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DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS
Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI
Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN
Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para-
construir-un-datacenter
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DIEZ ASPECTOS FUNDAMENTALES A TENER EN CUENTA PARA CONSTRUIR UN
DATACENTER
Por Julián Di Nanno, director de DCE Ingeniería
23 March 2012 por Virginia Toledo - datacenterdynamics
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Es realmente muy difícil resumir, en sólo 10 pasos, algo tan complejo como la construcción de
un centro de cómputos. El primer hito fundamental es una buena planificación, que incluye un
sin número de actividades que confluyen en la obtención de un proyecto de construcción.
El armado del proyecto es válido para un diseño nuevo o una remodelación, no importa su
tamaño ni el nivel de disponibilidad de servicios que se le quiera dar al proyecto (Tier); el
secreto del éxito está en prever cada una de las tareas e inversiones que se realicen.
Por más que hoy no se pretenda obtener una certificación del datacenter, es fundamental que
su diseño se base en las normas nacionales e internacionales de construcción como TIA, EIA,
NFPA, USGBC, RoHS, ASHRAE, NFPA, ANSI, IRAM, IEC, IEEE, CENELEC, AEA, ICREA,
Uptime Institute y BICSI.
Como consejo final para este primer ítem de planificación y proyecto es recomendable que
sea realizado por especialistas, que su tarea diaria sea la de construir datacenters, ya que
estarán familiarizados con la aplicación de las normas y asegurarán el éxito del proyecto.
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Los 10 aspectos fundamentales a tener en cuenta:
1.- Tipo de datacenter a construir. Aquí tomaremos como base la norma ANSI/TIA-942 que
divide a los datacenter en 4 Tiers. Esta norma es muy completa y establece las características
y niveles de redundancia que deben poseer cada uno de los Tier en aspectos fundamentales
como aspectos eléctricos, termomecánicos, edilicios, cableado y comunicaciones entre otros.
En esta etapa, debemos determinar a qué nivel de redundancia pretendemos llevar el centro
de datos y cuánto tiempo de inactividad estamos dispuestos a tolerar. Un punto fundamental
para decidir el nivel del datacenter es cuánto representa en términos económicos para el
negocio una caída del procesamiento; dicho número nos ayudará a establecer el nivel de
inversión y redundancia a proyectar.
2.- Equipamiento informático a instalar, presente y futuro. En esta etapa, debemos tener
muy en claro cuáles serán los equipos que se instalarán dentro del datacenter, entre
servidores, storage, librerías de backup, switches de core, etc.
Es un error muy común calcular el consumo eléctrico sumando directamente lo que marca el
manual de cada equipo e indica el fabricante, por lo general éstas indicaciones corresponden
a la máxima configuración y carga del equipo en sus picos de arranque y en situaciones
de extrema exigencia, si solo tomamos esto para dimensionar el consumo eléctrico
seguramente sobredimensionemos la potencia.
El paso correcto sería poder medir el consumo eléctrico directamente con una pinza
amperométrica en cada rack u obtener este dato si tenemos instalados medidores de
consumos en los tableros o en las unidades de distribución de energía individuales o
cuadros eléctricos que permitan obtener el consumo real.
Para las proyecciones de los nuevos racks en donde no tenemos claro que equipos
instalaremos estamos en la actualidad calculando un consumo entre 5Kw y 7Kw.
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Lo importante de este punto es armar un sistema de energía que sea escalable y flexible,
que si en poco tiempo instalamos un rack en donde el consumo real esté en 10Kw y nosotros
previmos 7Kw, rápidamente podamos adaptar la instalación sin necesidad de costosas
modificaciones o desechando las obras que se hicieron en el pasado y haciendo todo de
nuevo.
Distribución del consumo de energía en el data center
3.- Cálculo de refrigeración. En la actualidad, esta etapa es uno de los pasos más complejos
y delicados de diseñar. Equipos con elevados consumos de energía, gran disipación de calor,
horas pico de procesamiento y dificultades de instalación de los sistemas termomecánicos
son algunos de los desafíos con los que nos cruzamos durante el diseño.
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Tenemos diversas topologías para refrigerar un centro de cómputos, dentro de las cuales se
destacan:
Los sistemas de refrigeración perimetral que inyectan aire por debajo del piso técnico, los de
refrigeración por hilera que extraen el calor de los pasillos calientes e inyectan frio por delante
de los racks, los de enfriamiento por rack que inyectan el aire frio desde la parte superior del
rack, o los sistemas que simplemente prevén la inyección de aire frio en toda la sala. Lo
importante es poder armar un sistema flexible y escalable que permita refrigerar las
necesidades actuales y soportar las posibles exigencias a futuro.
Deberemos también establecer el nivel de redundancia deseado, si será agregando
equipamiento de backup para la inyección de aire bajo piso, o logrando una redundancia N+1
en las filas más críticas del datacenter si optamos por una refrigeración por hilera.
El mayor consejo que podemos dar es el de armar distintas zonas dentro del data center, ya
sea que armemos un centro de datos con varias hileras o por el contrario en una sola fila,
deberíamos prever zonas para alta densidad donde podamos instalar un consumos de 7Kw o
superiores y otras con 2Kw o 3Kw de consumo por rack, como por ejemplo para
comunicaciones.
Los sistemas de refrigeración son los que se llevan la mayor parte del consumo eléctrico de
un data center, como se ve en el gráfico 1, diversos estudios afirman que el 38% del consumo
eléctrico del data center es consumido por el sistema de refrigeración, basándonos en este
dato resulta relevante el tipo de tecnología que seleccionemos para refrigerar, ya que nos
encontramos frente al principal ítem en donde podemos realizar la optimización del ahorra de
energía.
Una vez seleccionada la topología de refrigeración debemos elegir con que tecnología
refrigeraremos, hay varios métodos, hoy aquí solo mencionaremos el de expansión directa y el
de chilled water, que son los más aplicables a nuestro mercado latinoamericano.
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Sistema de agua enfriada
De ambas alternativas, la más utilizada en la actualidad es la de expansión directa que
presenta ventajas de instalación con respecto al sistema de chilled water.
La decisión de elección de un sistema u otro dependerá mucho de la proyección de
crecimiento del consumo de energía, para los centros de datos con consumos de energía
elevados es recomendable la instalación de sistemas de chilled water, ya que en el tiempo
termina siendo más eficiente y económica la refrigeración por agua helada. Aquí deberemos
vencer el mito de ‘agua en el data center’, que logrando instalaciones profesionales, seguras y
bien diseñadas no debería generar ningún inconveniente adicional la adopción de este
sistema.
Por último, debemos asegurarnos que los sistemas de refrigeración contemplen un control
permanente de la temperatura y humedad del ambiente y tengan incorporado ventiladores de
velocidad variable que inyecten frio y flujo de aire de acuerdo a las necesidades que se
plantean a lo largo del día. Este método nos permitirá optimizar el consumo de energía.
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Mapa térmico de un centro de datos
4.- Cálculo de potencia requerida. Definidos los principales componentes, como el sistema
de refrigeración y la potencia deseada por rack, procedemos a calcular el resto de los
consumos del centro de cómputos. Cabe aclarar que, al asignar un consumo por rack, aquí
están incluidos los consumos de servers, storage y comunicaciones. Nos quedaría
dimensionar iluminación, refrigeración de confort, sistemas de extracción de aire, bombas
de extracción de agua si las hubiera o sistemas de detección y extinción de incendios.
Aquí estimaremos la potencia total de la UPS, que como venimos destacando no es
necesario que al inicio instalamos la potencia total requerida en los próximos 5 o 10 años, sino
que de acuerdo al plan de crecimiento e inversiones lo ideal sería armar un sistema modular y
escalable que vaya creciendo a medida que lo hace el negocio.
Es fundamental establecer el nivel de redundancia eléctrica requerido, podremos pensar en
sistemas N, N+1 o 2N+1, con esta definición terminaremos de diseñar el sistema eléctrico,
podrá implicar que lleguemos a alimentar cada rack con doble acometida eléctrica de
distintos tableros y distintas UPS, o un sistema más simple con una sola alimentación y
una UPS, aunque esta última opción elevará la probabilidad de fallas del sistema.
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Una vez establecida la potencia total requerida debemos cotejar la disponibilidad de la misma,
ya sea dentro del edificio en el cual se emplazará el datacenter o la disponibilidad directa de
la compañía eléctrica en el caso de mayores consumos.
Por último el sistema de energía deberá prever la instalación de un grupo generador (equipo
ELECTRÓGENO O PLANTA ELÉCTRICA) que actúe en los casos que la compañía eléctrica
interrumpa el servicio, el mismo deberá posibilitar que el 100% del data center pueda
funcionar y ser abastecido por el generador.
La norma TIA942 establece para los data center Tier 4 que la generación de emergencia debe
ser concebida con la instalación de 2 grupos generadores que cada uno por si solo pueda
abastecer en 100% de la potencia requerida.
5.- Conectividad. Independientemente del tamaño del centro de datos debemos pensar como
estarán conectados e integrados a la red los servidores, storage o cualquier dispositivo que
instalaremos en cada rack. Existe la posibilidad de instalar y dejar previsto en los racks una
cantidad determinada de cables de cobre y/o fibras que confluyan todos al área de
comunicaciones del data center, en la cual se encontrarán instalados los switches que nos
proveerán de conectividad.
El sistema opuesto al descripto anteriormente prevé la instalación de switches individuales
por rack y éstos conectados por fibra o cobre al switch principal. La elección de una u otra
topología dependerá del tipo y cantidad de dispositivos que instalemos, requerimientos en
cuanto a velocidad, performance y características de crecimiento.
6.- Layout y espacios requeridos. Con todas las definiciones y premisas que hemos
establecido en los puntos anteriores, estamos en condiciones de establecer el layout del
centro de datos con los espacios y salas que necesitaremos.
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Si aspiramos estrictamente a cumplir con las normas deberíamos pensar en armar un
espacio exclusivo para el alojamiento de los racks de servidores, un espacio diferente para
los de comunicaciones, otro para la sala de UPS, uno para la sala de tableros, un espacio
previo a la sala de servidores para el desembalaje y preparación de equipos, sala para el
ingreso de los carriers de comunicaciones, y una sala de operadores y monitoreo.
Si nos adaptamos a un mercado latinoamericano donde los espacios son más reducidos y a
proyectos de menor envergadura podemos unificar en un mismo espacio los racks de
servidores y comunicaciones, y en algunos casos las UPS pueden también instalarse dentro
de la fila de racks.
En otra alternativa las UPS y sala de tableros pueden instalarse en un mismo espacio,
permitiendo concentrar así todo lo referente a energía en la misma sala.
Con respecto a la distribución de la sala de servidores, es de suma importancia establecer el
concepto de pasillos fríos y calientes, de esta forma se evita las mezclas de los distintos
aires, (fríos y calientes), permitiendo una mejor refrigeración y eficiencia.
Layout de un centro de datos
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7.- Elección del Lugar. Establecidas las medidas mínimas requeridas, debemos seleccionar
el lugar de emplazamiento que dependerá del nivel seleccionado.
La norma ANSI/TIA-942, por ejemplo, establece para un Tier4 la utilización de un edificio en
forma exclusiva destinado al datacenter. Si pensamos en un Tier2 o Tier3, se establecen
distintas normas de seguridad y requerimientos que pueden ser cumplimentadas en edificios
prexistentes.
Cuando nos encontramos frente a la remodelación de un centro de cómputos ya existente y en
funcionamiento, debemos evaluar seriamente si es más conveniente la construcción de una
sala nueva en un lugar diferente, ya que en las remodelaciones se deberá trabajar, por lo
general sin interrumpir las operaciones, con muy poca ‘ventana’ de corte de energía y con el
riesgo de provocar alguna interrupción involuntaria del servicio durante la obra. Esta ecuación
muchas veces nos orienta al armado de un nuevo datacenter y la posterior migración de los
equipos de procesamiento.
Es fundamental acercarnos a cumplir con los 1200Kg por metro cuadrado que solicita la
norma en cuestión de la resistencia de la losa del datacenter. En la actualidad, equipos de
UPS, racks de servidores y storage están superando los 1000Kg de peso en una superficie de
0,60 m2 que ocupa un rack.
8.- Sistemas de control y seguridad. Para resguardar el valor patrimonial y, aún más
importante, el valor de los datos, debemos establecer sistemas de control y seguridad que
protejan al datacenter. Sistemas de detección y extinción de incendios, cámaras de
seguridad, controles de acceso a salas, control de acceso a nivel de racks, detección de
fluidos, control de temperatura y humedad, BMS, etc, son algunos de los ítems a tener en
cuenta para lograr el nivel de seguridad adecuado del edificio.
9.- Valorización del Proyecto y Presupuesto. Una vez definidos los puntos anteriores,
procedemos a la valorización total del proyecto, en donde estimamos el valor de construcción,
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provisión e instalación de cada componente definido, estableciendo y valorizando por cada
ítem distintas alternativas.
En esta valorización, no sólo es importante determinar el valor actual de construcción, sino el
valor futuro de mantenimiento, ya sea el costo del mantenimiento preventivo, correctivo o el
consumo eléctrico, de esta ecuación saldrá la alternativa más conveniente a adoptar.
Con la estimación de los valores de construcción establecidos, debemos cotejarlos con el
presupuesto asignado a la obra. Por lo general, las primeras comparaciones siempre arrojan
un valor superior de obra al presupuesto asignado para el proyecto. De ser así, debemos ir
repasando y ajustando al presupuesto cada uno de los puntos mencionados en este artículo
de manera de llegar al presupuesto establecido sin resignar prestaciones y niveles de
confiabilidad. En ciertas obras, hemos tenido que ajustar el proyecto y los costos más de 15
veces para lograr el mejor proyecto de acuerdo al presupuesto asignado.
10.- Confección del Proyecto Final de Construcción. El proyecto final de construcción debe
contener la ingeniería de detalle que establezca los parámetros y condiciones con las que
deberán cotizar los oferentes las distintas alternativas solicitadas.
Debe estar acompañado, no sólo con una descripción técnica del equipamiento, sino con
planos de construcción civil, tendido de cañerías y bandejas, layout de salas, diseño unifilar
y topográfico de tableros, planos termomecánicos, disposición de cámaras y puntos de
control, detalle de sistemas de incendios, y todos aquellos planos que faciliten el correcto
entendimiento de la obra en cuestión.
Debe contemplarse la mayor cantidad de detalles posibles con el fin de evitar olvidos o
adicionales de obra que surjan por la no especificación de algún parámetro.
Conclusión:
La experiencia nos indica que todos los factores que hemos mencionado deben ser analizados
y vistos en conjunto, deben conformar un único proyecto que contemple la situación actual y
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un esquema futuro de crecimiento, permitiéndonos de esta manera asegurar la inversión inicial
y que sea perdurable en el tiempo.
No pretendemos que con éste articulo el lector pueda construir un datacenter, ya que faltan
innumerables ítems a considerar, pero sí establecer una base mínima de requerimientos que
deben ser tenidos en cuenta a la hora de remodelar o construir un nuevo datacenter.
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ATERRAMIENTO PARA DATA CENTER
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https://www.google.com.co/search?q=TOPOLOG%C3%8DA+UPS+2N&espv=2&biw=1242&bih=567&tbm=isch&tbo=u&sour
ce=univ&sa=X&ved=0CE4QsARqFQoTCPOxsoKY_8cCFcmWHgod_BALFQ&dpr=1.1#tbm=isch&tbs=rimg%3ACVfx0QyD8
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CONFGURACIÓN DE UPS PARALELO REDUNDANTE
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Norma TIA 942
http://es.slideshare.net/PatrickEspi/estndar-tia-942?related=2
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https://www.google.com.co/search?q=TOPOLOG%C3%8DA+UPS+2N&espv=2&biw=1242&bih=567&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa
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IEEE EN REDES
IEEE 802 es un estudio de estándares elaborado por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y
Electrónicos (IEEE) que actúa sobre Redes de Ordenadores. Concretamente y según su propia
definición sobre redes de área local (RAL, en inglés LAN) y redes de área metropolitana (MAN en
inglés). También se usa el nombre IEEE 802 para referirse a los estándares que proponen,
algunos de los cuales son muy conocidos: Ethernet (IEEE 802.3), o Wi-Fi (IEEE 802.11). Está,
incluso, intentando estandarizar Bluetooth en el 802.15 (IEEE 802.15).
Se centra en definir los niveles más bajos (según el modelo de referencia OSI o sobre cualquier
otro modelo). Concretamente subdivide el segundo nivel, el de enlace, en dos subniveles: El de
Enlace Lógico (LLC), recogido en 802.2, y el de Control de Acceso al Medio (MAC), subcapa de la
capa de Enlace Lógico. El resto de los estándares actúan tanto en el Nivel Físico, como en el
subnivel de Control de Acceso al Medio...
MAS INFORMACIÓN: http://es.wikipedia.org/wiki/IEEE_802
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ELECTRIFICACIÓN PARA DATA CENTERS
http://constructorelectrico.com/electrificacion-para-data-centers/
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Los centros de datos son una realidad para cualquier empresa del mundo. Una buena
instalación eléctrica debe permitir que sus servicios se mantengan disponibles de manera
continua, pues una breve interrupción puede acarrear pérdidas económicas incalculables. El
cálculo y el diseño empleados para el suministro eléctrico están obligados a garantizar eficacia,
consistencia y, por supuesto, un consumo energético adecuado.
Por Christopher García.
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ENFASIS
El auge de este tipo de sitios está íntimamente ligado con el “boom” del internet –finales de la
década de 1990–, cuando las compañías de servicios virtuales, correo electrónico y
almacenamiento de datos en nubes informáticas comenzaron a posicionarse como un elemento
cotidiano de las labores individuales y empresariales.
Conforme las tecnologías se desarrollan y la demanda de servicios informáticos crece, la necesidad
de los centros de datos se vuelve más patente. Es prácticamente nula la cantidad de personas que
no utilizan servicios electrónicos, en comparación con la que los emplea de manera cotidiana. Por
ello, cada día aumenta el número de construcciones de gran tamaño destinadas sólo a albergar
servidores y equipos de procesamiento de datos.
Según lo establecido por el estándar TIA-942, de la Asociación para la Industria de las
Telecomunicaciones (TIA, por sus siglas en inglés), un centro de datos es todo espacio cuya función
primaria es alojar un cuarto de cómputo y sus áreas de soporte. Con esto en mente, se debe
considerar que un data center no cuenta con dimensiones definidas, sino que puede ir desde un
pequeño cuarto en un edificio, hasta grandes naves que alberguen cientos de servidores
trabajando al unísono.
El auge de las telecomunicaciones y los servicios de transferencia de información, como habría de
esperarse, ha llevado a las tecnologías especializadas en áreas como climatización, electricidad,
seguridad, diseño y automatización a atravesar un proceso de cambio y adaptación para cumplir
con las necesidades del sitio cada vez más específicas. Asimismo, los problemas resultantes del
cambio climático han obligado a los desarrolladores de data centers a implementar estrategias
para reducir consumos y emisión de contaminantes.
Entre los principales aspectos por considerar para conseguir un data center eficiente, rentable y
eficaz, se encuentran el tipo de data center por construir; el equipamiento informático por
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instalar; el cálculo de refrigeración necesaria; el cálculo de potencia requerida; la conectividad; el
diseño de espacios requeridos; la ubicación del sitio, y los sistemas de control y seguridad.
Cada uno de estos aspectos se encuentra relacionado entre sí. Es decir, el tipo de data center que
se construya y el espacio requerido dependerán del equipamiento informático instalado; a su vez,
la carga de refrigeración responderá a la cantidad de equipos instalados y a las condiciones de
temperatura del sitio donde se localice el centro de datos. Luego, los sistemas de control y
seguridad, llámese acceso de personal, barreras informáticas o disponibilidad, estarán
relacionados con las características con que se diseñe el centro de datos, mientras que la
alimentación eléctrica dependerá de la totalidad de sistemas informáticos, de climatización y de
seguridad que se decida instalar en el lugar.
En general, los data centers se dividen en cuatro tipos o Tier, según la norma ANSI/TIA-942. Esta
norma establece las características y niveles de redundancia que deben poseer los centros de
datos, según su clasificación, en aspectos como carga eléctrica, elementos termomecánicos,
cableado, entre otros:
Nivel 1: Básico (Tier 1)
 Disponibilidad: 99.671 %, 28.8 horas de interrupción anual
 Susceptible a interrupciones, planeadas o no planeadas
 Ruta única de alimentación eléctrica y distribución de enfriamiento no redundante
 Puede tener o no tener piso elevado, UPS o generador
 Debe de ser apagado completamente para labores de mantenimiento
Nivel 2: Componentes Redundantes (Tier 2)
 Disponibilidad: 99.741 %, 22 horas de interrupción anual
 Menos susceptible a interrupciones, planeadas o no planeadas
 Ruta única de alimentación eléctrica y enfriamiento; incluye componentes redundantes
 Incluye piso elevado, UPS y generador
 Entre 3 y 6 meses para su implementación.
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Nivel 3: Mantenimiento concurrente (Tier 3)
 Disponibilidad: 99.982 %, 1.6 horas de interrupción anual
 Permite actividades planeadas de mantenimiento sin interrumpir la operación; los eventos
imprevisibles pueden causar la interrupción del servicio
 Existen múltiples rutas de alimentación eléctrica y de enfriamiento, pero con una sola ruta
activa; incluye componentes redundantes
 Entre 15 y 20 meses para su implementación
 Incluye piso elevado
 Rutas de distribución múltiples e independientes para la alimentación de los equipos
 Todos los equipos de TI deben contar con doble alimentación eléctrica y ser compatibles en su
totalidad con la arquitectura del sitio
 Suficiente capacidad para llevar la carga en una ruta de distribución, mientras otra se encuentra
en mantenimiento
Nivel 4: Tolerante a fallos (Tier 4)
 Disponibilidad: 99.995 %, 0.4 horas de interrupción anual
 Incluye o supera todas las características de las 3 clasificaciones anteriores
 Actividades planeadas o no planeadas no interrumpen las actividades de cargas críticas
 Múltiples rutas activas de alimentación eléctrica y de enfriamiento; incluye componentes
redundantes
 Todos los equipos de enfriamiento cuentan con doble ruta de alimentación independiente
 Infraestructura con sistemas de almacenamiento de energía
 Entre 15 y 20 meses para su implementación
Un elemento importante, relacionado con el nivel de clasificación de un data center, es el lugar de
emplazamiento. La norma ANSI/TIA-942 establece la utilización de un edificio destinado
exclusivamente para el data center que esté clasificado como Tier 4. En el caso de un Tier 2 o 3, se
establecen distintas normas de seguridad y requerimientos que pueden lograrse en edificios
existentes.
La remodelación de un centro de datos en funcionamiento debe evaluarse seriamente para decidir
si es más conveniente construir una sala nueva en un lugar diferente, pues las labores de
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remodelación deberán realizarse sin interrumpir las operaciones, con un rango muy reducido de
corte de energía y con el riesgo de interrupciones involuntarias. Esta consideración muchas veces
inclina la balanza hacia el desarrollo de un nuevo data center.
Para elegir el lugar que albergará los equipos, es fundamental que cumpla con un rango cercano a
los 1 mil 200 kilogramos por metro cuadrado de resistencia que solicita la norma ANSI/TIA-942,
pues, en la actualidad, los equipos de UPS, racks de servidores y storage superan los 1 mil
kilogramos de peso en la superficie de 0.60 m2 que ocupa un rack.
Proyección y cálculos de refrigeración
El primer paso para la proyección de un centro de datos es definir el equipo informático por
instalar, pues la cantidad de racks y su distribución deberán contemplar los equipos iniciales y las
posibles expansiones futuras. Debe considerarse el número de servidores, equipos de storage,
librerías de backup, interruptores de core, etcétera, así como los espacios para nuevos equipos.
Una vez decidido, se proyectarán las necesidades espaciales para contar con un diseño y
funcionalidad adecuados.
Cuando se tiene consciencia de la cantidad de sistemas que estarán funcionando, es preciso
definir las necesidades de enfriamiento. De acuerdo con Julian Di Nanno, director de DCE
ingeniería, “en la actualidad, esta etapa es uno de los pasos más complejos y delicados de diseñar.
Equipos con elevados consumos de energía, gran disipación de calor, horas pico de procesamiento
y dificultades de instalación de sistemas termomecánicos son algunos de los desafíos a que nos
enfrentamos durante el diseño”. Estos desafíos han suscitado el desarrollo de diversos esquemas
de enfriamiento para los requerimientos de un centro de datos, que ofrezcan eficiencia en
consumo y permitan al sitio trabajar bajo condiciones propicias.
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Esquema de aire acondicionado por filas
Entre las posibilidades de climatización para un centro de datos, se cuentan los sistemas de
refrigeración perimetral, que inyectan aire por debajo del piso falso y se recupera a través del
techo; el esquema de refrigeración por hilera, que extrae el calor de los pasillos calientes e inyecta
aire frio por delante de los racks, y el esquema de enfriamiento focalizado a filas o gabinetes, que
inyectan el aire frio desde la parte superior.
Al respecto, el ingeniero José Alberto Llavot, System Engineer, DCCA, para Schneider Electric,
menciona que “el esquema de aire acondicionado perimetral es el más utilizado. Ha estado en uso
durante 30 años. No obstante, su uso depende mucho de las características del centro de datos.
Este esquema se emplea cuando se cuenta con una carga de, cuando menos, 5 kW por gabinete.
La elección de otro tipo de esquemas depende de si la densidad en el lugar es media o baja, pues
entonces es posible focalizar la carga en gabinetes o filas. En general, el esquema perimetral
permite reducir las cargas, aunque en la actualidad la tendencia es híbrida para ofrecer mejores
soluciones, tanto de desempeño como de cuidado ambiental”.
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Entonces, lo más adecuado es diseñar un sistema flexible y escalable que permita refrigerar las
necesidades actuales y soportar las posibles exigencias a futuro. Asimismo, es preciso establecer el
nivel de redundancia deseado, según se agregue equipamiento de backup para la inyección de aire
bajo piso o si se elige una refrigeración por hilera para las filas más críticas del data center.
Ahora bien, como menciona el ingeniero Llavot, un aspecto importante es ofrecer una solución
amigable con el medio, pues no se debe olvidar que los sistemas de refrigeración consumen la
mayor parte de la demanda eléctrica en un data center. Resulta entonces relevante el tipo de
tecnología seleccionada, ya que esta decisión puede permitir considerables ahorros y optimización
del consumo energético.
Cuando se está en posibilidades de diseñar un data center desde cero, las estrategias para
minimizar los consumos energéticos son considerables, desde la elección de sistemas que cumplan
funciones específicas, esquemas de trabajo con variaciones de carga y de velocidad, o free-cooling,
según las necesidades del sitio, sus condiciones de temperatura y en consideración de las horas
pico de trabajo; dimensionamiento adecuado de los sistemas, instalación de equipos de última
generación con bajo consumo energético, entre otras opciones.
En los casos en que el data center ya existe, no obstante, también es posible eficientar su
demanda energética. El ingeniero Humberto Chacón, director General de Energía y Redes,
empresa especializada en diseño y construcción de data centers, menciona una serie de
estrategias que pueden ponerse en práctica para mejorar la demanda energética de un centro de
datos.
Como primera estrategia, menciona el reemplazo de equipos ineficientes por sistemas de última
generación, con un mejor diseño interno y que consuma menos energía al cumplir su función. De
acuerdo con su experiencia, “los fabricantes proporcionan datos sobre la eficiencia de los equipos
de potencia y enfriamiento. En esta información, la eficiencia suele expresarse como un
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porcentaje de la salida de potencia respecto de la de entrada. Cuando se trata de equipos de
enfriamiento, la eficiencia suele expresarse como un parámetro relacionado, que se denomina
coeficiente de rendimiento: la relación entre el calor extraído respecto de la potencia eléctrica de
entrada. La eficiencia de los componentes, en especial la de las unidades CRAC y los sistemas UPS,
se reduce de forma significativa con cargas informáticas menores, y aumenta cuando funcionan a
un nivel mayor de carga o a plena carga”. En otras palabras, un esquema de dimensionamiento
que considere el trabajo de los sistemas de alimentación eléctrica en concordancia con su punto
de eficiencia máximo resultará más redituable que un sistema sobrado, funcionando a cargas
parciales.
Por otro lado, el reemplazo de los sistemas también permite reconsiderar el dimensionamiento de
la infraestructura física, de manera que sea suficiente para enfriar la carga informática real y evitar
excedentes innecesarios. “En el mundo real, la carga de cómputo es considerablemente inferior a
la capacidad proyectada para los componentes en el centro de datos. Las investigaciones son
claras: un centro de datos promedio funciona a un 65 por ciento por debajo del valor proyectado.
Existen en el mercado equipos UPS con eficiencias de hasta 94 por ciento (sin transformadores) y
modulares que ayudan a dimensionar de manera más adecuada para mejorar la eficiencia, de
modo que los UPS operen a entre 60 y 80 por ciento de su capacidad”, comenta el ingeniero
Chacón. Añade, “por otro lado, las unidades de enfriamiento de baja capacidad facilitan el diseño
de enfriamiento para mejorar el flujo de aire y la capacidad instalada quede más adecuada a la
capacidad requerida por el centro de datos”.
El director de DCE Ingeniería detalla algunos aspectos respecto de esta situación: “Es un error muy
común calcular el consumo eléctrico sumando directamente lo que marca el manual de cada
equipo e indica el fabricante; en general, estas indicaciones corresponden a la máxima
configuración y carga del equipo en sus picos de arranque y en situaciones de extrema exigencia.
Si sólo consideramos esto para dimensionar el consumo eléctrico, seguramente
sobredimensionaremos la potencia.
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El paso correcto es medir el consumo eléctrico directamente con una pinza amperométrica en
cada rack u obtener este dato si tenemos instalados medidores de consumos en los tableros o en
las unidades de distribución de energía individuales, que permitan obtener el consumo real”.
Relacionado con el dimensionamiento correcto, debe considerarse otro punto importante: cuáles
equipos verdaderamente requieren enfriamiento y cuáles su temperatura de operación es
adecuada. Considerar estas variantes permite ocupar sólo las cargas necesarias y elegir entre
diferentes esquemas de refrigeración para emplearlos de manera óptima. “Se ha comprobado que
los aislamientos o contenciones, ya sea por fila o por gabinete, pueden mejorar aún más la
eficiencia de un centro de datos, ya que la cantidad de volumen de aire por desplazar es menor y
se focaliza el flujo de aire. Además, la ASHRAE ha ampliado los rangos recomendados de
temperatura y aire para operar un centro de datos, lo que permite ahorrar energía eléctrica”,
detalla el ingeniero Chacón.
En este mismo tenor, las empresas fabricantes de equipos para las necesidades de los centros de
datos han llevado a cabo investigaciones sobre los mejores esquemas para el enfriamiento de
estos sitios, con las que se ha comprobado que en los países cercanos a los polos, el free-cooling o
enfriamiento gratuito representa una gran oportunidad de eficiencia y ahorro.
“En algunas ciudades de México –puntualiza el director de Energía y Redes–, el esquema free-
cooling representa una interesante opción. De hecho, existen unidades que combinan el
enfriamiento tradicional con el free-cooling y, dependiendo de la temperatura exterior y la carga,
se ajustan para economizar energía”.
Por otro lado, la evolución de la electrónica ha logrado integrar en los sistemas de climatización
dispositivos que permiten modificar su velocidad de operación y reducir la demanda energética,
según demandas específicas. “Uno de los principales inventos del siglo XXI son los variadores de
velocidad. En el caso de los centros de datos, son aplicables a ventiladores, turbinas, bombas o
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compresores, y nos ayudan a ajustar la capacidad de la unidad a la capacidad requerida”, comenta
al respecto el ingeniero Chacón.
Abunda: “Con la llegada de la vitalización y servidores del tipo blade, se comprueba cada vez más
que la carga es dinámica y depende del proceso que se tenga durante el día; la capacidad de
enfriamiento varía según horarios y épocas del año. Un diseño eficiente debe considerar el
concepto on-demand, en donde el aire acondicionado ajusta su capacidad a la de la carga con
sensores de temperatura externos instalados en los gabinetes”.
Al respecto, el ingeniero Di Nanno menciona que “debemos asegurarnos de que los sistemas de
refrigeración contemplen un control permanente de la temperatura y la humedad del ambiente, y
tengan incorporado ventiladores de velocidad variable que inyecten frio y flujo de aire según las
necesidades que se plantean a lo largo del día. Este método nos permitirá optimizar el consumo de
energía”.
Cálculo de potencia
Una vez que los principales componentes se han definido –carga informática y sistemas de
enfriamiento–, se deben calcular el consumo energético total que requerirá el centro de datos,
considerando horarios pico, demanda regular y elementos adicionales. Entre los elementos
adicionales, se debe incluir la iluminación, la refrigeración de confort, los sistemas de extracción
de aire, las bombas de extracción de agua, en caso de existir, y los sistemas de detección y
extinción de incendios.
La planeación energética adecuada para el desarrollo de un centro de datos, se trate de un solo
gabinete o de un espacio de grandes dimensiones, debe comenzar con la determinación de la
carga crítica por cubrir y proteger. La carga crítica resulta de la totalidad de los componentes de un
sistema de TI: servidores, sistemas de almacenamiento, routers, computadoras, equipo de
telecomunicación, etcétera, así como de los sistemas de seguridad, contraincendios y de
monitoreo que los protegen.
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Este proceso comienza con el listado de dichos componentes, con los rangos de energía y
requerimientos de voltaje especificados en las placas del fabricante, así como con la consideración
de si se trata de equipos monofásicos o trifásicos. Más tarde, la información provista por el
fabricante debe ajustarse para que esté en concordancia con la carga real anticipada. Las
especificaciones de energía indicados por el fabricante representan las cifras de consumo
energético requeridas por UL en los perores escenarios, y en la mayoría de los casos, se
encuentran muy por encima del nivel de operación esperado.
Estudios realizados por especialistas en el tema indican que los rangos de placa de la mayoría de
los equipos de TI exceden la carga de operación real en al menos 33 por ciento. Los estándares
internacionales reconocen este hecho y permiten a los desarrolladores de sistemas ajustar la
información de placas para cargas anticipadas mediante su multiplicación por una diversidad de
factores, pues se sabe que no todos los equipos trabajan a cargas plenas el cien por ciento de las
veces.
Cuando ya se cuenta con una lista de componentes que engloba la carga crítica, tanto la carga
base, como la energía requerida para los sistemas contraincendios, de seguridad y monitoreo
puede establecerse mediante el siguiente procedimiento:
1. Ajustar la cifra de energía indicada en la placa para cargas anticipadas. Si el
wattaje no se incluye en el dispositivo, puede determinarse multiplicando la
corriente (amperes) por el voltaje del equipo que recibirá la corriente, el cual se
aproxima a la cantidad de watts que consumirá el equipo
2. Multiplicar la cantidad de corriente anticipada por 0.67 para estimar la energía real,
en watts, que representará la carga crítica.
3. Dividir la cantidad obtenida entre 1000 para establecer el nivel de alimentación de
la carga crítica anticipada en kilowatts.
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Ahora bien, es preciso recordar que los centros de datos no son lugares estáticos ni tampoco lo
son las cargas que requieren para operar. Una vez que se encuentra en funcionamiento, el equipo
de TI se encontrará en un estado de modificación constante a lo largo de la vida útil del centro de
datos.
El remozamiento de los equipos de TI debe realizarse, cuando menos, en un periodo de tres años,
durante el cual equipos nuevos, más potentes o eficientes se instalarán o reemplazarán a los
dispositivos incluidos en el listado inicial. Debe realizarse una evaluación realista del alcance y del
tiempo en el que será necesario realizar modificaciones o actualizaciones en la organización del
equipo de TI para permitir el dimensionamiento adecuado de los requerimientos energéticos
iniciales. Una vez que se ha estimado el nivel de carga futura, se debe añadir a la información de
carga base para establecer la cantidad de la carga crítica en kW.
La carga de energía total debe contemplar la ineficiencia de los UPS, así como los requerimientos
adicionales para la carga de baterías. La eficiencia de los UPS varía según los modelos, pero con
mayor notoriedad según la carga del UPS. En general, los UPS no se emplean bajo las condiciones
de operación en que se garantiza su eficiencia. Una valoración realista y suficiente de la eficiencia
de un UPS en una instalación típica oscila el 88 por ciento.
La carga de baterías representa un consumo energético intermitente, pero muy significativo. En
condiciones normales de operación, la carga requerida por una batería cargada es deleznable; no
obstante, cuando una batería se ha descargado parcial o totalmente, la energía requerida por la
batería puede alcanzar el 20 por ciento de la carga estimada para el UPS. Aunque esto sucede en
muy raras ocasiones, la alimentación de entrada y el generador deben dimensionarse
considerando estas cargas.
Los cálculos de cargas por iluminación deben considerar la totalidad del área ocupada por el
centro de datos en un edificio. Una regla de estimación aproximada para este tipo de carga es
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considerar 2 watts por pie cuadrado o 21.5 watts por metro cuadrado, según señala Richard
Sawyer, ingeniero de Aplicación de Sistemas para APC.
La demanda de consumo base de las cargas presentes en un centro de datos permite establecer el
consumo eléctrico para determinar los costos energéticos; no obstante, la totalidad del servicio
eléctrico y el generador no pueden dimensionarse a partir del consumo base.
Las fuentes de alimentación deben ser dimensionadas para soportar las demandas pico, además
de considerar cualquier margen de sobredimensionamiento exigido por los códigos y estándares
aplicables. En la práctica, esto provoca que el dimensionamiento del servicio eléctrico y del
generador sea considerablemente mayor de lo esperado.
Así pues, el sistema eléctrico para un centro de datos puede calcularse de la siguiente manera:
 Multiplicar por 125 por ciento la capacidad eléctrica total requerida para cumplir con las
exigencias de estándares internacionales
 Determinar la entrada de energía trifásica en CA que debe suministrar la compañía
distribuidora. En general, la carga de entrada es de 230 volts CA en la mayoría de los países
 Emplear la siguiente fórmula para determinar la carga eléctrica que se debe suministrar al
centro de datos, en amperes:
Amperes = (kW x 1000) / (Volts x 1.73)
El resultado ofrece un estimado de la capacidad eléctrica requerida para soportar la carga crítica,
las necesidades de enfriamiento y los servicios generales del centro de datos. Es preciso destacar
que esto sólo constituye un estimado y que la determinación final del servicio depende en gran
medida de la información específica del sitio.
Los especialistas recomiendan recurrir a la asesoría de ingenieros consultores profesionales que
verifiquen las estimaciones iniciales y desarrollen el diseño eléctrico final del centro de datos.
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Elección de un generador
Cuando ya se ha determinado el tamaño de la carga eléctrica necesaria, se debe considerar la
selección de un generador de energía de reserva apropiado que pueda brindar corriente eléctrica
cuando se presente algún tipo de falla en el suministro, de modo que se incremente la
disponibilidad del centro de datos.
Para estimar las dimensiones del generador requerido por las cargas críticas, se deben considerar
las características de las cargas que habrá de alimentar. Las cargas mecánicas, por ejemplo,
requieren corrientes de arranque elevadas y originan armónicas que obstaculizan el trabajo del
generador para suministrar la energía demandada. Los UPS mismos pueden contribuir con este
problema si no se encuentra funcionando a cargas plenas y puede provocar que el generador falle
si se convierte en el elemento que demande la carga principal.
Por este motivo, menciona el ingeniero Sawyer, “los UPS deben seleccionarse para brindar
confiabilidad en todo momento. Un UPS que muestra características capacitivas elevadas bajo
condiciones de carga bajas debe evitarse. Las topologías de algunos UPS, como los de conversión
delta, son ideales para sistemas alimentados por generadores y no producen las indeseables
condiciones de operación que presentan los sistemas de doble conversión convencionales con
filtros capacitores de entrada. Este simple aspecto en la elección de un UPS puede modificar
bastante las dimensiones requeridas para el generador”.
Entonces, abunda el ingeniero Sawyer, “cuando se elige un generador, se debe basar la decisión
en los kilowatts nominales del generador, con propósitos de simplicidad; pero debemos estar
conscientes de que los generadores están diseñados para operar cargas con un factor de potencia
inferior a 1.0; 0.8, por lo regular. Esto significa que la corriente y el voltaje estarán ligeramente
fuera de fase y que el generador deberá soportar esta diferencia. Un generador de 1 mil kilowatts,
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diseñado para operar cargas con un factor de potencia de 0.8, estará funcionando como un
generador de 1 mil 200 kilowatts”.
Finalmente, un aspecto fundamental para el correcto funcionamiento de un centro de datos es
establecer el nivel de redundancia eléctrica requerido. El ingeniero Di Nanno menciona que “según
se elija un sistema N, N+1 o 2N+1, el sistema eléctrico contará con diferentes elementos y
necesidades de alimentación eléctrica. Una vez establecida la potencia total requerida, se debe
cotejar la disponibilidad, ya sea dentro del edificio en el cual se emplazará el data center o
directamente desde la compañía eléctrica, en el caso de mayores consumos. Por último, el sistema
de energía deberá prever la instalación de un grupo generador que actúe en los casos que la
compañía eléctrica interrumpa el servicio, el cual deberá posibilitar el cien por ciento de
funcionamiento del data center. La norma TIA-942 establece para los data center Tier 4 que la
generación de emergencia sea concebida con la instalación de dos grupos generadores y que por
sí solo cada uno pueda abastecer el ciento por ciento de la potencia requerida”.
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Un centro de datos ¿flotante?
La información contenida en un centro de datos puede ser tan valiosa que los expertos en el tema
siempre buscarán los lugares más aislados y seguros para resguardar los datos
La seguridad es tan importante que se tiene registro de centros de datos construidos bajo búnkers
de guerra, minas e incluso sobre centros religiosos. Sin embrago, el mayor asombro sobre este
tipo de edificaciones llegó con la posible construcción de un centro de datos sobre el mar; y es
que hace unos meses se registró en la bahía de San Francisco, en Estados Unidos, la construcción
de una enorme estructura de varios pisos sobre una plataforma de 80 metros de largo
aproximadamente, la cual está bajo supervisión de Google, el buscador web más visitado a nivel
mundial.
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Según el periodista Daniel, del blog tecnológico CNET, Google podría estar trabajando en la
construcción de un centro de datos flotante, pues se sabe que en 2009 la empresa presentó una
patente sobre un centro de datos marítimo, el cual genera electricidad gracias a las olas del mar y
cuenta con varias computadoras, así como unidades de refrigeración.
Aunque la compañía confirmó que la construcción sí les pertenece pero aún no mencionarán cuál
será su uso, varios medios de comunicación aseguran que sí se trata de un centro de datos y los
expertos añaden que aprovechar el agua del mar para enfriar un centro de datos podría ser la
razón principal para crear una instalación flotante, además de asegurar el uso de energía limpia,
un costo significativamente bajo y mayor seguridad, razones que se suman a la creencia de que sí
se trata de un futuro centro flotante.
Por otra parte, los expertos también aseguran que la conectividad, la humedad, la sal, los oleajes y
las tormentas podrían ser un factor contraproducente para almacenar información.
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Niveles de redundancia eléctrica en UPS
N-Configuración de capacidad. Instalaciones en las que una única o varias UPS juntas
proporcionan capacidad equivalente a la carga total de los equipos. Es la configuración más
simple, no proporciona redundancia e implica la pérdida de la seguridad del suministro ante
cualquier labor de mantenimiento. Adecuada para centros de datos tipo Tier 1, según el estándar
TIA-942.
N+1-Redundancia aislada Cuenta con dos UPS capaces de soportar toda la carga del centro de
datos, pero únicamente una está activa en el modo de operación estándar; la otra entra en
funcionamiento cuando la primera cae. Ofrece la ventaja de que las UPS no requieren
sincronización, con las desventajas de ser más ineficiente por tener una UPS sin carga que
DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS
Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI
Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN
Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para-
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4
1
proteger y la dependencia de los dos bypass estáticos de ambas UPS. Hay un punto de fallo único
en la alimentación a los sistemas. No aparece en la descripción de posibles configuraciones
redundantes de la TIA-942.
N+1-Redundancia en paralelo Configuración en la que 2 UPS soportan la carga de los sistemas a la
vez. Cada una es capaz de soportar toda la carga por completo. Una de las configuraciones más
habituales. Requiere que las UPS estén sincronizadas y habitualmente que sean del mismo
fabricante. El diseño tiene puntos únicos de fallo, tanto en la alimentación de las UPS, como en la
distribución hacia los sistemas; no es tolerante a fallos, aunque esto puede matizarse según la
implementación. Adecuada para Tier 2, 3 y 4, según el estándar TIA-942.
2N-Redundancia sistema + sistema El diseño típico de esta configuración puede equivaler a dos
sistemas de capacidad N alimentando simultáneamente las Power Distribution Units (PDU); es
decir, dos parejas de UPS + generador. Presenta muchas implementaciones en las que es posible
eliminar los puntos de fallo, con el consiguiente incremento en costes al redundar cuadros
eléctricos, equipos de transferencia, etcétera. Es un diseño tolerante a fallos que, para mayor
disponibilidad, suele implementarse como 2 (N+1). Adecuado para Tier 4, según el estándar TIA-
942, siempre y cuando se utilicen dos suministradores de energía eléctrica distintos.
2(N+1)-Doble redundancia en paralelo Corresponde a dos configuraciones de redundancia
paralelas alimentando simultáneamente el equipamiento crítico. Requiere al menos cuadruplicar
la potencia eléctrica necesaria para alimentar los sistemas informáticos, ya que cada una de las
cuatro UPS mínimas requeridas debe ser capaz de proteger la carga completa. Precisa dos
generadores capaces de soportar independientemente toda la carga de la instalación. Todo el
sistema es tolerante a fallos y puede mantenerse sin exponer los sistemas a interrupciones del
servicio. Adecuado para Tier 4, según el estándar TIA-942, siempre y cuando se utilicen dos
suministradores de energía eléctrica distintos.
DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS
Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI
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2(N+1)-Redundante distribuida Este diseño intenta reducir el número de UPS requerido para
soportar una configuración 2(N+1) doblemente redundante. Utiliza Interruptores Estáticos de
Transferencia (STS, por sus siglas en inglés) para proporcionar redundancia a partir de un número
menor de UPS y grupos electrógenos.
————————————————————————————————————————————
——————-
Referencias
1. Walter Navarrete, Data centers: concepto y diseño.
2. Humberto Chacón Cuétara, “Diseño eficiente en centros de datos”.
3. Julián Di Nanno, Diez aspectos fundamentales a tener en cuenta para construir un data center.
4. Richard Sawyer, Calculating Total Power Requirements for Data Centersl, APC, White Paper 3.
5. Neil Rasmussen, Guidelines for Specification of Data Center Power Density, APC, White Paper
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10 aspectos para construir un datacenter

  • 1. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 1 DIEZ ASPECTOS FUNDAMENTALES A TENER EN CUENTA PARA CONSTRUIR UN DATACENTER Por Julián Di Nanno, director de DCE Ingeniería 23 March 2012 por Virginia Toledo - datacenterdynamics Share on linkedinShare on facebook Share on twitterShare on emailShare on print Es realmente muy difícil resumir, en sólo 10 pasos, algo tan complejo como la construcción de un centro de cómputos. El primer hito fundamental es una buena planificación, que incluye un sin número de actividades que confluyen en la obtención de un proyecto de construcción. El armado del proyecto es válido para un diseño nuevo o una remodelación, no importa su tamaño ni el nivel de disponibilidad de servicios que se le quiera dar al proyecto (Tier); el secreto del éxito está en prever cada una de las tareas e inversiones que se realicen. Por más que hoy no se pretenda obtener una certificación del datacenter, es fundamental que su diseño se base en las normas nacionales e internacionales de construcción como TIA, EIA, NFPA, USGBC, RoHS, ASHRAE, NFPA, ANSI, IRAM, IEC, IEEE, CENELEC, AEA, ICREA, Uptime Institute y BICSI. Como consejo final para este primer ítem de planificación y proyecto es recomendable que sea realizado por especialistas, que su tarea diaria sea la de construir datacenters, ya que estarán familiarizados con la aplicación de las normas y asegurarán el éxito del proyecto.
  • 2. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 2 Los 10 aspectos fundamentales a tener en cuenta: 1.- Tipo de datacenter a construir. Aquí tomaremos como base la norma ANSI/TIA-942 que divide a los datacenter en 4 Tiers. Esta norma es muy completa y establece las características y niveles de redundancia que deben poseer cada uno de los Tier en aspectos fundamentales como aspectos eléctricos, termomecánicos, edilicios, cableado y comunicaciones entre otros. En esta etapa, debemos determinar a qué nivel de redundancia pretendemos llevar el centro de datos y cuánto tiempo de inactividad estamos dispuestos a tolerar. Un punto fundamental para decidir el nivel del datacenter es cuánto representa en términos económicos para el negocio una caída del procesamiento; dicho número nos ayudará a establecer el nivel de inversión y redundancia a proyectar. 2.- Equipamiento informático a instalar, presente y futuro. En esta etapa, debemos tener muy en claro cuáles serán los equipos que se instalarán dentro del datacenter, entre servidores, storage, librerías de backup, switches de core, etc. Es un error muy común calcular el consumo eléctrico sumando directamente lo que marca el manual de cada equipo e indica el fabricante, por lo general éstas indicaciones corresponden a la máxima configuración y carga del equipo en sus picos de arranque y en situaciones de extrema exigencia, si solo tomamos esto para dimensionar el consumo eléctrico seguramente sobredimensionemos la potencia. El paso correcto sería poder medir el consumo eléctrico directamente con una pinza amperométrica en cada rack u obtener este dato si tenemos instalados medidores de consumos en los tableros o en las unidades de distribución de energía individuales o cuadros eléctricos que permitan obtener el consumo real. Para las proyecciones de los nuevos racks en donde no tenemos claro que equipos instalaremos estamos en la actualidad calculando un consumo entre 5Kw y 7Kw.
  • 3. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 3 Lo importante de este punto es armar un sistema de energía que sea escalable y flexible, que si en poco tiempo instalamos un rack en donde el consumo real esté en 10Kw y nosotros previmos 7Kw, rápidamente podamos adaptar la instalación sin necesidad de costosas modificaciones o desechando las obras que se hicieron en el pasado y haciendo todo de nuevo. Distribución del consumo de energía en el data center 3.- Cálculo de refrigeración. En la actualidad, esta etapa es uno de los pasos más complejos y delicados de diseñar. Equipos con elevados consumos de energía, gran disipación de calor, horas pico de procesamiento y dificultades de instalación de los sistemas termomecánicos son algunos de los desafíos con los que nos cruzamos durante el diseño.
  • 4. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 4 Tenemos diversas topologías para refrigerar un centro de cómputos, dentro de las cuales se destacan: Los sistemas de refrigeración perimetral que inyectan aire por debajo del piso técnico, los de refrigeración por hilera que extraen el calor de los pasillos calientes e inyectan frio por delante de los racks, los de enfriamiento por rack que inyectan el aire frio desde la parte superior del rack, o los sistemas que simplemente prevén la inyección de aire frio en toda la sala. Lo importante es poder armar un sistema flexible y escalable que permita refrigerar las necesidades actuales y soportar las posibles exigencias a futuro. Deberemos también establecer el nivel de redundancia deseado, si será agregando equipamiento de backup para la inyección de aire bajo piso, o logrando una redundancia N+1 en las filas más críticas del datacenter si optamos por una refrigeración por hilera. El mayor consejo que podemos dar es el de armar distintas zonas dentro del data center, ya sea que armemos un centro de datos con varias hileras o por el contrario en una sola fila, deberíamos prever zonas para alta densidad donde podamos instalar un consumos de 7Kw o superiores y otras con 2Kw o 3Kw de consumo por rack, como por ejemplo para comunicaciones. Los sistemas de refrigeración son los que se llevan la mayor parte del consumo eléctrico de un data center, como se ve en el gráfico 1, diversos estudios afirman que el 38% del consumo eléctrico del data center es consumido por el sistema de refrigeración, basándonos en este dato resulta relevante el tipo de tecnología que seleccionemos para refrigerar, ya que nos encontramos frente al principal ítem en donde podemos realizar la optimización del ahorra de energía. Una vez seleccionada la topología de refrigeración debemos elegir con que tecnología refrigeraremos, hay varios métodos, hoy aquí solo mencionaremos el de expansión directa y el de chilled water, que son los más aplicables a nuestro mercado latinoamericano.
  • 5. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 5 Sistema de agua enfriada De ambas alternativas, la más utilizada en la actualidad es la de expansión directa que presenta ventajas de instalación con respecto al sistema de chilled water. La decisión de elección de un sistema u otro dependerá mucho de la proyección de crecimiento del consumo de energía, para los centros de datos con consumos de energía elevados es recomendable la instalación de sistemas de chilled water, ya que en el tiempo termina siendo más eficiente y económica la refrigeración por agua helada. Aquí deberemos vencer el mito de ‘agua en el data center’, que logrando instalaciones profesionales, seguras y bien diseñadas no debería generar ningún inconveniente adicional la adopción de este sistema. Por último, debemos asegurarnos que los sistemas de refrigeración contemplen un control permanente de la temperatura y humedad del ambiente y tengan incorporado ventiladores de velocidad variable que inyecten frio y flujo de aire de acuerdo a las necesidades que se plantean a lo largo del día. Este método nos permitirá optimizar el consumo de energía.
  • 6. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 6 Mapa térmico de un centro de datos 4.- Cálculo de potencia requerida. Definidos los principales componentes, como el sistema de refrigeración y la potencia deseada por rack, procedemos a calcular el resto de los consumos del centro de cómputos. Cabe aclarar que, al asignar un consumo por rack, aquí están incluidos los consumos de servers, storage y comunicaciones. Nos quedaría dimensionar iluminación, refrigeración de confort, sistemas de extracción de aire, bombas de extracción de agua si las hubiera o sistemas de detección y extinción de incendios. Aquí estimaremos la potencia total de la UPS, que como venimos destacando no es necesario que al inicio instalamos la potencia total requerida en los próximos 5 o 10 años, sino que de acuerdo al plan de crecimiento e inversiones lo ideal sería armar un sistema modular y escalable que vaya creciendo a medida que lo hace el negocio. Es fundamental establecer el nivel de redundancia eléctrica requerido, podremos pensar en sistemas N, N+1 o 2N+1, con esta definición terminaremos de diseñar el sistema eléctrico, podrá implicar que lleguemos a alimentar cada rack con doble acometida eléctrica de distintos tableros y distintas UPS, o un sistema más simple con una sola alimentación y una UPS, aunque esta última opción elevará la probabilidad de fallas del sistema.
  • 7. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 7 Una vez establecida la potencia total requerida debemos cotejar la disponibilidad de la misma, ya sea dentro del edificio en el cual se emplazará el datacenter o la disponibilidad directa de la compañía eléctrica en el caso de mayores consumos. Por último el sistema de energía deberá prever la instalación de un grupo generador (equipo ELECTRÓGENO O PLANTA ELÉCTRICA) que actúe en los casos que la compañía eléctrica interrumpa el servicio, el mismo deberá posibilitar que el 100% del data center pueda funcionar y ser abastecido por el generador. La norma TIA942 establece para los data center Tier 4 que la generación de emergencia debe ser concebida con la instalación de 2 grupos generadores que cada uno por si solo pueda abastecer en 100% de la potencia requerida. 5.- Conectividad. Independientemente del tamaño del centro de datos debemos pensar como estarán conectados e integrados a la red los servidores, storage o cualquier dispositivo que instalaremos en cada rack. Existe la posibilidad de instalar y dejar previsto en los racks una cantidad determinada de cables de cobre y/o fibras que confluyan todos al área de comunicaciones del data center, en la cual se encontrarán instalados los switches que nos proveerán de conectividad. El sistema opuesto al descripto anteriormente prevé la instalación de switches individuales por rack y éstos conectados por fibra o cobre al switch principal. La elección de una u otra topología dependerá del tipo y cantidad de dispositivos que instalemos, requerimientos en cuanto a velocidad, performance y características de crecimiento. 6.- Layout y espacios requeridos. Con todas las definiciones y premisas que hemos establecido en los puntos anteriores, estamos en condiciones de establecer el layout del centro de datos con los espacios y salas que necesitaremos.
  • 8. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 8 Si aspiramos estrictamente a cumplir con las normas deberíamos pensar en armar un espacio exclusivo para el alojamiento de los racks de servidores, un espacio diferente para los de comunicaciones, otro para la sala de UPS, uno para la sala de tableros, un espacio previo a la sala de servidores para el desembalaje y preparación de equipos, sala para el ingreso de los carriers de comunicaciones, y una sala de operadores y monitoreo. Si nos adaptamos a un mercado latinoamericano donde los espacios son más reducidos y a proyectos de menor envergadura podemos unificar en un mismo espacio los racks de servidores y comunicaciones, y en algunos casos las UPS pueden también instalarse dentro de la fila de racks. En otra alternativa las UPS y sala de tableros pueden instalarse en un mismo espacio, permitiendo concentrar así todo lo referente a energía en la misma sala. Con respecto a la distribución de la sala de servidores, es de suma importancia establecer el concepto de pasillos fríos y calientes, de esta forma se evita las mezclas de los distintos aires, (fríos y calientes), permitiendo una mejor refrigeración y eficiencia. Layout de un centro de datos
  • 9. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 9 7.- Elección del Lugar. Establecidas las medidas mínimas requeridas, debemos seleccionar el lugar de emplazamiento que dependerá del nivel seleccionado. La norma ANSI/TIA-942, por ejemplo, establece para un Tier4 la utilización de un edificio en forma exclusiva destinado al datacenter. Si pensamos en un Tier2 o Tier3, se establecen distintas normas de seguridad y requerimientos que pueden ser cumplimentadas en edificios prexistentes. Cuando nos encontramos frente a la remodelación de un centro de cómputos ya existente y en funcionamiento, debemos evaluar seriamente si es más conveniente la construcción de una sala nueva en un lugar diferente, ya que en las remodelaciones se deberá trabajar, por lo general sin interrumpir las operaciones, con muy poca ‘ventana’ de corte de energía y con el riesgo de provocar alguna interrupción involuntaria del servicio durante la obra. Esta ecuación muchas veces nos orienta al armado de un nuevo datacenter y la posterior migración de los equipos de procesamiento. Es fundamental acercarnos a cumplir con los 1200Kg por metro cuadrado que solicita la norma en cuestión de la resistencia de la losa del datacenter. En la actualidad, equipos de UPS, racks de servidores y storage están superando los 1000Kg de peso en una superficie de 0,60 m2 que ocupa un rack. 8.- Sistemas de control y seguridad. Para resguardar el valor patrimonial y, aún más importante, el valor de los datos, debemos establecer sistemas de control y seguridad que protejan al datacenter. Sistemas de detección y extinción de incendios, cámaras de seguridad, controles de acceso a salas, control de acceso a nivel de racks, detección de fluidos, control de temperatura y humedad, BMS, etc, son algunos de los ítems a tener en cuenta para lograr el nivel de seguridad adecuado del edificio. 9.- Valorización del Proyecto y Presupuesto. Una vez definidos los puntos anteriores, procedemos a la valorización total del proyecto, en donde estimamos el valor de construcción,
  • 10. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 1 0 provisión e instalación de cada componente definido, estableciendo y valorizando por cada ítem distintas alternativas. En esta valorización, no sólo es importante determinar el valor actual de construcción, sino el valor futuro de mantenimiento, ya sea el costo del mantenimiento preventivo, correctivo o el consumo eléctrico, de esta ecuación saldrá la alternativa más conveniente a adoptar. Con la estimación de los valores de construcción establecidos, debemos cotejarlos con el presupuesto asignado a la obra. Por lo general, las primeras comparaciones siempre arrojan un valor superior de obra al presupuesto asignado para el proyecto. De ser así, debemos ir repasando y ajustando al presupuesto cada uno de los puntos mencionados en este artículo de manera de llegar al presupuesto establecido sin resignar prestaciones y niveles de confiabilidad. En ciertas obras, hemos tenido que ajustar el proyecto y los costos más de 15 veces para lograr el mejor proyecto de acuerdo al presupuesto asignado. 10.- Confección del Proyecto Final de Construcción. El proyecto final de construcción debe contener la ingeniería de detalle que establezca los parámetros y condiciones con las que deberán cotizar los oferentes las distintas alternativas solicitadas. Debe estar acompañado, no sólo con una descripción técnica del equipamiento, sino con planos de construcción civil, tendido de cañerías y bandejas, layout de salas, diseño unifilar y topográfico de tableros, planos termomecánicos, disposición de cámaras y puntos de control, detalle de sistemas de incendios, y todos aquellos planos que faciliten el correcto entendimiento de la obra en cuestión. Debe contemplarse la mayor cantidad de detalles posibles con el fin de evitar olvidos o adicionales de obra que surjan por la no especificación de algún parámetro. Conclusión: La experiencia nos indica que todos los factores que hemos mencionado deben ser analizados y vistos en conjunto, deben conformar un único proyecto que contemple la situación actual y
  • 11. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 1 1 un esquema futuro de crecimiento, permitiéndonos de esta manera asegurar la inversión inicial y que sea perdurable en el tiempo. No pretendemos que con éste articulo el lector pueda construir un datacenter, ya que faltan innumerables ítems a considerar, pero sí establecer una base mínima de requerimientos que deben ser tenidos en cuenta a la hora de remodelar o construir un nuevo datacenter.
  • 12. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 1 2 ATERRAMIENTO PARA DATA CENTER http://es.slideshare.net/cesaringazapata/presentacin-data-center-telecomunicaciones
  • 13. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 1 3 https://www.google.com.co/search?q=TOPOLOG%C3%8DA+UPS+2N&espv=2&biw=1242&bih=567&tbm=isch&tbo=u&sour ce=univ&sa=X&ved=0CE4QsARqFQoTCPOxsoKY_8cCFcmWHgod_BALFQ&dpr=1.1#tbm=isch&tbs=rimg%3ACVfx0QyD8 LWvIjhwBdQ9i3ywqplLcQfICNXXtSr2BzBBgWnJMZDsK65- rcR3jjcJzF4S71Rxrg0twsxzcoJ6gGXjASoSCXAF1D2LfLCqETeYZXrDH_1oAKhIJmUtxB8gI1dcRaSzFg78aGdMqEgm1KvY HMEGBaREZD58SiZGD8yoSCckxkOwrrn6tEYH6HIQRRnufKhIJxHeONwnMXhIRB9gPbbXiQOcqEgnvVHGuDS3CzBEUDv JZ4mA-rCoSCXNygnqAZeMBEb2BQFFs- m8q&q=TABLEROS%20%20ELECTRICOS%20UPS%20PARA%20CENTRO%20DE%20DATOS&imgrc=1r25YVJaVwprjM %3A
  • 14. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 1 4 CONFGURACIÓN DE UPS PARALELO REDUNDANTE
  • 15. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 1 5 Norma TIA 942 http://es.slideshare.net/PatrickEspi/estndar-tia-942?related=2
  • 16. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 1 6
  • 17. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 1 7
  • 18. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 1 8 https://www.google.com.co/search?q=TOPOLOG%C3%8DA+UPS+2N&espv=2&biw=1242&bih=567&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa =X&ved=0CE4QsARqFQoTCPOxsoKY_8cCFcmWHgod_BALFQ&dpr=1.1#tbm=isch&tbs=rimg%3ACVfx0QyD8LWvIjhwBdQ9i3ywqplLcQfIC NXXtSr2BzBBgWnJMZDsK65- rcR3jjcJzF4S71Rxrg0twsxzcoJ6gGXjASoSCXAF1D2LfLCqETeYZXrDH_1oAKhIJmUtxB8gI1dcRaSzFg78aGdMqEgm1KvYHMEGBaREZD58SiZG
  • 19. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 1 9 D8yoSCckxkOwrrn6tEYH6HIQRRnufKhIJxHeONwnMXhIRB9gPbbXiQOcqEgnvVHGuDS3CzBEUDvJZ4mA-rCoSCXNygnqAZeMBEb2BQFFs- m8q&q=TABLEROS%20%20ELECTRICOS%20UPS%20PARA%20CENTRO%20DE%20DATOS&imgrc=EDvWswVkO-H5DM%3A
  • 20. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 2 0
  • 21. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 2 1
  • 22. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 2 2
  • 23. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 2 3 IEEE EN REDES IEEE 802 es un estudio de estándares elaborado por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) que actúa sobre Redes de Ordenadores. Concretamente y según su propia definición sobre redes de área local (RAL, en inglés LAN) y redes de área metropolitana (MAN en inglés). También se usa el nombre IEEE 802 para referirse a los estándares que proponen, algunos de los cuales son muy conocidos: Ethernet (IEEE 802.3), o Wi-Fi (IEEE 802.11). Está, incluso, intentando estandarizar Bluetooth en el 802.15 (IEEE 802.15). Se centra en definir los niveles más bajos (según el modelo de referencia OSI o sobre cualquier otro modelo). Concretamente subdivide el segundo nivel, el de enlace, en dos subniveles: El de Enlace Lógico (LLC), recogido en 802.2, y el de Control de Acceso al Medio (MAC), subcapa de la capa de Enlace Lógico. El resto de los estándares actúan tanto en el Nivel Físico, como en el subnivel de Control de Acceso al Medio... MAS INFORMACIÓN: http://es.wikipedia.org/wiki/IEEE_802
  • 24. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 2 4
  • 25. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 2 5 ELECTRIFICACIÓN PARA DATA CENTERS http://constructorelectrico.com/electrificacion-para-data-centers/ Imprimir este artículo Compartir by Editorial 0 Comentarios Los centros de datos son una realidad para cualquier empresa del mundo. Una buena instalación eléctrica debe permitir que sus servicios se mantengan disponibles de manera continua, pues una breve interrupción puede acarrear pérdidas económicas incalculables. El cálculo y el diseño empleados para el suministro eléctrico están obligados a garantizar eficacia, consistencia y, por supuesto, un consumo energético adecuado. Por Christopher García.
  • 26. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 2 6 ENFASIS El auge de este tipo de sitios está íntimamente ligado con el “boom” del internet –finales de la década de 1990–, cuando las compañías de servicios virtuales, correo electrónico y almacenamiento de datos en nubes informáticas comenzaron a posicionarse como un elemento cotidiano de las labores individuales y empresariales. Conforme las tecnologías se desarrollan y la demanda de servicios informáticos crece, la necesidad de los centros de datos se vuelve más patente. Es prácticamente nula la cantidad de personas que no utilizan servicios electrónicos, en comparación con la que los emplea de manera cotidiana. Por ello, cada día aumenta el número de construcciones de gran tamaño destinadas sólo a albergar servidores y equipos de procesamiento de datos. Según lo establecido por el estándar TIA-942, de la Asociación para la Industria de las Telecomunicaciones (TIA, por sus siglas en inglés), un centro de datos es todo espacio cuya función primaria es alojar un cuarto de cómputo y sus áreas de soporte. Con esto en mente, se debe considerar que un data center no cuenta con dimensiones definidas, sino que puede ir desde un pequeño cuarto en un edificio, hasta grandes naves que alberguen cientos de servidores trabajando al unísono. El auge de las telecomunicaciones y los servicios de transferencia de información, como habría de esperarse, ha llevado a las tecnologías especializadas en áreas como climatización, electricidad, seguridad, diseño y automatización a atravesar un proceso de cambio y adaptación para cumplir con las necesidades del sitio cada vez más específicas. Asimismo, los problemas resultantes del cambio climático han obligado a los desarrolladores de data centers a implementar estrategias para reducir consumos y emisión de contaminantes. Entre los principales aspectos por considerar para conseguir un data center eficiente, rentable y eficaz, se encuentran el tipo de data center por construir; el equipamiento informático por
  • 27. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 2 7 instalar; el cálculo de refrigeración necesaria; el cálculo de potencia requerida; la conectividad; el diseño de espacios requeridos; la ubicación del sitio, y los sistemas de control y seguridad. Cada uno de estos aspectos se encuentra relacionado entre sí. Es decir, el tipo de data center que se construya y el espacio requerido dependerán del equipamiento informático instalado; a su vez, la carga de refrigeración responderá a la cantidad de equipos instalados y a las condiciones de temperatura del sitio donde se localice el centro de datos. Luego, los sistemas de control y seguridad, llámese acceso de personal, barreras informáticas o disponibilidad, estarán relacionados con las características con que se diseñe el centro de datos, mientras que la alimentación eléctrica dependerá de la totalidad de sistemas informáticos, de climatización y de seguridad que se decida instalar en el lugar. En general, los data centers se dividen en cuatro tipos o Tier, según la norma ANSI/TIA-942. Esta norma establece las características y niveles de redundancia que deben poseer los centros de datos, según su clasificación, en aspectos como carga eléctrica, elementos termomecánicos, cableado, entre otros: Nivel 1: Básico (Tier 1)  Disponibilidad: 99.671 %, 28.8 horas de interrupción anual  Susceptible a interrupciones, planeadas o no planeadas  Ruta única de alimentación eléctrica y distribución de enfriamiento no redundante  Puede tener o no tener piso elevado, UPS o generador  Debe de ser apagado completamente para labores de mantenimiento Nivel 2: Componentes Redundantes (Tier 2)  Disponibilidad: 99.741 %, 22 horas de interrupción anual  Menos susceptible a interrupciones, planeadas o no planeadas  Ruta única de alimentación eléctrica y enfriamiento; incluye componentes redundantes  Incluye piso elevado, UPS y generador  Entre 3 y 6 meses para su implementación.
  • 28. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 2 8 Nivel 3: Mantenimiento concurrente (Tier 3)  Disponibilidad: 99.982 %, 1.6 horas de interrupción anual  Permite actividades planeadas de mantenimiento sin interrumpir la operación; los eventos imprevisibles pueden causar la interrupción del servicio  Existen múltiples rutas de alimentación eléctrica y de enfriamiento, pero con una sola ruta activa; incluye componentes redundantes  Entre 15 y 20 meses para su implementación  Incluye piso elevado  Rutas de distribución múltiples e independientes para la alimentación de los equipos  Todos los equipos de TI deben contar con doble alimentación eléctrica y ser compatibles en su totalidad con la arquitectura del sitio  Suficiente capacidad para llevar la carga en una ruta de distribución, mientras otra se encuentra en mantenimiento Nivel 4: Tolerante a fallos (Tier 4)  Disponibilidad: 99.995 %, 0.4 horas de interrupción anual  Incluye o supera todas las características de las 3 clasificaciones anteriores  Actividades planeadas o no planeadas no interrumpen las actividades de cargas críticas  Múltiples rutas activas de alimentación eléctrica y de enfriamiento; incluye componentes redundantes  Todos los equipos de enfriamiento cuentan con doble ruta de alimentación independiente  Infraestructura con sistemas de almacenamiento de energía  Entre 15 y 20 meses para su implementación Un elemento importante, relacionado con el nivel de clasificación de un data center, es el lugar de emplazamiento. La norma ANSI/TIA-942 establece la utilización de un edificio destinado exclusivamente para el data center que esté clasificado como Tier 4. En el caso de un Tier 2 o 3, se establecen distintas normas de seguridad y requerimientos que pueden lograrse en edificios existentes. La remodelación de un centro de datos en funcionamiento debe evaluarse seriamente para decidir si es más conveniente construir una sala nueva en un lugar diferente, pues las labores de
  • 29. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 2 9 remodelación deberán realizarse sin interrumpir las operaciones, con un rango muy reducido de corte de energía y con el riesgo de interrupciones involuntarias. Esta consideración muchas veces inclina la balanza hacia el desarrollo de un nuevo data center. Para elegir el lugar que albergará los equipos, es fundamental que cumpla con un rango cercano a los 1 mil 200 kilogramos por metro cuadrado de resistencia que solicita la norma ANSI/TIA-942, pues, en la actualidad, los equipos de UPS, racks de servidores y storage superan los 1 mil kilogramos de peso en la superficie de 0.60 m2 que ocupa un rack. Proyección y cálculos de refrigeración El primer paso para la proyección de un centro de datos es definir el equipo informático por instalar, pues la cantidad de racks y su distribución deberán contemplar los equipos iniciales y las posibles expansiones futuras. Debe considerarse el número de servidores, equipos de storage, librerías de backup, interruptores de core, etcétera, así como los espacios para nuevos equipos. Una vez decidido, se proyectarán las necesidades espaciales para contar con un diseño y funcionalidad adecuados. Cuando se tiene consciencia de la cantidad de sistemas que estarán funcionando, es preciso definir las necesidades de enfriamiento. De acuerdo con Julian Di Nanno, director de DCE ingeniería, “en la actualidad, esta etapa es uno de los pasos más complejos y delicados de diseñar. Equipos con elevados consumos de energía, gran disipación de calor, horas pico de procesamiento y dificultades de instalación de sistemas termomecánicos son algunos de los desafíos a que nos enfrentamos durante el diseño”. Estos desafíos han suscitado el desarrollo de diversos esquemas de enfriamiento para los requerimientos de un centro de datos, que ofrezcan eficiencia en consumo y permitan al sitio trabajar bajo condiciones propicias.
  • 30. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 3 0 Esquema de aire acondicionado por filas Entre las posibilidades de climatización para un centro de datos, se cuentan los sistemas de refrigeración perimetral, que inyectan aire por debajo del piso falso y se recupera a través del techo; el esquema de refrigeración por hilera, que extrae el calor de los pasillos calientes e inyecta aire frio por delante de los racks, y el esquema de enfriamiento focalizado a filas o gabinetes, que inyectan el aire frio desde la parte superior. Al respecto, el ingeniero José Alberto Llavot, System Engineer, DCCA, para Schneider Electric, menciona que “el esquema de aire acondicionado perimetral es el más utilizado. Ha estado en uso durante 30 años. No obstante, su uso depende mucho de las características del centro de datos. Este esquema se emplea cuando se cuenta con una carga de, cuando menos, 5 kW por gabinete. La elección de otro tipo de esquemas depende de si la densidad en el lugar es media o baja, pues entonces es posible focalizar la carga en gabinetes o filas. En general, el esquema perimetral permite reducir las cargas, aunque en la actualidad la tendencia es híbrida para ofrecer mejores soluciones, tanto de desempeño como de cuidado ambiental”.
  • 31. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 3 1 Entonces, lo más adecuado es diseñar un sistema flexible y escalable que permita refrigerar las necesidades actuales y soportar las posibles exigencias a futuro. Asimismo, es preciso establecer el nivel de redundancia deseado, según se agregue equipamiento de backup para la inyección de aire bajo piso o si se elige una refrigeración por hilera para las filas más críticas del data center. Ahora bien, como menciona el ingeniero Llavot, un aspecto importante es ofrecer una solución amigable con el medio, pues no se debe olvidar que los sistemas de refrigeración consumen la mayor parte de la demanda eléctrica en un data center. Resulta entonces relevante el tipo de tecnología seleccionada, ya que esta decisión puede permitir considerables ahorros y optimización del consumo energético. Cuando se está en posibilidades de diseñar un data center desde cero, las estrategias para minimizar los consumos energéticos son considerables, desde la elección de sistemas que cumplan funciones específicas, esquemas de trabajo con variaciones de carga y de velocidad, o free-cooling, según las necesidades del sitio, sus condiciones de temperatura y en consideración de las horas pico de trabajo; dimensionamiento adecuado de los sistemas, instalación de equipos de última generación con bajo consumo energético, entre otras opciones. En los casos en que el data center ya existe, no obstante, también es posible eficientar su demanda energética. El ingeniero Humberto Chacón, director General de Energía y Redes, empresa especializada en diseño y construcción de data centers, menciona una serie de estrategias que pueden ponerse en práctica para mejorar la demanda energética de un centro de datos. Como primera estrategia, menciona el reemplazo de equipos ineficientes por sistemas de última generación, con un mejor diseño interno y que consuma menos energía al cumplir su función. De acuerdo con su experiencia, “los fabricantes proporcionan datos sobre la eficiencia de los equipos de potencia y enfriamiento. En esta información, la eficiencia suele expresarse como un
  • 32. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 3 2 porcentaje de la salida de potencia respecto de la de entrada. Cuando se trata de equipos de enfriamiento, la eficiencia suele expresarse como un parámetro relacionado, que se denomina coeficiente de rendimiento: la relación entre el calor extraído respecto de la potencia eléctrica de entrada. La eficiencia de los componentes, en especial la de las unidades CRAC y los sistemas UPS, se reduce de forma significativa con cargas informáticas menores, y aumenta cuando funcionan a un nivel mayor de carga o a plena carga”. En otras palabras, un esquema de dimensionamiento que considere el trabajo de los sistemas de alimentación eléctrica en concordancia con su punto de eficiencia máximo resultará más redituable que un sistema sobrado, funcionando a cargas parciales. Por otro lado, el reemplazo de los sistemas también permite reconsiderar el dimensionamiento de la infraestructura física, de manera que sea suficiente para enfriar la carga informática real y evitar excedentes innecesarios. “En el mundo real, la carga de cómputo es considerablemente inferior a la capacidad proyectada para los componentes en el centro de datos. Las investigaciones son claras: un centro de datos promedio funciona a un 65 por ciento por debajo del valor proyectado. Existen en el mercado equipos UPS con eficiencias de hasta 94 por ciento (sin transformadores) y modulares que ayudan a dimensionar de manera más adecuada para mejorar la eficiencia, de modo que los UPS operen a entre 60 y 80 por ciento de su capacidad”, comenta el ingeniero Chacón. Añade, “por otro lado, las unidades de enfriamiento de baja capacidad facilitan el diseño de enfriamiento para mejorar el flujo de aire y la capacidad instalada quede más adecuada a la capacidad requerida por el centro de datos”. El director de DCE Ingeniería detalla algunos aspectos respecto de esta situación: “Es un error muy común calcular el consumo eléctrico sumando directamente lo que marca el manual de cada equipo e indica el fabricante; en general, estas indicaciones corresponden a la máxima configuración y carga del equipo en sus picos de arranque y en situaciones de extrema exigencia. Si sólo consideramos esto para dimensionar el consumo eléctrico, seguramente sobredimensionaremos la potencia.
  • 33. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 3 3 El paso correcto es medir el consumo eléctrico directamente con una pinza amperométrica en cada rack u obtener este dato si tenemos instalados medidores de consumos en los tableros o en las unidades de distribución de energía individuales, que permitan obtener el consumo real”. Relacionado con el dimensionamiento correcto, debe considerarse otro punto importante: cuáles equipos verdaderamente requieren enfriamiento y cuáles su temperatura de operación es adecuada. Considerar estas variantes permite ocupar sólo las cargas necesarias y elegir entre diferentes esquemas de refrigeración para emplearlos de manera óptima. “Se ha comprobado que los aislamientos o contenciones, ya sea por fila o por gabinete, pueden mejorar aún más la eficiencia de un centro de datos, ya que la cantidad de volumen de aire por desplazar es menor y se focaliza el flujo de aire. Además, la ASHRAE ha ampliado los rangos recomendados de temperatura y aire para operar un centro de datos, lo que permite ahorrar energía eléctrica”, detalla el ingeniero Chacón. En este mismo tenor, las empresas fabricantes de equipos para las necesidades de los centros de datos han llevado a cabo investigaciones sobre los mejores esquemas para el enfriamiento de estos sitios, con las que se ha comprobado que en los países cercanos a los polos, el free-cooling o enfriamiento gratuito representa una gran oportunidad de eficiencia y ahorro. “En algunas ciudades de México –puntualiza el director de Energía y Redes–, el esquema free- cooling representa una interesante opción. De hecho, existen unidades que combinan el enfriamiento tradicional con el free-cooling y, dependiendo de la temperatura exterior y la carga, se ajustan para economizar energía”. Por otro lado, la evolución de la electrónica ha logrado integrar en los sistemas de climatización dispositivos que permiten modificar su velocidad de operación y reducir la demanda energética, según demandas específicas. “Uno de los principales inventos del siglo XXI son los variadores de velocidad. En el caso de los centros de datos, son aplicables a ventiladores, turbinas, bombas o
  • 34. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 3 4 compresores, y nos ayudan a ajustar la capacidad de la unidad a la capacidad requerida”, comenta al respecto el ingeniero Chacón. Abunda: “Con la llegada de la vitalización y servidores del tipo blade, se comprueba cada vez más que la carga es dinámica y depende del proceso que se tenga durante el día; la capacidad de enfriamiento varía según horarios y épocas del año. Un diseño eficiente debe considerar el concepto on-demand, en donde el aire acondicionado ajusta su capacidad a la de la carga con sensores de temperatura externos instalados en los gabinetes”. Al respecto, el ingeniero Di Nanno menciona que “debemos asegurarnos de que los sistemas de refrigeración contemplen un control permanente de la temperatura y la humedad del ambiente, y tengan incorporado ventiladores de velocidad variable que inyecten frio y flujo de aire según las necesidades que se plantean a lo largo del día. Este método nos permitirá optimizar el consumo de energía”. Cálculo de potencia Una vez que los principales componentes se han definido –carga informática y sistemas de enfriamiento–, se deben calcular el consumo energético total que requerirá el centro de datos, considerando horarios pico, demanda regular y elementos adicionales. Entre los elementos adicionales, se debe incluir la iluminación, la refrigeración de confort, los sistemas de extracción de aire, las bombas de extracción de agua, en caso de existir, y los sistemas de detección y extinción de incendios. La planeación energética adecuada para el desarrollo de un centro de datos, se trate de un solo gabinete o de un espacio de grandes dimensiones, debe comenzar con la determinación de la carga crítica por cubrir y proteger. La carga crítica resulta de la totalidad de los componentes de un sistema de TI: servidores, sistemas de almacenamiento, routers, computadoras, equipo de telecomunicación, etcétera, así como de los sistemas de seguridad, contraincendios y de monitoreo que los protegen.
  • 35. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 3 5 Este proceso comienza con el listado de dichos componentes, con los rangos de energía y requerimientos de voltaje especificados en las placas del fabricante, así como con la consideración de si se trata de equipos monofásicos o trifásicos. Más tarde, la información provista por el fabricante debe ajustarse para que esté en concordancia con la carga real anticipada. Las especificaciones de energía indicados por el fabricante representan las cifras de consumo energético requeridas por UL en los perores escenarios, y en la mayoría de los casos, se encuentran muy por encima del nivel de operación esperado. Estudios realizados por especialistas en el tema indican que los rangos de placa de la mayoría de los equipos de TI exceden la carga de operación real en al menos 33 por ciento. Los estándares internacionales reconocen este hecho y permiten a los desarrolladores de sistemas ajustar la información de placas para cargas anticipadas mediante su multiplicación por una diversidad de factores, pues se sabe que no todos los equipos trabajan a cargas plenas el cien por ciento de las veces. Cuando ya se cuenta con una lista de componentes que engloba la carga crítica, tanto la carga base, como la energía requerida para los sistemas contraincendios, de seguridad y monitoreo puede establecerse mediante el siguiente procedimiento: 1. Ajustar la cifra de energía indicada en la placa para cargas anticipadas. Si el wattaje no se incluye en el dispositivo, puede determinarse multiplicando la corriente (amperes) por el voltaje del equipo que recibirá la corriente, el cual se aproxima a la cantidad de watts que consumirá el equipo 2. Multiplicar la cantidad de corriente anticipada por 0.67 para estimar la energía real, en watts, que representará la carga crítica. 3. Dividir la cantidad obtenida entre 1000 para establecer el nivel de alimentación de la carga crítica anticipada en kilowatts.
  • 36. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 3 6 Ahora bien, es preciso recordar que los centros de datos no son lugares estáticos ni tampoco lo son las cargas que requieren para operar. Una vez que se encuentra en funcionamiento, el equipo de TI se encontrará en un estado de modificación constante a lo largo de la vida útil del centro de datos. El remozamiento de los equipos de TI debe realizarse, cuando menos, en un periodo de tres años, durante el cual equipos nuevos, más potentes o eficientes se instalarán o reemplazarán a los dispositivos incluidos en el listado inicial. Debe realizarse una evaluación realista del alcance y del tiempo en el que será necesario realizar modificaciones o actualizaciones en la organización del equipo de TI para permitir el dimensionamiento adecuado de los requerimientos energéticos iniciales. Una vez que se ha estimado el nivel de carga futura, se debe añadir a la información de carga base para establecer la cantidad de la carga crítica en kW. La carga de energía total debe contemplar la ineficiencia de los UPS, así como los requerimientos adicionales para la carga de baterías. La eficiencia de los UPS varía según los modelos, pero con mayor notoriedad según la carga del UPS. En general, los UPS no se emplean bajo las condiciones de operación en que se garantiza su eficiencia. Una valoración realista y suficiente de la eficiencia de un UPS en una instalación típica oscila el 88 por ciento. La carga de baterías representa un consumo energético intermitente, pero muy significativo. En condiciones normales de operación, la carga requerida por una batería cargada es deleznable; no obstante, cuando una batería se ha descargado parcial o totalmente, la energía requerida por la batería puede alcanzar el 20 por ciento de la carga estimada para el UPS. Aunque esto sucede en muy raras ocasiones, la alimentación de entrada y el generador deben dimensionarse considerando estas cargas. Los cálculos de cargas por iluminación deben considerar la totalidad del área ocupada por el centro de datos en un edificio. Una regla de estimación aproximada para este tipo de carga es
  • 37. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 3 7 considerar 2 watts por pie cuadrado o 21.5 watts por metro cuadrado, según señala Richard Sawyer, ingeniero de Aplicación de Sistemas para APC. La demanda de consumo base de las cargas presentes en un centro de datos permite establecer el consumo eléctrico para determinar los costos energéticos; no obstante, la totalidad del servicio eléctrico y el generador no pueden dimensionarse a partir del consumo base. Las fuentes de alimentación deben ser dimensionadas para soportar las demandas pico, además de considerar cualquier margen de sobredimensionamiento exigido por los códigos y estándares aplicables. En la práctica, esto provoca que el dimensionamiento del servicio eléctrico y del generador sea considerablemente mayor de lo esperado. Así pues, el sistema eléctrico para un centro de datos puede calcularse de la siguiente manera:  Multiplicar por 125 por ciento la capacidad eléctrica total requerida para cumplir con las exigencias de estándares internacionales  Determinar la entrada de energía trifásica en CA que debe suministrar la compañía distribuidora. En general, la carga de entrada es de 230 volts CA en la mayoría de los países  Emplear la siguiente fórmula para determinar la carga eléctrica que se debe suministrar al centro de datos, en amperes: Amperes = (kW x 1000) / (Volts x 1.73) El resultado ofrece un estimado de la capacidad eléctrica requerida para soportar la carga crítica, las necesidades de enfriamiento y los servicios generales del centro de datos. Es preciso destacar que esto sólo constituye un estimado y que la determinación final del servicio depende en gran medida de la información específica del sitio. Los especialistas recomiendan recurrir a la asesoría de ingenieros consultores profesionales que verifiquen las estimaciones iniciales y desarrollen el diseño eléctrico final del centro de datos.
  • 38. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 3 8 Elección de un generador Cuando ya se ha determinado el tamaño de la carga eléctrica necesaria, se debe considerar la selección de un generador de energía de reserva apropiado que pueda brindar corriente eléctrica cuando se presente algún tipo de falla en el suministro, de modo que se incremente la disponibilidad del centro de datos. Para estimar las dimensiones del generador requerido por las cargas críticas, se deben considerar las características de las cargas que habrá de alimentar. Las cargas mecánicas, por ejemplo, requieren corrientes de arranque elevadas y originan armónicas que obstaculizan el trabajo del generador para suministrar la energía demandada. Los UPS mismos pueden contribuir con este problema si no se encuentra funcionando a cargas plenas y puede provocar que el generador falle si se convierte en el elemento que demande la carga principal. Por este motivo, menciona el ingeniero Sawyer, “los UPS deben seleccionarse para brindar confiabilidad en todo momento. Un UPS que muestra características capacitivas elevadas bajo condiciones de carga bajas debe evitarse. Las topologías de algunos UPS, como los de conversión delta, son ideales para sistemas alimentados por generadores y no producen las indeseables condiciones de operación que presentan los sistemas de doble conversión convencionales con filtros capacitores de entrada. Este simple aspecto en la elección de un UPS puede modificar bastante las dimensiones requeridas para el generador”. Entonces, abunda el ingeniero Sawyer, “cuando se elige un generador, se debe basar la decisión en los kilowatts nominales del generador, con propósitos de simplicidad; pero debemos estar conscientes de que los generadores están diseñados para operar cargas con un factor de potencia inferior a 1.0; 0.8, por lo regular. Esto significa que la corriente y el voltaje estarán ligeramente fuera de fase y que el generador deberá soportar esta diferencia. Un generador de 1 mil kilowatts,
  • 39. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 3 9 diseñado para operar cargas con un factor de potencia de 0.8, estará funcionando como un generador de 1 mil 200 kilowatts”. Finalmente, un aspecto fundamental para el correcto funcionamiento de un centro de datos es establecer el nivel de redundancia eléctrica requerido. El ingeniero Di Nanno menciona que “según se elija un sistema N, N+1 o 2N+1, el sistema eléctrico contará con diferentes elementos y necesidades de alimentación eléctrica. Una vez establecida la potencia total requerida, se debe cotejar la disponibilidad, ya sea dentro del edificio en el cual se emplazará el data center o directamente desde la compañía eléctrica, en el caso de mayores consumos. Por último, el sistema de energía deberá prever la instalación de un grupo generador que actúe en los casos que la compañía eléctrica interrumpa el servicio, el cual deberá posibilitar el cien por ciento de funcionamiento del data center. La norma TIA-942 establece para los data center Tier 4 que la generación de emergencia sea concebida con la instalación de dos grupos generadores y que por sí solo cada uno pueda abastecer el ciento por ciento de la potencia requerida”. ———————————————————————————————————————————— ——————- Un centro de datos ¿flotante? La información contenida en un centro de datos puede ser tan valiosa que los expertos en el tema siempre buscarán los lugares más aislados y seguros para resguardar los datos La seguridad es tan importante que se tiene registro de centros de datos construidos bajo búnkers de guerra, minas e incluso sobre centros religiosos. Sin embrago, el mayor asombro sobre este tipo de edificaciones llegó con la posible construcción de un centro de datos sobre el mar; y es que hace unos meses se registró en la bahía de San Francisco, en Estados Unidos, la construcción de una enorme estructura de varios pisos sobre una plataforma de 80 metros de largo aproximadamente, la cual está bajo supervisión de Google, el buscador web más visitado a nivel mundial.
  • 40. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 4 0 Según el periodista Daniel, del blog tecnológico CNET, Google podría estar trabajando en la construcción de un centro de datos flotante, pues se sabe que en 2009 la empresa presentó una patente sobre un centro de datos marítimo, el cual genera electricidad gracias a las olas del mar y cuenta con varias computadoras, así como unidades de refrigeración. Aunque la compañía confirmó que la construcción sí les pertenece pero aún no mencionarán cuál será su uso, varios medios de comunicación aseguran que sí se trata de un centro de datos y los expertos añaden que aprovechar el agua del mar para enfriar un centro de datos podría ser la razón principal para crear una instalación flotante, además de asegurar el uso de energía limpia, un costo significativamente bajo y mayor seguridad, razones que se suman a la creencia de que sí se trata de un futuro centro flotante. Por otra parte, los expertos también aseguran que la conectividad, la humedad, la sal, los oleajes y las tormentas podrían ser un factor contraproducente para almacenar información. ———————————————————————————————————————————— ——————- Niveles de redundancia eléctrica en UPS N-Configuración de capacidad. Instalaciones en las que una única o varias UPS juntas proporcionan capacidad equivalente a la carga total de los equipos. Es la configuración más simple, no proporciona redundancia e implica la pérdida de la seguridad del suministro ante cualquier labor de mantenimiento. Adecuada para centros de datos tipo Tier 1, según el estándar TIA-942. N+1-Redundancia aislada Cuenta con dos UPS capaces de soportar toda la carga del centro de datos, pero únicamente una está activa en el modo de operación estándar; la otra entra en funcionamiento cuando la primera cae. Ofrece la ventaja de que las UPS no requieren sincronización, con las desventajas de ser más ineficiente por tener una UPS sin carga que
  • 41. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 4 1 proteger y la dependencia de los dos bypass estáticos de ambas UPS. Hay un punto de fallo único en la alimentación a los sistemas. No aparece en la descripción de posibles configuraciones redundantes de la TIA-942. N+1-Redundancia en paralelo Configuración en la que 2 UPS soportan la carga de los sistemas a la vez. Cada una es capaz de soportar toda la carga por completo. Una de las configuraciones más habituales. Requiere que las UPS estén sincronizadas y habitualmente que sean del mismo fabricante. El diseño tiene puntos únicos de fallo, tanto en la alimentación de las UPS, como en la distribución hacia los sistemas; no es tolerante a fallos, aunque esto puede matizarse según la implementación. Adecuada para Tier 2, 3 y 4, según el estándar TIA-942. 2N-Redundancia sistema + sistema El diseño típico de esta configuración puede equivaler a dos sistemas de capacidad N alimentando simultáneamente las Power Distribution Units (PDU); es decir, dos parejas de UPS + generador. Presenta muchas implementaciones en las que es posible eliminar los puntos de fallo, con el consiguiente incremento en costes al redundar cuadros eléctricos, equipos de transferencia, etcétera. Es un diseño tolerante a fallos que, para mayor disponibilidad, suele implementarse como 2 (N+1). Adecuado para Tier 4, según el estándar TIA- 942, siempre y cuando se utilicen dos suministradores de energía eléctrica distintos. 2(N+1)-Doble redundancia en paralelo Corresponde a dos configuraciones de redundancia paralelas alimentando simultáneamente el equipamiento crítico. Requiere al menos cuadruplicar la potencia eléctrica necesaria para alimentar los sistemas informáticos, ya que cada una de las cuatro UPS mínimas requeridas debe ser capaz de proteger la carga completa. Precisa dos generadores capaces de soportar independientemente toda la carga de la instalación. Todo el sistema es tolerante a fallos y puede mantenerse sin exponer los sistemas a interrupciones del servicio. Adecuado para Tier 4, según el estándar TIA-942, siempre y cuando se utilicen dos suministradores de energía eléctrica distintos.
  • 42. DIMENSIONAMINETO ENERGÉTICO BÁSICO PARA CENTRO DE DATOS Tema: Sistemas Ininterrumpido de Alimentación SAI Adapta: EDGAR ESCOBAR CASTRILLÓN Los derechos a: http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para- construir-un-datacenter SENA_Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada_CTMA. Regional Antioquia Colombia 4 2 2(N+1)-Redundante distribuida Este diseño intenta reducir el número de UPS requerido para soportar una configuración 2(N+1) doblemente redundante. Utiliza Interruptores Estáticos de Transferencia (STS, por sus siglas en inglés) para proporcionar redundancia a partir de un número menor de UPS y grupos electrógenos. ———————————————————————————————————————————— ——————- Referencias 1. Walter Navarrete, Data centers: concepto y diseño. 2. Humberto Chacón Cuétara, “Diseño eficiente en centros de datos”. 3. Julián Di Nanno, Diez aspectos fundamentales a tener en cuenta para construir un data center. 4. Richard Sawyer, Calculating Total Power Requirements for Data Centersl, APC, White Paper 3. 5. Neil Rasmussen, Guidelines for Specification of Data Center Power Density, APC, White Paper 130.