Centro de Datos

Paneles ciegos

Los paneles ciegos se usan para tapar todos los espacios vacíos de la estantería. Los paneles ciegos previenen la entrada de aire frío al gabinete, desviándolo del equipo y evitando que se mezcle con las emisiones de aire caliente. Una pared sólida de otro equipo o los paneles ciegos aseguran que el aire frío sólo pasará a través del equipo para disipar el calor. Los paneles ciegos proveen un medio sencillo y económico para ayudar a dirigir el aire frío; sin embargo, todos los espacios libres de la estantería deben sellarse para obtener resultados óptimos. Basados en el escenario planteado en la página 7 de este documento, el uso de paneles ciegos en todos los espacios de las estanterías puede ahorrar anualmente $15,600 USD.

  • Es el medio más utilizado para ayudar al flujo de aire del gabinete
  • Previene la pérdida de aire frío del frente del gabinete
  • Evita la recirculación
  • Todos los fabricantes de servidores recomiendan el uso de paneles ciegos
  • Los modelos incluyen paneles con acople, paneles de plástico grado plenum y los tradicionales paneles ciegos de metal

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Cuando se trata de enfriar un centro de datos, una fórmula es clave:

Watts = .316 x PCM x ΔT

Para enfriar un equipo de sistemas se requiere la entrada de aire frío y flujo de aire (PCM). Estos dos factores actúan directamente en la disipación, o eliminación, del calor que produce el equipo. A pesar de que aumentar cualquiera de los dos factores incrementa la cantidad de calor que se logra disipar, hay ciertos límites.

Si el aire es muy frío se produce una expansión térmica provocando problemas de condensación.

Un flujo de aire demasiado alto genera limitaciones acústicas y físicas.

Un sistema de climatización que se basa únicamente en estos dos factores normalmente acarrea altos costos financieros y de operación. Encontrar el equilibrio ideal entre el aire frío y el flujo de aire permite alcanzar una disipación óptima, protegiendo al equipo del sobre calentamiento.

ΔT

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El manejo de cables puede tener un impacto negativo en el enfriamiento si no tiene una estructuración y un mantenimiento apropiado. Un mal manejo de cables puede ocasionar un flujo de aire pobre, una absorción excesiva de calor y un incremento en la desviación del aire frío.

Entre los efectos negativos de un mal manejo de cables están:

  • Los soportes de los cables pueden impactar de forma adversa al flujo de aire
  • Los cables colocados por donde pasa la corriente de aire caliente absorbe y mantiene el calor dentro del gabinete
  • Las líneas de cable que van del lado frío al lado caliente desvían el aire frío
  • En general, el mal manejo de cables en exceso a través de todo el equipo produce bloqueos de aire
  • Los cables que son demasiado largos para la aplicación, aquellos con amplios periodos de inactividad y los definitivamente inactivos dificultan la capacidad de enfriamiento
  • Los cables de un largo excesivo y los alimentadores de energía que obstruyen el paso se convierten en un impedimento para el flujo de aire

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Puertas perforadas

Los fabricantes de cada servidor tienen lineamientos específicos referentes a la cantidad de espacio abierto que se requiere en las puertas frontales. Espacio abierto se refiere a la apertura de la puerta por donde pasa el flujo de aire en comparación con la apertura del equipo para la toma de aire —no se confunda con el espacio abierto entre la parte frontal de los servidores y el gabinete. Las puertas deben tener un mínimo de 50% de espacio abierto para suministrar suficiente flujo de aire frío que disipe el calor generado y asegurar que el aire frío entra sin dificultad al equipo instalado. Casi todos los fabricantes de gabinetes incrementan esta cantidad a un 60% para evitar problemas potenciales con la garantía de fábrica de los equipos.

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Simulación de un centro de datos

  • 100 gabinetes con una carga de TI de 5.0 kW por gabinete (promedio)
    • Área de 3000 pies3 con piso elevado (5 filas de 20 gabinetes con 4 cámaras)
    • Carga total de TI = 500 kW-hr (4,380,000 kW/año)
    • Electricidad total usada anualmente 10,556,000 kW
    • 0.401 kW-hr (400 watts) por pie3 de piso elevado
    • Costo de electricidad $0.10 USD / kW-hr
    • Costo anual total de electricidad $1,055,600.00 USD
    • UEE = 2.4 (promedio de un centro de datos común) EiCD = 41.6%
    • Costo anual por gabinete = $10,556 USD
    • Costo anual por cada 1kW de carga de TI = $2,111 USD

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Los centros de datos usan ventiladores para dirigir el PCM. Todas las configuraciones de gabinete utilizan gabinetes pasivos o activos, dependiendo de las necesidades de enfriamiento.

Climatización pasiva

Los gabinetes pasivos están diseñados para maximizar la capacidad del equipo montado de enfriarse por sí mismo, usando sus propios ventiladores. En este método, las corrientes de aire se producen por medio de un equipo de redes (por ejemplo, los ventiladores de los servidores).

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Desafíos asociados Centro de datos con piso elevado

  • Dificultad para alcanzar clasificaciones sísmicas. En áreas sísmicas es casi imposible llegar a los cinco nueves (99.999% del tiempo) en la disponibilidad de la red si se utiliza un piso elevado.
  • Los pisos elevados fueron diseñados antes de la que surgieran las necesidades de cambios frecuentes, adiciones y transformaciones producto de la corta vida operativa del equipo de TI, así como de las frecuentes actualizaciones a las que está sometido. Es muy difícil accesar al cableado del bajo piso para realizar estas variaciones.
  • Es posible que no haya suficiente altura para colocar pisos elevados cuando se trata de edificaciones antiguas.
  • El área que se encuentra debajo del piso elevado es considerada una cámara plena y debe cumplir con los requerimientos de seguridad contra incendios, así como incluir conductos certificados y cables con polímeros especiales y grado plenum.

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Centro de datos con piso no elevado

La meta principal del diseño con pisos elevados es la de proveer aire frío al sistema de distribución, conductos de energía y cableado de datos, y la rejilla de cobre para la conexión a tierra. Sin embargo, muchos de estos objetivos pueden alcanzarse utilizando las nuevas tecnologías. De hecho, muchos de los centros de datos más modernos no usan piso elevado en sus instalaciones. Junto con la eliminación de los pisos elevados, los techos con plafones también han sido suprimidos. Hoy en día, los centros de datos sin pisos elevados no sólo suministran suficiente flujo de aire y soporte a las estructuras, también han eliminado muchos de los problemas asociados con los diseños de pisos elevados. Leer Artículo Completo

En los centros de datos que cuentan con elevación del piso, las losetas perforadas se usan para distribuir el aire frío, permitiendo la entrada de aire frío a la cámara de enfriamiento para ser empleado por el equipo. Normalmente cada loseta del piso es de 60 x 60 cm y posibilita de 200 a 500 PCM, dependiendo del porcentaje de los orificios y de la presión del aire que pasa por debajo del piso.

El espacio abierto es la cantidad de área que permite el flujo de aire a través de la loseta: 25% de espacio abierto significa que de cada loseta de 60 x 60 cm, el 25% deja pasar el aire. Las losetas antiguas generalmente presentan de un 25% a 35% de espacio abierto, mientras que algunos modelos más modernos alcanzan hasta un 60% del área total.

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La parte más sencilla del espectro de la climatización comienza con los diagramas de organización de los centros de datos. En los centros de datos aleatorios los gabinetes no están organizados para distribuir la entrada de aire frío o las emisiones de aire caliente. La disipación de calor se realiza al llevar las corrientes de aire caliente por arriba de los gabinetes para evitar conducir este aire caliente hacia otros gabinetes de la red. A pesar de que aún puede encontrarse en algunos centros de datos antiguos, las orientaciones aleatorias de los gabinetes han sido reemplazadas por las cámaras de calor/frío, así como por otros sistemas más complejos.

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ENERGÍA SOSTENIDA VS. PICOS DE VOLTAJE

Para mantener bajas temperaturas, los diseñadores de los centros de datos deben planear sus sistemas de enfriamiento de acuerdo a la energía utilizada y al calor generado —determinados por el volumen de la actividad y procesos que el sistema realiza y sus variaciones a lo largo del día.

La energía sostenida es la cantidad de electricidad requerida para desempeñar las actividades mínimas indispensables. En los momentos en los que hay mayor actividad en la red, se requiere mayor cantidad de energía y el calor generado aumenta.

Cuando los picos de voltaje ocurren durante pocos minutos a lo largo de una hora, la carga de calor puede manejarse fácil y rápidamente. Sin embargo, mientras más veces se presente esta actividad, mayor energía se necesita, lo que aumenta la acumulación de calor.

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MEJORAS EN LA TECNOLOGÍA DE LOS SERVIDORES Y LA NECESIDAD DE UNA CLIMATIZACIÓN MÁS EFICIENTE.

En un centro de datos moderno, los servidores realizan todo el trabajo de procesamiento de datos, generando energía y retos de operación térmica. Tradicionalmente, los servidores eran máquinas con aplicaciones específicas, donde cada servidor estaba dedicado a un sólo cliente o aplicación, lo que resultaba en muchos servidores desperdiciados o desempeñando muy poco trabajo, pero consumiendo energía y produciendo calor.

Para mejorar la eficiencia, los servidores se están convirtiendo en servidores virtuales.

En lugar de tener unidades separadas dedicadas a un proceso en particular, los servidores están conectados entre sí. En la medida en que se requieren menos servidores porque están en operación casi todo el tiempo, el uso total de energía y las densidades térmicas aumentan.

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EQUIPO DE CENTROS DE DATOS

Para alcanzar la capacidad máxima de la red de sistemas, el equipo debe mantenerse por debajo de cierto rango de temperatura –un requerimiento cada vez más difícil de lograr. Los equipos han incrementado la exigencia de energía para procesar los datos, producto del aumento en la necesidad de información, lo que da como resultado un incremento importante en la densidad de los procesadores junto con la escalada de calor correspondiente. Las altas temperaturas provocan fallas en los equipos impactando con altos costos derivados de las caídas del sistema, lo que hace más importante que nunca contar con equipos de climatización eficientes. Como toda la electricidad que utilizan los procesadores se convierte en calor –que debe ser eliminado vía aire (convección)– el centro de datos en donde se aloja el equipo requiere proveer aire frío al sistema y reciclar las emanaciones producidas por el calor, intercambio que de realizarse en forma adecuada proporciona seguridad a la operación de los sistemas.

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