Speciale PRODOTTO
Gruppi statici
di continuità
Un’alimentazione elettrica sicura e continua è assolutamente indispensabile per i
macchinari in ambito ospedaliero e sanitario, dove i rischi connessi all’interruzione
o a una scarsa qualità dell’energia possono compromettere la continuità delle
attività e dei servizi.
Antonella Pirovano
L’
alimentazione elettrica erogata per permettere il funzionamento continuo dei
macchinari e delle apparecchiature medicali delle strutture ospedaliere deve
essere immune dai disturbi e dalle perturbazioni
della rete di distribuzione e non può in ogni caso
mancare per tutelare la salute e sicurezza dei pazienti. Tra le varie soluzioni mirate alla mitigazione
dei buchi di tensione e delle interruzioni, messe a
disposizione dalla moderna tecnologia, l’UPS statico rappresenta certamente la più diffusa e la più
versatile, in quanto applicabile su un’ampia gamma
di potenze.
I servizi da alimentare nelle strutture ospedaliere
sono numerosi e hanno differenti necessità, sia per
potenza erogata, sia per autonomia. Le applicazioni più critiche riguardano le sale operatorie e le
unità di cura intensiva a causa del contatto diretto
del paziente con apparecchiature elettriche e delle
sue particolari condizioni. Per le apparecchiature
usate nelle infermerie e nei laboratori di analisi
è importante poter disporre di un’alimentazione
elettrica continua così come deve essere continua
anche l’alimentazione elettrica del sistema IT per
potere proteggere i dati.
Il funzionamento
I gruppi statici di continuità, più comunemente noti
con l’acronimo anglosassone di UPS (Uninterruptible
Power Supply), sono apparecchiature che si usano per
mantenere costantemente alimentati elettricamente in
corrente alternata apparecchi elettrici. Si rivelano necessari laddove le apparecchiature elettriche non possono
in nessun caso rimanere senza corrente. Il gruppo statico di continuità è il sistema più semplice ed efficace
per neutralizzare le perturbazioni presenti nella rete
elettrica (variazioni di tensione, di frequenza e della
forma d’onda), garantendo qualità e continuità ai carichi
alimentati, qualunque siano le condizioni della rete di
alimentazione. Infatti queste macchine provvedono a stabilizzare perfettamente la tensione depurandola da ogni
perturbazione e, tramite una batteria di accumulatori,
forniscono tensione anche in caso di mancanza di rete,
con una autonomia in genere sufficiente per garantire la
sicurezza delle persone e dell’impianto. Il gruppo statico
di continuità è un apparecchio costituito da almeno tre
parti principali: un primo convertitore corrente alternata/
continua (convertitore AC) che converte la tensione alternata della rete elettrica in tensione continua, una batteria
o più batterie di accumulatori in cui viene immagazzinata
Rassegna - UPS
Il nuovo UPS B9600 da 400 a 800kVA a doppia
conversione on-line è uno dei primi modelli di alta
potenza a tecnologia Power Factor Control (PFC)
utilizzata dal raddrizzatore a IGBT, con conseguente
riduzione delle armoniche (THDi 3%) e fattore di
potenza unitario (0,99). È un prodotto ad alto rendimento ideale per l’alimentazione sicura
di impianti critici. L’intera gamma è
composta da unità compatte e ad
alta densità, configurabili in sistemi
di UPS in parallelo altamente affidabili e scalabili. Sia che si tratti di
sofisticati apparati di diagnostica
e di elaborazione clinica che di impianti con particolari prescrizioni
di sicurezza, le soluzioni UPS di
Borri consentono di operare in un
ambiente protetto dai disturbi di
alimentazione, disporre di una coerente
qualità diagnostica e di gestione clinica, garantire
nel tempo la vita dei macchinari.
(Borri)
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Gli UPS CAT basati sul sistema motore/generatore/volano raggiungono un’efficienza pari a circa il
97%, superando il 90-92% dei tradizionali accumulatori piombo-acido, grazie alla tecnologia che riunisce in un solo pezzo volano, rotore e generatore.
Un campo magnetico sostiene l’80% del peso del
volano riducendo gli attriti e permettendo di raggiungere alte velocità di rotazione; anche l’attrito con
l’aria all’interno del motore/generatore diminuisce,
grazie alle condizioni di vuoto parziale in cui ruota il
sistema. CAT UPS è ideale per proteggere carichi
Progettare per la Sanità - Novembre/Dicembre 2010
fino a 1500 KVA da
disturbi e interruzioni di alimentazione.
L’UPS è in grado
di fornire l’energia
elettrica nominale al
carico per un periodo
di 15 secondi, tempo
più che sufficiente per
l’avviamento del gruppo elettrogeno e realizzare così un sistema di continuità
e qualità assoluta.
(C.G.T.)
Chloride 80-NET di Emerson
Network Power, da 60 a 200 kVA,
è stato progettato per garantire
una potenza reale del 100% in
qualsiasi condizione operativa ed
è sviluppato sull’innovativa piattaforma MPR (Modular Power
Rack) che permette di avere importanti prestazioni tecniche, tutte
contemporaneamente presenti in
un unico UPS. Flessibile e sicuro,
è dotato di tecnologia a doppia
conversione IGBT che consente
da un lato l’ottimizzazione della
barriera protettiva per il carico,
assicurata dalla doppia conversione
tradizionale, e dall’altro la massima efficienza fornita dalla tecnologia interattiva digitale. La
riduzione dei costi energetici è data dall’architettura
“Trasformer free” (senza l’uso del trasformatore
e con totale isolamento galvanico come opzione
incorporata) e l’efficienza si mantiene su livelli di
eccellenza anche con carichi parziali.
(Chloride)
Datek Sistemi è tra le poche
aziende a produrre UPS per
il settore sanitario utilizzando
la tecnologia DISIC (Double
Isolation System con Intelligent
Control) ovvero con trasformatori d’isolamento galvanico, in
grado di salvaguardare l’utenza,
migliorare l’affidabilità di sistema e
la durata dell’UPS. La serie professionale DC.ISO rappresenta, per contenuto tecnologico, protezione e affidabilità, il massimo livello della
tecnologia degli UPS in ambito sanitario. A differenza
delle apparecchiature on-line per uffici, realizzate in
configurazione a neutro passante (TT), gli UPS di
Datek Sistemi sono configurabili in uno qualsiasi
dei sistemi d’uscita possibili, TT (per uffici), TN (per
sanità), IT (per sale operatorie). Il sistema prevede
anche di poter monitorare lo stato funzionale e i
parametri di lavoro dell’UPS via rete LAN.
(Datek Sistemi)
L’UPS Liebert NXe, disponibile nelle potenze 10,
15, 20 e 30 kVA, è dotato di tecnologia on-line
a doppia conversione, che controlla l’intero sistema di alimentazione attraverso Digital Signal
Processors (DSP), processori che elaborano in
tempo reale tutte le sollecitazioni provenienti dai
carichi e dalla rete. Per annullare eventuali criticità
Novembre/Dicembre 2010 - Progettare per la
Sanità
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l’energia fornita dal primo convertitore, un secondo convertitore continua/alternata o inverter (invertitore CA) che
prelevando energia in caso di mancanza di rete elettrica,
fornisce corrente al carico collegato.
Il convertitore AC è costituito da un raddrizzatore (dispositivo che serve a raddrizzare un segnale bipolare e
quindi a trasformarlo in un segnale unipolare) che riceve
l’alimentazione dalla rete in corrente alternata monofase
o trifase e la converte in corrente continua per alimentare l’invertitore CA e mantenere in carica la batteria di
accumulatori.
La batteria provvede ad alimentare l’invertitore CA in
mancanza della normale rete di alimentazione. Per avere
autonomie più lunghe e maggiore potenza bisogna disporre di più serie di batterie in parallelo, in maniera da
aumentare la capacità di immagazzinamento di energia.
Le batterie che si usano con i gruppi statici di continuità sono le cosiddette batterie a ciclo profondo, che, a
differenza delle batterie al piombo comuni, sopportano
molti cicli di scarica profondi. La batteria di accumulatori
viene normalmente fornita insieme all’UPS e installata
nello stesso armadio.
Il convertitore CA o inverter è controllato da un microprocessore che genera una tensione alternata con forma
d’onda sinusoidale perfettamente filtrata in tensione e
frequenza per l’alimentazione dei carichi privilegiati.
Nelle versioni moderne di UPS, tutti i principali blocchi
(raddrizzatore, carica batterie e inverter) sono equipaggiati
con IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), un dispositivo usato per commutare alte tensioni e alte correnti
che ha permesso di ottenere un miglioramento delle
prestazioni, soprattutto del raddrizzatore.
Il gruppo di continuità è normalmente completato da
un by-pass automatico, di solito un commutatore statico
che in caso di sovraccarichi o guasti all’UPS trasferisce il
carico sulla rete di riserva, e da un bypass manuale che
consente l’isolamento completo del gruppo per le operazioni di manutenzione. Agli UPS utilizzati nelle strutture
ospedaliere, qualunque siano le loro caratteristiche, viene
spesso richiesto di rispondere alle esigenze di flessibilità,
risparmio energetico, ridotte dimensioni e possibilità di
servizi di manutenzione e controllo anche da remoto.
Le tipologie
Sono state sviluppate numerose configurazioni di UPS
in relazione alle specifiche esigenze dei clienti e alla qualità di alimentazione richiesta dai diversi tipi di carichi.
Alla classificazione dei gruppi di continuità in base alle
prestazioni, stabilita nella norma CEI EN 50091-3 e
riportata nella più recente norma CEI EN 62040-3,
corrispondono tre famiglie di prodotti in funzione delle
tipologie interne adottate: passive stand-by (passivo di
riserva), line interactive (interattivo), double conversion (doppia conversione on-line). Nella configurazione
stand-by in condizioni normali il carico viene alimentato
direttamente dalla rete tramite il commutatore by-pass
dell’UPS. Contemporaneamente viene alimentato dalla
rete il caricabatterie che mantiene gli accumulatori al
massimo livello di carica. Quando la rete di alimentazione
non rientra nei limiti di tolleranza ammessi dall’UPS il
funzionamento viene commutato sull’inverter che funziona
alimentato dalla batteria tramite un commutatore di bypass. Il sistema garantisce l’alimentazione del carico sino
all’esaurimento della batteria o al ritorno della tensione di
alimentazione di ingresso. Questo tipo di UPS, conosciuto
anche con il nome di “soccorritore”, trova usualmente
impiego in apparecchiature di bassa potenza e con utenze
non troppo delicate; l’onda viene sintetizzata solo qualche
millisecondo dopo il black-out, creando quindi un piccolo
“buco” di tensione in uscita durante il quale il carico non
viene alimentato.
La configurazione UPS con funzionamento interattivo
prevede che l’inverter sia posto in parallelo alla linea di
alimentazione e si faccia carico della stabilizzazione della
tensione di uscita e della carica delle batterie. Quando la
tensione di alimentazione non rientra nelle tolleranze ammesse dall’UPS oppure si verifica un black-out, l’inverter
e la batteria garantiscono un’alimentazione ininterrotta
del carico. Il carico viene alimentato dalla batteria sino al
suo esaurimento o al ritorno della rete di alimentazione
entro le tolleranze ammesse dall’UPS. Questa applicazione
trova un impiego piuttosto limitato perché la frequenza
di uscita non è regolata e dipende pertanto da quella di
ingresso. Gli UPS a doppia conversione (applicazione
nota anche come “on-line”) costituiscono veri e propri
generatori elettrici completamente svincolati dalla rete di
alimentazione a monte. In questa configurazione il carico
viene sempre alimentato dall’inverter a tensione regolata, a
sua volta alimentato dalla batterie di accumulatori. Pertanto
il sistema è immune da tutti i disturbi, potenzialmente
dannosi, della tensione in ingresso, sia nel funzionamento
con l’alimentazione dalla rete che nei casi di mancanza
di questa (black-out). Gli UPS a doppia conversione
sono di impiego comune per i vantaggi che comportano
e vengono utilizzati per le applicazioni critiche e nei casi
di potenza elevata.
Per l’immagine di apertura
si ringrazia Datex System.
Rassegna - UPS
contemporaneamente provvede alla ricarica delle
batterie. Tutti gli apparati sono protetti contro sovraccarichi e corto circuiti. Dispongono, inoltre, di
filtro di rete anti disturbo, contatto di emergenza
EPO, segnalazioni ottiche ed acustiche di tutte le
funzioni operative e delle condizioni di anomalia,
display LCD a pannello, porta seriale 232 adatta
al telecontrollo e telediagnosi.
(Entrade)
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presenti nell’alimentazione elettrica, Liebert NXe,
come tutti gli UPS della gamma, è fornito di un
raddrizzatore a IGBT che assicura una bassissima
reiezione armonica verso rete (al di sotto del 3%)
e che permette all’UPS di non creare interferenze
con altre strumentazioni connesse a monte dell’impianto e sensibili ai disturbi. In fase di erogazione
dell’energia, l’inverter a IGBT gestisce in maniera
ottimale anche carichi critici completamente sbilanciati e non lineari.
(Emerson Network Power)
I Gruppi di Continuità della Serie EXC Plus sono
stati studiati per poter lavorare in ambienti con
esigenze di affidabilità assai rigide fornendo
un’alimentazione ininterrotta e stabilizzata. Si tratta di apparati on-line a doppia
conversione muniti di by-pass statico automatico e di by-pass elettromeccanico
di servizio che permette di operare sul
gruppo senza privare il carico della sua alimentazione. La loro struttura è composta
da un convertitore in ingresso AC/DC che
alimenta un inverter monofase o trifase e
I nuovi UPS della serie
Professional Plus modello M/M da 5 a 15
KVA e modello T/M con
potenze da 8 a 20KVA
sono entrambi dotati
di tecnologia on-line a
doppia conversione con
tempo di intervento zero. Dedicati al collegamento
di utenze sensibili e vitali, quali
apparecchiature elettromedicali, scientifiche e di laboratorio, sono validissimi anche per applicazioni in
ambito Information Technology e telecomunicazioni.
Gli UPS della serie Professional Plus M/M e T/M
forniscono una tensione rigenerata e perfettamente
sinusoidale, filtrata e stabilizzata in tensione, forma
e frequenza; dispongono inoltre di filtri in ingresso
e in uscita che aumentano l’immunità dei carichi ai
disturbi di rete. L’ampia tolleranza alle variazioni di
tensione in ingresso fa sì che i Professional Plus
trovino applicazione anche in zone con alimentazione di rete precaria.
(Eurogroup)
Progettare per la Sanità - Novembre/Dicembre 2010
Fiamm ha sviluppato una gamma di batterie rivolte al mondo UPS denominata
FLB, che si caratterizza per una vita attesa di oltre dieci anni, alte performance e
un’elevatissima attenzione alla sicurezza
di esercizio. I contenitori sono tutti in
ABS FV0 non propaganti la fiamma per
la massima sicurezza in caso di incendio
del locale dove le batterie sono contenute. Ogni monoblocco può essere dotato
del sistema “RVS” (Remote Venting System) che
è in grado di convogliare in luogo sicuro qualunque
emissione di idrogeno potenzialmente pericolosa.
Le batterie FLB garantiscono oltre che una protezione totale in caso di incendio, anche la possibilità
di trasporto in luogo sicuro delle emissioni gassose.
Queste caratteristiche ne fanno un prodotto ideale
per l’utilizzo in applicazioni molto critiche come i
sistemi di continuità di una struttura sanitaria.
(Fiamm)
MUST AC è una soluzione per diminuire i costi di allestimento e di gestione
dei piccoli e medi Data Center. È una
soluzione modulare in uno o più armadi,
che prevedono al loro interno lo spazio
per le apparecchiature del server, gli
UPS e le batterie per l’alimentazione
privilegiata, i moduli di raffreddamento
dell’aria, le apparecchiature di controllo
e misura normalmente a supporto quali
dispositivi di rilevazione fumi, chiusure di sicurezza,
controllo locale e a distanza. Il primo vantaggio di
usare MUST AC è il risparmio di spazi e costi di
infrastrutture poiché non è necessario dedicare un
locale attrezzato al Data Center. Il secondo è dato
dalla semplicità impiantistica che ne deriva; infatti,
essendo tutte le apparecchiature già montate e
collaudate in fabbrica, è necessario collegare solo
gli armadi in loco con le unità di scambio termico
esterne.
(G-Tec Europe)
Il Gruppo K.E.R.T. offre una vasta gamma
di UPS trifase con potenze standard da
10 a 100 KVA e superiori. Si tratta di
UPS compatti ed affidabili che garantiscono una costante quantità di energia ed
elevata qualità. Sono infatti realizzati con
tecnologia on-line doppia conversione
e forniscono un’eccellente tensione di
uscita adatta alle apparecchiature più esigenti. Sono ideali per tutte le applicazioni
critiche come nelle strutture ospedaliere.
La possibilità di installazione in parallelo ridondante, i moduli di potenza e le batterie
in cassetti estraibili, permettono eventuali interventi
di manutenzione senza interruzioni di energia. Il
monitoraggio è predisposto sia in locale, con il pannello LCD, sia da remoto, via web. Le autonomie
standard da 10 a 100 minuti sono espandibili con
l’aggiunta di batterie esterne.
(K.E.R.T.)
Gli UPS della serie Futura sono pensati per assicurare una protezione assoluta dai disturbi di rete. La
serie Futura rappresenta il top della qualità e della
tecnologia, accumulate da Layer Electronics in
più di quarant’anni di esperienza
nel settore della stabilizzazione e
conversione statica dell’energia.
A sette anni dalla messa in commercio, gli UPS della serie Futura
hanno dimostrato grande affidabilità e robustezza, diventando
il prodotto di punta e trovando
applicazione nelle più disparate
situazioni, sia civili che militari. La
serie Futura è disponibile nella versione con uscita
monofase da 5 kVA a 32 kVA (disponibile anche
con ingresso trifase), con uscita trifase da 10 kVA a
1600 kVA. L’autonomia è su richiesta del cliente.
(Layer Electronics)
La serie Multi Plus è disponibile nei modelli 10,
12, 15, 20 kVA ingresso trifase/monofase e uscita trifase, e 10, 12, 15, 20, 30, 40, 100 e 120
kVA ingresso e uscita trifase, con tecnologia on
line doppia conversione. Multi Plus grazie alla
tecnologia a tre livelli Neutral Point Clamp (NPC)
consente un rendimento superiore e consumo
inferiore rispetto alle tecnologie precedenti. Multi
Plus ha una distorsione della corrente di ingresso
inferiore al 3%, mentre il fattore di potenza in ingresso 0,99, assolve alla funzione di filtro in quanto
elimina le componenti armoniche; il rendimento
raggiunge il 96,5% on-line Mode e 99% in Smart
Mode offrendo prestazioni ottimali e al contempo
consumando una minor quantità di energia. Multi
Plus può funzionare in modalità on-line, ECO, Smart
Active e Stand By Off, oltre che come convertitore
di frequenza.
(Riello UPS)
L’UPS Masterys IP+ può essere installato in ambienti gravosi ed essere esposto a polveri conduttive e ad acqua in
caduta verticale, in quanto possiede un
IP 31 di serie, a pieno carico, e possibilità fino a IP52. Anche la ventilazione
è stata pensata per un contesto industriale: con percorsi e posizioni tali da
minimizzare il rischio legato a eventuali
polveri in ingresso. La gamma di potenza di Masterys IP+ va da 10-80 kVA
per i modelli trifase e da 10-60 kVA per
quelli monofase con potenza scalabile e possibilità
di utilizzare fino a 6 unità in parallelo. In ogni caso
i vari modelli gestiscono perfettamente carichi
sbilanciati e non lineari monofase. In ingresso il
contenuto armonico inferiore al 3% e fattore di
potenza superiore a 0,99 garantiscono un ottimo
funzionamento del gruppo elettrogeno.
(Socomec)
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