Tres cosas a tener en cuenta al construir un centro de datos

El cambio digital y los desarrollos 5G están impulsando las inversiones en centros de datos.

La pandemia de COVID ha tenido un impacto drástico en la sociedad, no solo en nuestra salud, sino también en otros ámbitos, como en los aspectos industriales: ha impulsado la revolución ‘digital’, desde la forma en que celebramos las reuniones de negocios hasta cómo aprendemos a manejar las fábricas. Este repentino cambio digital, junto con los últimos avances en comunicación 5G, está estimulando la necesidad de más soluciones en línea y basadas en la nube, que a su vez está motivando enormes inversiones en infraestructura de TI, como son los centros de datos. En este artículo, Hiroki Nishiyama, director global de marketing de centros de datos de Mitsubishi Electric Corporation, explica con más detalle los desafíos que enfrenta esta importante industria en crecimiento.

“Los recientes cambios provocados por el cambio digital y la forma en que nos comunicamos están impulsando enormes inversiones en centros de datos. De hecho, se prevé que el mercado global de centros de datos aumente alrededor de un 8 % en los próximos diez años, en comparación con 2020”, comenta Hiroki Nishiyama. “Si solo nos enfocamos en la gestión de infraestructura de centros de datos (DCIM), la tasa de crecimiento es aún más alta, un 17,5 %.” Estas cifras muestran que las inversiones en centros de datos seguirán creciendo, lo que significa que se construirán más centros de datos en todo el mundo y que se instalarán más sistemas de funcionamiento administrados ‘digitalmente’.

Una de las preguntas que hay que plantearse e “¿qué se necesita en un centro de datos?” El hardware como los servidores de TI es obvio y esencial, pero eso no basta para mantener en funcionamiento los centros de datos. Hay tres puntos principales que deben tenerse en cuenta al construir centros de datos: sostenibilidad, eficiencia y redundancia.

Hiroki Nishiyama, director global de marketing de centros de datos de Mitsubishi Electric Corporation, nos explica los desafíos que enfrenta la creciente industria de centros de datos.

Increasing energy efficiency for cooling IT servers"

La eficiencia energética es un aspecto clave del funcionamiento de un centro de datos, ya que naturalmente consumen una gran cantidad de electricidad. Desde alimentar los servidores de TI esenciales 24-7, hasta proporcionar sistemas de respaldo en forma de fuentes de alimentación ininterrumpidas (UPS) y, por último, pero no menos importante, enfriar las instalaciones. Lo que a menudo pasa por alto una persona no experta es que los servidores de TI producen calor. De hecho, puede ser una sorprendente cantidad de calor, que por supuesto también es energía desperdiciada, pero que si no se controla, con el tiempo contribuirá a una degradación gradual de los componentes eléctricos, acelerando así la falla de los servidores de TI tan importantes. This is why cooling is important, not only to be executed in the most energy efficient way so as not to add to the waste, but also to keep an optimum environment to maintain the performance of the servers for as long as possible."

Nishiyama añade más antecedentes: “Para ilustrar cuánto calor se genera, supongamos que una sala de servidores tiene 50 servidores. Juntos generarían alrededor de 17 a 18 kilovatios de calor por hora. Imagine que es como tener en promedio 15 calefactores o un pequeño horno funcionando continuamente. Pero eso no es todo, también hay efectos térmicos adicionales procedentes del UPS, los ruteadores y los interruptores, la iluminación y la exposición de las ventanas que pueda haber. Así que en general se está generando y potencialmente almacenando mucho calor.” Nishiyama señala además: “En realidad, en promedio, los dispositivos electrónicos como los servidores funcionan entre 30 y 40 grados Celsius, y lo habitual es enfriar el centro de datos a unos 18 a 25 grados Celsius, lo que supone mucha refrigeración continua. Por lo tanto, todo este calor irónicamente necesita aún más consumo de energía para generar el enfriamiento. Y eso significa que las facturas de electricidad aumentan día a día, y es por eso que la eficiencia energética es una de las prioridades más altas.”

Hay muchas formas creativas de reducir el calor en los centros de datos, desde trabajo innovador para hacer funcionar los centros de datos en el mar, hasta tomar medidas más inmediatas como apagar las luces, usar LED cuando sea necesario, tener menos las ventanas y mejorar la eficiencia energética del tratamiento y el acondicionamiento del aire mediante el uso de inversores en los motores que accionan bombas, compresores y ventiladores. “Consideremos un sistema de tratamiento del aire. El consumo de energía puede reducirse ajustando la cantidad de flujo de aire mediante el control del motor con un inversor de frecuencia”, explica Nishiyama.

“De hecho, a menudo no es necesario ser un especialista en inversores para ajustar los parámetros especiales según la aplicación o la carga, ya que muchos dispositivos pueden optimizar automáticamente el control del motor con funciones de ajuste automático.”

Con mayor frecuencia, las tecnologías de enfriamiento más recientes, como las torres de enfriamiento y las unidades de tratamiento de aire, por ejemplo, incorporan inversores instalados como norma, pero si no los tuvieran, reacondicionarlos puede ser relativamente fácil y pueden ayudar rápidamente a minimizar el consumo de energía, conduciendo a la rentabilidad y a la sostenibilidad.

Un ejemplo para aumentar la eficiencia energética es el uso de inversores para motores que impulsan bombas y ventiladores en el sistema de aire acondicionado

Si el enfriamiento es tan importante, podría surgir otra preocupación: “¿Qué pasaría si el sistema de enfriamiento del dispositivo fallara al cabo de unos años?” Especialmente en el caso de los centros de datos, la falla de los equipos puede llegar a ser crítico para el funcionamiento continuo, sobre todo en el caso de los centros de datos que sirven transacciones financieras.

“Hay inversores que admiten funciones de mantenimiento preventivo integradas, por lo que esta podría ser una solución”, sugiere Nishiyama. Si las características de la carga se monitorean en tiempo real, podría detectarse el deterioro del rendimiento en una fase temprana. Dichas funciones de mantenimiento preventivo permiten a los operadores detectar anomalías como la obstrucción de los filtros o los efectos del desgaste de los cojinetes, lo que facilita la programación del mantenimiento a tiempo y ayuda a reducir los tiempos de inactividad.

Preventive maintenance, often supported by features on inverters, can support early notification of potential abnormalities such as equipment failure

Visualización del estado del centro de datos para optimizar las operaciones

Teniendo en cuenta la cuestión del mantenimiento, visualizar el estado de las instalaciones también puede ayudar a mantener el funcionamiento continuo del centro de datos y reducir la carga de trabajo de los ingenieros de mantenimiento a través de una comunicación clara y efectiva del estado actual.

“La visualización avanzada puede ayudar a monitorear múltiples subsistemas, por ejemplo, la electricidad y la iluminación, el aire acondicionado e incluso los sistemas de prevención de desastres”, explica Nishiyama. “Un sistema SCADA flexible puede ayudar a expandir las operaciones a través de la implementación de sistemas redundantes de monitoreo a medida que surge la necesidad.”

Nishiyama agrega: “Con un sistema SCADA, como el GENESIS64, puede monitorearse en tiempo real el estado del centro de datos a través de pantallas gráficas de los datos de varios subsistemas. Incluso pueden enviarse alarmas por correo electrónico cuando algo anda mal. Y en el caso de una falla del equipo, el sistema de monitoreo SCADA puede configurarse para que indique las posibles causas en orden de probabilidad, facilitando las tareas de resolución de problemas.”

Al utilizar más servicios en la nube en combinación con los sistemas SCADA, pueden procesarse mayores volúmenes de datos, logrando potencialmente el monitoreo integrado de múltiples centros de datos. Eso adquiere mayor importancia a medida que aumenta la cantidad de centros de datos que se construyen en todo el mundo, desde los hipercentros hasta los microcentros. El uso de sistemas Geo- SCADA permitirá el monitoreo a distancia desde una variedad de terminales, como PC, dispositivos móviles y gafas inteligentes, para facilitar el monitoreo y el mantenimiento de estas ubicaciones.

El estado en tiempo real del centro de datos puede monitorearse a través de pantallas gráficas de los datos de los distintos subsistemas.

Los sistemas SCADA pueden usarse para elaborar listas de posibles causas de falla en orden de probabilidad, facilitando así las tareas de localización de averías; el siguiente ejemplo procedede una solución GENESIS64.

Reducción de riesgos a través de sistemas redundantes

Otra de las prioridades de los centros de datos es mantener las instalaciones en funcionamiento, pase lo que pase. Por lo tanto, la redundancia es un aspecto muy importante, que no solo se aplica a los servidores, sino también a los diversos sistemas en funcionamiento, como las fuentes de alimentación, la refrigeración o los sistemas de seguridad, ya que son factores críticos para mantener el entorno del centro de datos.

“El control e integración precisos de los sistemas HVAC para mantener la humedad, la temperatura y otros factores de la calidad del aire que afectan el entorno del centro de datos, suelen ser ‘administrados’ por controladores programables (PLC) debido a sus robustas especificaciones industriales”, explica Nishiyama. “Para reducir los riesgos, los centros de datos suelen instalar sistemas de enfriamiento redundantes en los que se puede instalar un PLC duplicado, de reserva, en paralelo al PLC principal. Y en caso de que algo falle en la fuente de energía o incluso en situaciones de emergencia como un incendio en la sala de equipos, el control pasará instantáneamente del PLC principal al PLC de reserva.”

Los sistemas PLC redundantes no solo permiten construir un sistema de aire acondicionado altamente flexible, sino que también pueden usarse para asegurar la confiabilidad de otros equipos críticos, como los enfriadores, que no pueden apagarse durante las operaciones del centro de datos. “Tradicionalmente, este tipo de PLC redundantes podían ser muy costosos, ya que se construían con muchas piezas dedicadas que, a su vez, se sumaban a la carga de mantenimiento debido a su naturaleza especializada. Sin embargo, más recientemente, los sistemas PLC de alta confiabilidad, como MELSEC iQ-R de Mitsubishi Electric, ofrecen una solución híbrida en la que se puede añadir un único módulo de conmutación redundante especializado a un PLC industrial estándar. Esto reduce el costo general del sistema y cualquier impacto en el mantenimiento, pero sin comprometer la redundancia, gracias a la alta calidad y la resistencia de los componentes de los PLC actuales”, agrega Nishiyama.

Para los sistemas PLC redundantes también es esencial que los PLC principal y de reserva estén separados físicamente, es decir, lo que significa una fuente de energía y una ubicación de instalación diferentes, para maximizar la “protección”. En tales circunstancias, los PLC principal y de reserva deben estar unidos por un cable de fibra óptica para evitar problemas de ruido eléctrico, pero también para tener una distancia razonable entre ellos y reducir el tiempo de conmutación entre los dos PLC en caso de emergencia.

“El uso de PLC redundantes es una cuestión de la medida correcta. Debe tener cuidado al planear la ubicación de los dos PLC, ya que no deben estar demasiado separados, pero tampoco demasiado cerca entre ellos, y definitivamente no deben colocarse en el mismo gabinete, o se invalidaría el propósito del sistema redundante”, enfatizó Nishiyama. “Es importante apuntar a un sistema de alta velocidad con un tiempo de conmutación de unos 10 milisegundos o menos, para permitir un control continuo con alta confiabilidad.”

Entonces, ¿cómo se construye un sistema de centro de datos confiable?

En esta era de creciente demanda de los servicios digitales, también aumenta la presión sobre los proveedores para que eviten los tiempos de inactividad de dichos servicios, aunque sea por poco tiempo, lo que convierte la disponibilidad de los centros de datos en un factor crítico. De hecho, hoy en día, si uno de los grandes proveedores de la ‘nube’ sufre un apagón, aunque sólo sea por 30 minutos, es noticia en los titulares de todo el mundo.

“Puesto que la demanda de servicios digitales está aumentando y se están construyendo centros de datos para satisfacer esa demanda, es importante recordar que no sólo se trata de la TI, sino también de cómo administrar sus sistemas y hacerlos redundantes, eficientes y sostenibles”, explica Nishiyama. Dar pequeños pasos prácticos, aprovechar tecnologías conocidas como el uso de inversores para aumentar la eficiencia energética de los sistemas de enfriamiento, visualizar el estado general del centro de datos para optimizar las operaciones o, sobre todo, reducir los riesgos a través de sistemas redundantes, es alcanzable a un costo mínimo pero con rendimientos máximos. Nishiyama concluye: “Trabajar con socios que tienen tanto conocimientos técnicos como experiencia y, sobre todo, un ecosistema de productos, soluciones y socios que les respalda es una excelente forma de mitigar los riesgos y gestionar los costos a largo plazo.”

Data centers are all about up-time so it's important to understand how to manage your systems and make them highly reliable, efficient, and sustainable," says Hiroki Nishiyama, global manager of data center marketing at Mitsubishi Electric Corporation.

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