálculo profesional (aplicar la realidad)
1. Ajuste la eficiencia del inversor del SAI: Supongamos que la eficiencia es de 90%.
- Consumo real de la batería: 500 W (Carga) / 0,90 (Rendimiento) = 556 W
- Tiempo de ejecución corregido: 1200 Wh / 556 W = 2,16 horas, o ~130 minutos. Reality Check #1: Acabamos de perder 14 minutos en la parte superior, sólo para alimentar el SAI.
2. Ajustar a la tasa de descarga (Ley de Peukert): Este es el gran problema del plomo-ácido.
- Corriente de descarga: 556 W / 12 V = 46,3 A
- Tasa de descarga (tasa C): 46,3 A / 100 Ah = 0,46C Ese valor nominal de 100 Ah es para un consumo mínimo de C/20 (5A). A una tasa mucho más alta de 0,46C, la batería de capacidad efectiva tanques, cayendo a tal vez 80% de su calificación.
- Capacidad efectiva de la batería: 100 Ah × 0,80 = 80 Ah
- Tiempo de ejecución basado en la capacidad efectiva: (80 Ah × 12 V) / 556 W = 960 Wh / 556 W = 1,72 horas, o bien ~103 minutos. Reality Check #2: La duración acaba de caer de 130 a 103 minutos. Aquí es donde la mayoría de la gente se quema.
3. Ajuste por edad y salud de la batería (SOH): Supongamos que la batería es 3 años y su salud se reduce a 75%.
- Capacidad efectiva final: 80 Ah (ajustado a la tasa) × 0,75 (SOH) = 60 Ah
- Final, True Tiempo de ejecución estimado: (60 Ah × 12 V) / 556 W = 720 Wh / 556 W = 1,29 horas, o bien ~77 minutos.
Conclusión del estudio de caso: Ese cálculo inicial de 144 minutos es ahora un 77 minutos. Si confiabas en la hoja de especificaciones, tus sistemas se estropearían mucho antes de lo esperado.
| Fase de cálculo | Factores considerados | Tiempo de ejecución (minutos) | Diferencia con la teoría |
|---|
| Teoría | Sólo especificaciones nominales | 144 | – |
| Ajustado 1 | + Eficiencia del SAI (90%) | 130 | -14 min |
| Ajustado 2 | + Tasa de descarga (Peukert's) | 103 | -41 min |
| Final Realista | + Edad de la batería (3 años) | 77 | -67 min (-47%) |
La alternativa moderna: ¿Y si utilizáramos una batería LiFePO₄ de 12,8 V y 100 Ah?
¿Qué ocurre si cambiamos la batería por una de litio fosfato de hierro? Las diferencias son notables.
- Eficiencia del SAI: Es mejor. Supongamos 95%. El consumo es ahora de 500 W / 0,95 = 526 W.
- Tasa de descarga: La química del LiFePO₄ es muy eficiente. No sufre realmente la Ley de Peukert. Su capacidad efectiva se mantiene cerca de 100%.
- Edad de la batería: Después de 3 años, un LiFePO₄ suele seguir siendo más de 95% salud.
- Capacidad efectiva final: 100 Ah × 0,95 = 95 Ah
- Final LiFePO₄ Runtime: (95 Ah × 12,8 V) / 526 W = 1216 Wh / 526 W = 2,31 horas, o bien ~139 minutos.
Comparación final:
- Batería SLA de 3 años: 77 minutos
- Batería LiFePO₄ de 3 años: 139 minutos La batería de litio ofrece casi el doble de autonomía. Pero igual de importante es que su rendimiento en el mundo real coincide con la hoja de especificaciones. Esa previsibilidad hace que la planificación sea mucho, mucho más fácil.
El estudio de caso lo deja claro: la química de la batería que elijas es tan importante como las matemáticas.
| Característica | Plomo-ácido sellado (SLA) | Iones de litio (LiFePO₄) | Iones de sodio (Na-ion) |
|---|
| Vida útil | 3-5 años | 8-10+ años | Más de 10 años (proyectado) |
| Temp. Tolerancia | Pobre (se degrada rápidamente >25°C) | Excelente (-10°C a 55°C) | Destacado (-20°C a 60°C) |
| Peso / Tamaño | Pesado / voluminoso | Ligero / Compacto (50% menos) | Moderado |
| Coste inicial | Bajo | Alta | Bajo-Medio (emergente) |
| Coste total (TCO) | Alta (debido a las sustituciones) | Bajo (menos sustituciones) | Muy bajo (proyectado) |
| Lo mejor para | Oficinas estándar climatizadas; proyectos sensibles al presupuesto. | TI crítica, computación de borde, entornos calientes, actualizaciones heredadasrequisitos de larga duración. | Lugares con temperaturas extremas, almacenamiento en red a gran escala (futuro uso de SAI). |
Cuatro escenarios reales: De estándar a mejorado
Con estos antecedentes, veamos algunas aplicaciones habituales.
Escenario 1: La oficina de la pequeña empresa
En este caso, el objetivo es conseguir 15 minutos de autonomía para un PC (200 W), un monitor (50 W) y un router (10 W), lo que da tiempo a que se apague correctamente. La carga total es 260 vatios. Un SAI de torre estándar con dos Baterías SLA de 12 V y 7 Ah (con un rendimiento de 88%) se calcula en unos 34 minutos. Pero eso es una batería nueva. Un número más realista, teniendo en cuenta la alta tasa de descarga, está más cerca de 20-25 minutos. Después de tres años, tendrás suerte si consigues 15. Esa es tu señal para reemplazarlos.
Escenario 2: El cierre de la red crítica (SLA con EBM)
Se necesitan 60 minutos para que los conmutadores centrales y un servidor den tiempo al generador a ponerse en marcha. La carga es un servidor (400 W) más conmutadores (150 W), para 550 vatios. Una buena opción es un SAI para montaje en bastidor con un módulo de batería externa, que le proporciona ocho Baterías SLA de 12 V y 9 Ah con un rendimiento de 92%. El cálculo sobre el papel da 87 minutos. Se trata de un buen diseño, ya que proporciona un colchón para los 60 minutos que necesitas, ya que las baterías SLA pierden capacidad a lo largo de su vida útil de 3 a 5 años.
Escenario 3: Actualización de sistemas heredados de gran valor
El problema: un SAI de montaje en bastidor crítico con un Batería 12V 100Ah SLA. La carga es 500W. Como hemos visto, su tiempo de ejecución real ha bajado a aproximadamente 77 minutosque ya no es suficiente. El objetivo es ampliar el tiempo de funcionamiento sin sustituir toda la costosa unidad.
La solución es una sustitución inmediata. Cambie el antiguo SLA por un moderno Batería Lifepo4 de 12,8 V y 100 Ah. El nuevo tiempo de ejecución fiable será de 139 minutos. Esta es la forma más inteligente de conseguir un aumento masivo de la fiabilidad. Usted aumenta actual en más de 80% con un solo cambio de componentes. Además, la nueva batería durará entre 8 y 10 años, lo que reducirá el mantenimiento y el coste total de propiedad (TCO).
Escenario 4: El nodo informático de borde industrial
El reto: 30 minutos de tiempo de funcionamiento fiable para un sistema de control en un almacén caluroso que alcanza los 40 °C (104 °F). La carga es un PC industrial y dispositivos de E/S, que suman un total de 1.000 toneladas. 400 vatios.
En este entorno, la única opción real es una SAI basado en LiFePO₄, tal vez con una sola Pack 48V, 20Ah (con un rendimiento de 97%). El cálculo da unos 140 minutos. En este caso, la vida útil de una batería SLA se acabaría en menos de dos años, y su rendimiento sería una apuesta arriesgada. El sistema de litio funcionará de forma fiable durante años, por lo que su mayor coste inicial es una inversión mucho más inteligente a largo plazo.
Conclusión
Éstas son las herramientas. Un gráfico del fabricante para echar un vistazo rápido, la fórmula para una planificación seria y los factores del mundo real para obtener una cifra con la que realmente se puede contar.
Comprender estas capas significa que puedes pasar de comprar simplemente una caja a crear una verdadera estrategia energética. Deje de esperar y empiece a planificar. Tanto si estás diseñando un nuevo sistema como actualizando el hardware existente, elegir la batería adecuada es la clave para conseguir un tiempo de funcionamiento predecible.
Cuando hay mucho en juego y "lo suficientemente cerca" no es una opción, se necesita una conversación más profunda. Si está diseñando para una aplicación crítica o necesita revitalizar su infraestructura, Contacto. nuestro equipo puede ayudarle a modelar una solución que ofrezca la fiabilidad que su empresa necesita, sea cual sea el entorno.