Calculadora De Ups Gratis Calcula En Segundos: herramienta para dimensionar UPS según carga y autonomía requerida.

En este artículo se explica funcionamiento, fórmulas, tablas, ejemplos, y cómo usar la calculadora paso a paso.

Visión general técnica de una calculadora de UPS

Una calculadora de UPS permite estimar potencia, capacidad de batería y autonomía para cargas específicas.

Incluye variables: potencia activa, factor de potencia, eficiencia del inversor, tensión y tiempo de respaldo.

Parámetros y convenciones utilizadas

Definimos unidades y símbolos para consistencia: V (voltaje), A (corriente), W (vatios), VA (volt-amperios), Ah (amperio-hora), t (tiempo en minutos u horas), η (eficiencia).

Usaremos tensión nominal del sistema (p. ej. 230 V o 120 V monofásico), factor de potencia típico (0.8–1.0) y pérdidas de conversión.

Variables principales

• P (W) — Potencia activa consumida por la carga.
• S (VA) — Potencia aparente: S = P / pf.
• pf — Factor de potencia de la carga (0.6–1.0), 0.8 típico para servidores.
• V (V) — Tensión nominal del sistema (120 V o 230 V).
• I (A) — Corriente de salida: I = S / V.
• Ah — Capacidad de batería en amperio-hora.
• Ebat (Wh) — Energía disponible de la batería: Ebat = Ah × Vbat × DOD.
• Vbat (V) — Tensión nominal del banco de baterías.
• DOD — Depth of discharge (proporción utilizable), típicamente 0.5–0.8 según tipo de batería.
• η (decimal) — Eficiencia global del sistema (0.85–0.98 según UPS e inversor).
• t (h) — Autonomía deseada en horas.

Fórmulas esenciales para dimensionar UPS

A continuación se presenta el conjunto completo de ecuaciones necesarias para calcular tamaño de UPS, baterías y tiempos de autonomía.

Las expresiones se muestran con marcado visual y se explican variables y valores típicos por cada término.

Descripción de valores típicos por variable

• pf: 0.6 (motores), 0.8 (equipos IT), 1.0 (resistivo)
• η_total: 0.85–0.98 (UPS on-line < 0.95 comunes)
• DOD: 0.5–0.8 (plomo-ácido 0.5 para longevidad; Li-ion 0.8)
• V_bat unitaria: 12 V (más común), 6 V (antiguas), 3.7 V celdas iones-litio
• Tiempo de autonomía objetivo: crítico (5–30 min), extendido (1–8 h)

Tablas de referencia responsivas con valores comunes

Las tablas siguientes agrupan combinaciones típicas de carga, UPS y bancos de baterías para selección rápida.

Diseñadas para lectura en escritorio y móviles, muestran P, S, corriente, Ah y número de baterías.

Nota: valores en tabla son ejemplos con η_total=0.9 y DOD=0.5 para baterías de plomo-ácido; ajustar para configuraciones concretas.

Diseño responsivo y accesible de la tabla

La tabla anterior está diseñada para adaptarse a pantallas reducidas con filas apiladas, etiquetas visibles y contraste adecuado.

Se recomiendan descripciones alternativas y encabezados claros para tecnologías de asistencia.

Ejemplos del mundo real — Caso 1: UPS para sala de servidores pequeña

Contexto: sala con 6 servidores, consumo total P = 3000 W, objetivo 30 minutos de respaldo.

Suposiciones: pf = 0.9, V_out = 230 V, η_total = 0.92, DOD = 0.5, banco de 48 V con baterías de 12 V, 100 Ah cada una.

Desarrollo paso a paso

1. Calcular potencia aparente: S = P / pf = 3000 / 0.9 = 3333 VA.
2. Corriente de salida: I_out = S / V_out = 3333 / 230 ≈ 14.49 A.
3. Energía requerida por carga: E_load = P × t = 3000 W × 0.5 h = 1500 Wh.
4. Energía requerida en batería considerando eficiencia: E_required_bat = 1500 / 0.92 ≈ 1630.4 Wh.
5. Ah necesarios en banco 48 V: Ah_bat = 1630.4 / 48 ≈ 33.96 Ah.
6. Considerando DOD=0.5, Ah_instalada = 33.96 / 0.5 = 67.92 Ah.
7. Si cada batería de 12 V tiene 100 Ah: en serie 4 unidades para 48 V; Ah por banco = 100 Ah; por lo tanto un banco 4×1 es suficiente (100 Ah > 67.92 Ah).
8. Margen de potencia: escoger UPS con S_rated ≥ 3333 VA × 1.25 ≈ 4166 VA, por lo que un UPS de 5 kVA monofásico con salida 230 V es apropiado.

Solución: UPS 5 kVA, banco 48 V compuesto por 4 baterías de 12 V × 100 Ah, tiempo estimado ≈ 30 minutos considerando pérdidas y envejecimiento.

Ejemplo del mundo real — Caso 2: UPS para estación crítica con autonomía extendida

Contexto: estación de comunicación con equipos mixtos P = 1500 W, autonomía requerida 4 horas.

Suposiciones: pf = 0.8, V_out = 230 V, η_total = 0.9, DOD = 0.8 (baterías Li-ion), banco de 48 V con módulos de 50 Ah.

Desarrollo detallado

1. S = P / pf = 1500 / 0.8 = 1875 VA.
2. I_out = S / V_out = 1875 / 230 ≈ 8.15 A.
3. E_load = P × t = 1500 × 4 = 6000 Wh.
4. E_required_bat = 6000 / 0.9 ≈ 6666.7 Wh.
5. Ah_bat (48 V) = 6666.7 / 48 ≈ 138.89 Ah.
6. Ah_instalada considerando DOD=0.8: Ah_instalada = 138.89 / 0.8 ≈ 173.61 Ah.
7. Si cada módulo es 50 Ah a 12 V, se requieren 4 en serie para 48 V con Ah = 50 Ah. Para obtener 174 Ah se necesitan n_paralelo = ceil(174 ÷ 50) = 4 bancos paralelos → configuración 4 (serie) × 4 (paralelo) = 16 baterías de 12 V × 50 Ah.
8. Verificar UPS: S_rated mínimo = 1875 × 1.25 ≈ 2343 VA → seleccionar UPS de 3 kVA o 5 kVA según expansión y picos.

Solución: banco 48 V con 16 módulos 12 V/50 Ah (4S × 4P), UPS 3–5 kVA, autonomía ≈ 4 h con margen operativo.

Consideraciones prácticas y factores de seguridad

Factores a comprobar: temperatura ambiente, curva de descarga de la batería, envejecimiento (capacidad degradada), mantenimiento y pruebas de carga.

Se recomienda incluir margen operativo 20–30%, protección de sobrecorriente, BMS para baterías Li-ion y control de temperatura.

Derating por temperatura

• Las baterías de lead-acid pierden capacidad con temperaturas >25 °C. Aplicar coeficiente de reducción por cada 10 °C.
• Para diseño, introducir corrección: Ah_corrected = Ah_instalada × f_temp, con f_temp < 1 según tabla del fabricante.

Tipos de UPS y su impacto en cálculos

• Off-line/standby: costos bajos, no para cargas críticas.
• Línea interactiva: mejor protección contra fluctuaciones, recomendado IT ligero.
• Online (double-conversion): mayor eficiencia en regulación, preferido para centros de datos; eficiencia típica 90–95%.

Análisis de compatibilidad de baterías y bancos

Selección de baterías debe considerar corriente de arranque, capacidad nominal, resistencia interna y vida útil (ciclos).

La conexión en serie incrementa tensión; en paralelo incrementa capacidad. Evitar mezclar baterías nuevas con usadas o de distinta capacidad/estado.

Integración con sistemas de gestión y monitorización

Un UPS debe integrarse con BMS y sistemas SCADA para alarmas, simulacros de corte y telemetría (SNMP, Modbus).

Registrar eventos, tendencias de carga y temperatura ayuda a ajustar dimensionamiento y planificación de mantenimiento.

Normativas y referencias técnicas

Normas aplicables y guías internacionales: IEC 62040 (normas para UPS), IEEE 450 (sizing de baterías estacionarias), IEC 61000 (compatibilidad electromagnética).

Referencias útiles: IEC 62040-3 (rendimiento y seguridad de UPS), IEEE 1184 (recomendaciones para respaldo de energía), guías del fabricante de baterías.

• IEC 62040 series — Requisitos y pruebas para UPS: https://www.iec.ch
• IEEE Power & Energy Society — Documentos y guías: https://www.ieee.org
• European Battery Alliance / recomendaciones de seguridad: https://www.eba.europa.eu

Recomendaciones de SEO y usabilidad para una calculadora web gratuita

Optimizar por palabras clave: "Calculadora UPS", "autonomía UPS", "dimensionar batería UPS", con versiones long-tail internacionales.

Incluir esquema estructurado, meta descriptions precisas, contenido técnico original y enlaces a normas para autoridad.

UX y accesibilidad

• Inputs claramente rotulados con unidades.
• Mensajes de error legibles y enfoque de teclado.
• Contraste suficiente y textos alternativos para tablas.

Extensión técnica: modelado térmico y envejecimiento

Modelado térmico ayuda a prever pérdidas y degradación: establecer perfiles de temperatura y ajustar capacidad efectiva.

Incluir estimación de ciclo de vida: Li-ion ~2000 ciclos al 80% DOD, plomo-ácido ~500 ciclos al 50% DOD.

Ejemplo de ajuste por envejecimiento

1. Si capacidad nominal es 100 Ah y degradación anual del 3%, después de 5 años: Ah_eff = 100 × (1 − 0.03)^5 ≈ 86.3 Ah.
2. Incluir este ajuste en Ah_instalada para garantizar autonomía a largo plazo.

Checklist práctico para implementación

1. Determinar P real y picos de arranque.
2. Seleccionar pf apropiado.
3. Decidir autonomía y tipo de batería (plomo, gel, Li-ion).
4. Calcular S, I, E_required_bat y Ah_instalada.
5. Seleccionar UPS con margen y verificar eficiencia.
6. Dimensionar banco de baterías en serie/paralelo.
7. Incluir margen por temperatura y envejecimiento.
8. Configurar monitoreo y pruebas periódicas.

Fuentes y lectura adicional

Para especificaciones detalladas y ejemplos de pruebas de conformidad consulte las normas IEC y guías del IEEE listadas arriba.

También revisar hojas de datos de fabricantes de baterías (p. ej. Saft, Exide, Panasonic) y fabricantes de UPS (APC, Eaton, Schneider Electric).