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RESPALDO DE ENERGÍA EN DATA CENTERS
Hacia una mayor eficiencia

La continuidad energética es una condición “sine qua non” para la operatividad de los sistemas TI, más aún cuando se trata de data centers, ambientes críticos en donde el respaldo de energía se va más exigido.

Tras el terremoto que afectó a Chile el 27-F de 2010, el apagón que se produjo durante el evento y varios días después, puso como un tema primordial para las empresas el contar con suministro eléctrico de manera regular. Si bien muchas se encontraban preparadas para una contingencia como esa, hubo otras que no lo estaban. Tras esta experiencia, el tema energético se ha vuelto y será cada vez más esencial.

Para Alejandro Corro, Académico del Área Informática y Telecomunicaciones, Escuela de Ingeniería y Tecnología de Inacap Sede Santiago Sur: “entre otros factores, los canales de comercialización soportados por las TIC, la presencia de nuevos modelos de negocios colaborativos que proliferan en Internet, así como la creciente conectividad a través de Internet de las Cosas, que continuará en alza (para 2020 la cantidad de dispositivos conectados aumentará en un 31%, según IDC), implican muchas actividades que se pueden realizar de manera remota y automáticamente, donde el suministro de energía será clave.


¿Qué se necesita?

Un estudio a nivel mundial desarrollado por BIS Applied Systems señala que un 21% de los fallos de data centers son ocasionados por problemas con el suministro de energía.

En este escenario, la selección de los sistemas de respaldo de energía a utilizar pasa a ser tanto o más crítica que otros componentes de un data center. “El dimensionamiento del servicio eléctrico para un centro de datos requiere conocer las cargas de TI críticas, la necesidad de electricidad que utilizará el sistema de refrigeración y el sistema de respaldo de energía. Entre estos tres elementos pueden variar de forma sustancial los requisitos de potencia, pero pueden ser estimados de manera precisa una vez que se han logrado definir los requisitos de potencia de la carga TI planificada para el data center”, comenta el acadé- mico. Actualmente, el nivel de avance tecnológico dentro de esta industria entrega múltiples posibilidades u opciones que se adaptan a diferentes necesidades.

Para Matías Díaz, Doctor en Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Power Electronics for Future Technologies Research Group y Académico del Departamento Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Santiago de Chile (Usach), en general, en un ambiente de data center, “las UPS deben tener capacidad de operar con tecnología True Online. Esto es que la transferencia en caso de algún corte del suministro sea inmediata. Además, las UPS de última generación poseen características como baja distorsión armónica, capacidad de operación redundante, facilidad de control e interfaces de comunicación como RS-232, Ethernet.

Alejandro Corro, INACAP.
Matías Díaz, USACH.
Cristián García, UNAB.

Hoy, según el académico de la Usach, los equipos más usados en el mercado nacional son del tipo offline o line interactive, principalmente por su menor precio, mientras que aún estamos algo rezagados en la implementación de UPS online doble conversión, que además de asegurar operación ante fallas de suministro, pueden compensar perturbaciones de la red, como variaciones de tensión y frecuencia, contaminación armónica y ruido de la línea eléctrica.


Nuevas tendencias tecnológicas

En el mercado de las UPS se han visto avances tecnológicos tanto en software como en hardware. En primer término, “cada vez es más importante que la UPS sea compatible con algún software que permita visualizar sus datos de operación y hacer gestión con dicha información. Por lo mismo, la mayoría de los equipos incorpora protocolos de comunicación y software que permiten su control y operación a distancia. Algunos modelos, posibilitan escalar la potencia instalada del equipo al incorporar módulos, los que se activan simplemente desde el software de operación del equipo”, detalla Matías Díaz. Agrega que en el caso de las UPS online, se han desarrollado algoritmos que permiten que estas operen en modos de “ahorro de energía” y cambien a modos de operación “normal” en cuanto detectan una falla en el suministro eléctrico.

En tanto, en cuanto a hardware, el mercado de las UPS se ha visto impactado por el desarrollo tecnológico en la electrónica de potencia (disciplina que se dedica al desarrollo de rectificadores e inversores), con avances significativos -a juicio del académico- en eficiencia, densidad de potencia, controlabilidad, flexibilidad y escalabilidad. “Esto se ha traducido en que las UPS, además de servir como sistema de respaldo, puedan ofrecer otras funciones como filtrar contenido armónico o detectar pertubaciones de tensión y frecuencia”, añade.

En esta misma línea, para Alejandro Corro, quien cita a Carlos Zuluaga, miembro del comité académico de BICSI (Building Industry Consulting Service International), uno de los principales avances que permite una mayor eficiencia en los sistemas de respaldo corresponde a la tecnología IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor), un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. Con su entrada en uso ha cambiado el desempeño de las UPS, otorgándoles una alta eficiencia energética y ahorros significativos.

Agrega que dentro del mercado de los sistemas de reserva de energía existe una apuesta por la tecnología modular, buscando principalmente características como: eficiencia, flexibilidad, escalabilidad, redundancia y fiabilidad. Por otro lado, en opinión del docente de la Usach, la tecnología “transformerfree UPS” ha ganado gran visibilidad.

En general, un sistema UPS de rango de potencia medio-alto se equipa con transformador eléctrico. Esto es ciertamente muy robusto, ofrece aislación galvánica, alta disponibilidad y simplifica el manejo de corrientes de corto circuito. Sin embargo, los diseños transformer-free ofrecen mejor eficiencia y footprint reducido. Estas UPS habitualmente son constituidas por módulos, lo que incrementa la redundancia y permite fácil expansión en caso de requerirse añadir capacidad instalada.


Los desafíos claves

Entre los principales retos que se observan en este mercado, a juicio de los especialistas, se busca esencialmente aumentar la eficiencia dentro de los data centers. “Esto implica hacer más eficiente cada componente que consume energía, por ejemplo, a través de servidores modernos que posean un modo automático de apagado de energía o modo de ahorro cuando no se está operando con la máxima carga; uso de discos duros de estado sólido; baterías eficientes; y UPS con topologías de convertidores de potencia más eficientes”, señala Cristián García, Doctor en Ingeniería Electrónica y Profesor Investigador de la Universidad Andrés Bello. En este sentido, se requiere que los sistemas de respaldo resguarden el suministro sin impactar de forma negativa en el PUE (Power Usage Effectiveness) y buscar una manera de ser más eficiente, sin llegar a sacrificar ni la calidad eléctrica ni la potencia requeridas.

La mayoría de los centros de datos actuales presentan un PUE superior o cercano a 1.6 (bueno), “pero siendo Chile uno de los países con mayor capacidad dentro de Latinoamérica para la instalación de data centers de grandes compañías, deberíamos pretender que estos alcancen un PUE menor a 1.2 (excelente), tanto en términos medioambientales como económicos. Con ese valor en el PUE nos encontraríamos frente a data centers donde la mayor parte de la energía eléctrica de entrada es consumida por los dispositivos computacionales, y no se utiliza en mayor medida dentro del sistema de enfriamiento”, explica el docente de Inacap. Por lo tanto, a su juicio, es necesario seguir avanzando hacía el objetivo de que los data centers puedan alimentarse, fundamentalmente, de energías renovables, que hoy resultan enormemente competitivas y no agotables.

Asimismo, en opinión del académico de la Usach, estamos algo al debe en entender correctamente el funcionamiento de estos equipos y en avanzar en el desarrollo local de este tipo de tecnologías. “Todas las opciones disponibles en el mercado son importadas desde el extranjero y nuestra industria tiene poca capacidad de diseño y construcción. Por tanto, ante una falla de una UPS, se reemplaza alguno de sus componentes principales, pero no se repara”, detalla. En este sentido, se debe potenciar una mayor colaboración academia-industria, para buscar impulsar el desarrollo local de soluciones tecnológicas.

Marzo 2019
.......
Comentarios acerca de este artículo
María Eugenia Mestre NOVIS (21/03/2019)
Muy buen artículo.
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