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Cálculo del requisito total de
potencia para los centros de datos (parte I)

Parte de la planificación y el diseño de los centros de datos consiste en alinear los requisitos de potencia y refrigeración de los equipos de IT con la capacidad de los equipos de infraestructura para satisfacer esos requisitos.

El dimensionamiento del servicio eléctrico para un centro de datos o sala de datos exige conocer la cantidad de electricidad requerida por el sistema de refrigeración, el sistema UPS y las cargas de IT críticas. Sus requisitos de potencia pueden variar sustancialmente, pero pueden estimarse con precisión utilizando reglas simples una vez que se determinan los requisitos de potencia de la carga de IT planificada. Además de permitir estimar el dimensionamiento del servicio eléctrico, pueden usarse para estimar la capacidad de salida de potencia de un sistema generador de reserva.


Evaluación de las necesidades

Toda iniciativa para mejorar la capacidad del entorno de un centro de datos, independientemente de la dimensión o escala, debe comenzar con una evaluación de las necesidades. Esencialmente, la evaluación de las necesidades establece las necesidades de disponibilidad de las aplicaciones comerciales que son procesadas por los equipos de IT. Un proceso comercial que no se ve afectado por la variable tiempo u opera por un proceso en lote puede exigir el acondicionamiento de energía y de aire para la carga en una configuración “N”, sin redundancia interna para aumentar la disponibilidad. Las instalaciones respecto de las cuales el tiempo es una variable más importante pueden requerir cierto grado de redundancia en sistemas con componentes clave y tener configurada una topología “N+1”.

Cada elemento clave del sistema tendría una porción de equipos redundante, de forma tal que aunque fallara una unidad, el sistema podría seguir funcionando para ofrecer soporte a la carga crítica de IT. Las aplicaciones más críticas de los centros de datos que requieren disponibilidad total (7x24) tendrían una topología 2N, es decir que los sistemas críticos serían totalmente redundantes. Un sistema crítico podría fallar, pero otro mantendría las cargas operativas. Asimismo, esto brinda cierto grado de capacidad de mantenimiento concurrente por el cual podrían llevarse a cabo tareas de mantenimiento en un sistema al tiempo que el otro alimenta la carga.

Independientemente de cuál sea la configuración real del diseño del sistema UPS (N, N+1, 2N), la cuestión central de suministrar suficiente potencia a la carga crítica y mantenerla refrigerada no cambia, y debe abordarse cuidadosamente. La subestimación de la capacidad requerida puede dar como resultado futuras interrupciones en el suministro de energía cuando se fuerza el aumento de la capacidad, y la sobrestimación genera costos iniciales excesivos de instalación y mayores gastos de mantenimiento corrientes.


Determinación de la potencia eléctrica necesaria

La mayoría de los centros de datos son parte de un edificio más grande. Los siguientes pasos para determinar la capacidad eléctrica lo ayudarán a estimar la capacidad requerida para la parte del edificio dedicada al centro de datos. Para las instalaciones donde se comparten y utilizan componentes críticos tales como aire acondicionado, sistemas de enfriamiento o generadores de reserva para suministrar otras cargas más allá del centro de datos, el dimensionamiento del sistema requiere un análisis más completo y complejo por parte de un ingeniero consultor.

El gráfico ilustra un detalle típico de la forma en la que se divide la capacidad eléctrica entre las diferentes cargas de un centro de datos. Este parte del supuesto de un centro de datos de 5000 pies cuadrados (465 metros cuadrados) con una carga crítica en estado estable inicial de 50 kW, más una carga en estado estable futura de 50kW. Además, contempla un sistema de refrigeración de expansión directa (DX) y una tensión recibida del sistema eléctrico equivalente a 480 VCA.


Cargas críticas

Un ejercicio adecuado de planificación en el desarrollo de un centro de datos, desde un entorno de un solo rack hasta un centro de datos de plena escala, comienza con la determinación del dimensionamiento de la carga crítica a la que debe ofrecerse servicio y protección. La carga crítica es la totalidad de los componentes de hardware de IT que conforman la arquitectura comercial de IT: servidores, routers, computadoras, dispositivos de almacenamiento, equipos de telecomunicaciones, etc., así como los sistemas de seguridad, contra incendios y de monitoreo que los protegen. Este proceso comienza con una lista de la totalidad de tales dispositivos, que debe incluir los correspondientes regímenes nominales de potencia indicados por el fabricante, requisitos de tensión y especificación de si se trata de dispositivos monofásicos o trifásicos.

La información brindada por el fabricante debe ajustarse para reflejar la carga anticipada real. Los requisitos de potencia indicados por el fabricante son las cifras de consumo de energía en el peor de los casos según lo requerido por Underwriter’s Laboratory y, casi siempre, se encuentran bien por encima del nivel de energía operativa esperado.

Con la lista de componentes anticipados que conforman la carga crítica, puede establecerse la carga base utilizando un calculador de dimensionamiento. Para el caso de equipos de IT no contemplados por los calculadores, así como el requisito de potencia para los sistemas contra incendios, de seguridad y de monitoreo, debería utilizarse el siguiente procedimiento:

1. Sumar las potencias indicadas por el fabricante de las cargas anticipadas. Si no se indican los vatios en el dispositivo, puede determinarse ese valor multiplicando la corriente (amperios) por la tensión del dispositivo para obtener los VA, que se aproximan a la cantidad de vatios que consumirá el dispositivo.

2. Multiplicar la cifra de VA anticipada por 0,67 para estimar la potencia real, en vatios, que representará la carga crítica.

3. Dividir el número obtenido por 1000 para establecer el nivel de carga en kilovatios (kW) de la carga crítica anticipada.

Artículo gentileza de Schneider Electric Chile. www.schneider-electric.cl

Junio 2014
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