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Cinco tecnologías de automatización que mejoran la eficiencia energética de los centros de datos
Resumen: Este blog describe cinco tecnologías de automatización que mejoran la eficiencia energética de los centros de datos al optimizar el enfriamiento, la distribución de energía y el flujo de datos en tiempo real. Explica cómo las plataformas de DCIM, la fibra óptica, los módulos de controladores lógicos programables (Programmable Logic Controller, PLC) de intercambio en caliente, los variadores de frecuencia (Variable Frequency Drives, VFD) del tamaño adecuado y las redes sensibles al tiempo reducen el desperdicio y permiten operaciones más eficientes.
La infraestructura actual se encuentra bajo tensiones opuestas. Los consumidores necesitan electricidad para la vida cotidiana. Las empresas la necesitan para hacer el trabajo.
El consumo de electricidad generalmente se mide en kilovatios-hora (kWh), que es la cantidad total de trabajo o energía utilizada, medida como 1 kilovatio de potencia gastado durante 1 hora.
Según la Administración de Información Energética de los EE. UU. (Energy Information Administration, EIA), se utilizó un estimado de 1,49 kWh para fines residenciales en 2024. Otros 1,43 billones de kWh se destinaron a uso comercial y 1,03 billones de kWh fueron para uso industrial.
Las plantas de fabricación, las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, las plantas hidroeléctricas y muchas otras organizaciones industriales consumen grandes cantidades de energía, lo que genera inquietudes sobre qué tan bien las redes eléctricas pueden manejar este exceso. La eficiencia energética de los centros de datos es crucial para reducir la tensión en las redes eléctricas de todo el país.
Un centro de datos energéticamente eficiente es un objetivo realista, pero exige un análisis exhaustivo del consumo de energía y su uso óptimo. Estas son solo cinco tecnologías de automatización que ayudan a alcanzarlo.
1. Plataformas de gestión de infraestructura de centros de datos (DCIM)
Las plataformas de DCIM son el cerebro de su centro de datos. Monitorean continuamente el rendimiento en tiempo real. Hacen un seguimiento de la ubicación de los activos del centro de datos, capturan datos de varios sensores, analizan mapas de calor y de piso, y proporcionan esta información en informes visuales o paneles claros para usted.
Gestión de precisión
Uno de los mayores gastos en un centro de datos es el enfriamiento. Una plataforma de DCIM comprobada puede crear mapas térmicos 3D para identificar puntos críticos y monitorear el rendimiento del sistema. Usted puede dirigir el enfriamiento a un área específica en lugar de a una habitación completa. También le permite evitar enfriar en exceso una habitación, lo que es un desperdicio.
La DCIM también examina el diseño y la capacidad de su centro de datos. Puede identificar servidores fantasma y apagarlos. También puede detectar áreas con alta demanda de enfriamiento que carecen de equipos suficientes, lo que ayuda a planificar la inversión y la colocación de nuevos componentes.
GENESIS simplifica la gestión al monitorear el estado de su infraestructura, y realizar cambios clave solo cuando y donde sea necesario. Usted cuenta con información en tiempo real que puede usar para examinar su huella de carbono y hacer una lluvia de ideas sobre formas de aumentar la eficiencia energética del centro de datos.
Monitoreo energético en tiempo real
En el pasado, las empresas administraban su consumo de energía comparando las facturas mensuales de servicios públicos con las facturas de meses anteriores. A partir de allí, determinaban si el uso aumentaba o disminuía, cuándo y potencialmente por qué. GENESIS le permite ver datos de automatización en tiempo real cuando lo empareja con los controladores lógicos programables (PLC) de Mitsubishi Electric y otros dispositivos de monitoreo de energía.
GENESIS es una plataforma independiente del proveedor. No importa qué sistemas utilice actualmente o si hay una combinación de ellos. GENESIS funciona bien tanto con componentes de Mitsubishi Electric como con terceros.
2. Fibra óptica
La DCIM es el cerebro de la automatización y la fibra óptica incluye conductos que permiten que los datos se muevan de manera fluida. La fibra óptica proporciona estos beneficios clave:
Mejora el flujo de aire
Por cada conjunto de cableado de cobre, una sola hebra de cableado de fibra óptica realiza la misma función. La fibra óptica es más delgada y ocupa menos espacio. Esto crea espacio para mejorar el flujo de aire, lo que garantiza que el sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC) de su instalación enfríe los servidores de manera eficaz. Reduce la carga en los ventiladores de alta velocidad, lo que ayuda a garantizar que el aire llegue a las áreas donde más se necesita.
Reduce el consumo de energía
El cableado de cobre es obsoleto en los centros de datos porque los cables de fibra óptica reducen su huella, usan menos energía y disipan el calor de manera más eficaz. En lugar de hebras metálicas, la fibra utiliza luz en lugar de electricidad. La luz se mueve rápidamente y no requiere tanta amplificación de señal como el cobre.
La fibra tampoco genera calor, lo que reduce la demanda del sistema de enfriamiento de su centro de datos. La refrigeración puede centrarse en los servidores en lugar de en el cableado.
Habilita la transmisión de datos inmune al ruido de alta velocidad
Los datos fluyen rápidamente, por lo general sin perturbaciones por calor, picos de energía o interferencia de señal que pueden provocar pérdida de paquetes de datos, mayor latencia o retraso. Debido a que no hay retraso ni demora, la optimización de la energía ocurre rápidamente gracias a la información en tiempo real que se analiza constantemente a medida que viaja de los sensores a las plataformas de DCIM.
Las redes de fibra óptica actuales pueden ofrecer las velocidades que necesitan los centros de datos. Las comunicaciones de toda la instalación llegan a su sala de control, sin demora, hasta 30 metros.
3. Módulos de PLC con intercambio en caliente
Los módulos de PLC controlan los generadores de respaldo, los ciclos de enfriamiento y la distribución de energía. Cuando un módulo de PLC falla, cambiarlo en caliente por otro evita la necesidad de apagar todo. Cambiar un módulo de PLC sin apagar el controlador evita tiempo de inactividad, lo que le resulta beneficioso por los siguiente motivos:
- Elimina los arranques en frío: el uso de energía aumenta cuando se inicia el equipo desde un apagado completo. Cuando vuelve a poner el sistema en línea, debe funcionar a máxima capacidad para ponerse al día, lo que consume una cantidad significativa de energía.
- Pone fin a interrupciones prolongadas del servicio: poner un sistema fuera de línea para realizar un mantenimiento importante afecta su negocio. Si puede cambiar rápidamente un módulo de PLC por otro, por lo general no interrumpirá su rutina durante más de unos minutos.
- Mantiene el estado estable: el “estado estable” es el punto en el que los sistemas de refrigeración y energía alcanzan un nivel operativo eficiente, con todo sincronizado y funcionando con sus configuraciones óptimas. Si puede intercambiar un módulo de PLC sin apagar el sistema, puede mantener ese estado y evitar comenzar desde cero.
- Preserva la integridad de los datos: su DCIM depende de datos en tiempo real. Si deja su sistema completamente fuera de línea, se produce una brecha en los datos en tiempo real, lo que dificulta que su DCIM identifique con precisión correcciones o mejoras.
4. VFD del tamaño adecuado
Piense en los variadores de frecuencia (VFD) como interruptores atenuadores que reducen el consumo de energía en la infraestructura de un centro de datos. En una configuración estándar, los ventiladores, las bombas y los motores funcionan continuamente al 100 %. Es energía desperdiciada, ya que no siempre necesita que las cosas funcionen al máximo.
Los VFD benefician la infraestructura de un centro de datos al proporcionar:
Menor consumo de energía
Los VFD del tamaño adecuado se basan en “leyes de afinidad”, donde el consumo de energía se basa en el cubo de la velocidad del motor. Si reduce la velocidad de un ventilador en solo un 10 %, su consumo de energía, en promedio, disminuye en más del doble. Afectan la velocidad de rotación de los motores de inducción trifásicos, lo que optimiza el rendimiento. La oferta de VFD de Mitsubishi Electric incluye varias unidades con PLC integrados que pueden ayudarle a ajustar su variador para maximizar la eficiencia mediante controles PID.
Los VFD también permiten arranques suaves, que aumentan gradualmente el voltaje a los ventiladores. Cuando las cosas aumentan lentamente, se reduce el desgaste de los cojinetes, las correas y los sellos. También puede ayudarle a evitar las tarifas de demanda máxima de su compañía de energía.
Requerimientos térmicos ajustados
Los VFD también reducen el desgaste innecesario. Cuando los sistemas de enfriamiento se ajustan a los requerimientos térmicos exactos, se evita el ciclo corto. Los ciclos cortos no solo desperdician energía, sino que también aceleran el desgaste del equipo, lo que aumenta los costos de reparación o reemplazo de los componentes de enfriamiento.
Los VFD del tamaño adecuado son excelentes para proporcionar a las plataformas de DCIM datos en tiempo real sobre el consumo de energía y las RPM del sistema de enfriamiento de su centro de datos.
5. Redes sensibles al tiempo (TSN)
Las comunicaciones son sensibles al tiempo. Las redes sensibles al tiempo representan un conjunto de normas de Ethernet que maximiza la eficiencia y proporciona lo siguiente:
- Replicación y eliminación de marcos: la eficiencia aumenta al eliminar los datos perdidos que deben retransmitirse hasta que lleguen con éxito. Los datos siempre llegan en el primer intento.
- Convergencia de red: TCP/IP permite que los datos estándar y los datos sensibles al tiempo se ejecuten en el mismo equipo sin interferencia. No necesita tantos cables, interruptores o transceptores, lo que reduce el consumo de energía de los componentes. También reduce los requisitos de refrigeración al liberar espacio en las unidades de gabinete.
- Sincronización de tiempo: las redes sensibles al tiempo (Time Sensitive Networking, TSN) utilizan un reloj global para garantizar que todos los dispositivos de la red compartan exactamente la misma hora. Esto facilita que el sistema esté listo para recibir la siguiente transmisión sin salir repetidamente de un estado de suspensión.
- Modeladores conscientes del tiempo (TAS): los datos en tiempo real enviados ahora son inútiles si no llegan a los módulos de DCIM en 10 minutos.
CC-Link IE TSN garantiza datos oportunos de energía y control que se entregan cuando es necesario, y no con minutos u horas de retraso. Los modeladores conscientes del tiempo (Time-Aware Shaper, TAS) programa el tráfico para garantizar que siempre se prioricen los datos críticos.
Nuestros expertos en eficiencia energética de centros de datos están encantados de hablar sobre algunas o todas las tecnologías de automatización que mejoran la eficiencia de su instalación y también reducen su huella de carbono.
