Las 7 mejores prácticas para la distribución de energía en centros de datos

La densidad de tus racks se ha triplicado en tres años. Tu arquitectura de distribución eléctrica no ha seguido el ritmo.

Los generadores y los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) acaparan la atención porque son visibles y sus fallos tienen graves consecuencias. El riesgo real suele residir en la red de distribución que los conecta: la arquitectura de tensión, el diseño de redundancia y las especificaciones de los equipos.

La distribución de energía es fundamental para toda la cadena, desde la conexión a la red eléctrica hasta el rack, pasando por los transformadores, los cuadros de distribución, los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI), las PDU y las vías que lo conectan todo. El correcto funcionamiento de esa cadena determina si una instalación puede absorber el aumento de la densidad de los racks (en particular, los incrementos de densidad que impulsan las implementaciones de IA y HPC) o si se convierte en el cuello de botella que paraliza todo lo demás.

Datos clave: lo que hay que saber sobre la distribución eléctrica en los centros de datos

• Planifica la capacidad eléctrica con un margen real, no solo lo justo para la carga actual. Las instalaciones que no cuentan con capacidad de reserva ni escalabilidad modular se topan con un obstáculo la primera vez que la carga informática crece más rápido de lo esperado.
• Adapta tu diseño de redundancia a las necesidades reales de la empresa. Las arquitecturas de mantenimiento simultáneo (Nivel III y superiores, según el marco del Uptime Institute) suponen un mayor coste inicial, pero te permiten realizar el mantenimiento de los equipos sin necesidad de una parada total.
• Las decisiones relativas a la arquitectura de tensión se acumulan a lo largo de la vida útil de una instalación. Distribuir la energía a 400 V en lugar de reducirla a 208 V o 120 V reduce las pérdidas de transmisión entre un 2 % y un 5 % aproximadamente, y este cálculo cobra mayor relevancia a medida que aumenta la densidad de los racks.
• La topología del SAI y la tecnología de almacenamiento de energía deben elegirse en función de la carga que se desee proteger. No te limites a utilizar lo que se especificó la última vez.
• La supervisión en tiempo real de todos los componentes principales del sistema de distribución, y no solo del generador y del SAI, es lo que permite pasar de un mantenimiento reactivo a uno predictivo.
  

1. Planifica para la carga que aún no tienes

Todo proyecto de distribución eléctrica comienza con una estimación de la carga de corriente. Sería un error quedarse ahí. 

Un sistema de distribución dimensionado exactamente para la carga informática actual no deja margen para una futura ampliación, y ampliar la capacidad de un sistema ya existente —con nuevos transformadores, nuevas líneas de barras colectoras y nuevos cuadros eléctricos— resulta mucho más problemático y costoso que prever un margen de capacidad desde el principio.

Una buena práctica consiste en dimensionar los equipos principales, como transformadores y generadores, en función del estado final previsto de la instalación —o, al menos, de una idea aproximada de cuál podría ser—, incorporando además un margen de capacidad del 10 al 20 por ciento. También implica reservar espacio físico y dimensionar con holgura las rutas de cableado, las bandejas, los canaletas eléctricas y los conductos, de modo que las futuras ampliaciones de capacidad no requieran desmontar lo que ya está instalado.

La implantación por fases también resulta útil en este caso. En lugar de construir toda la infraestructura eléctrica de una instalación de una sola vez, hay que llevarla a cabo por etapas, de modo que cada fase pueda ponerse en marcha y generar ingresos mientras se sigue planificando la siguiente. De esta forma, no te ves obligado a elegir entre construir un exceso de capacidad que aún nadie utiliza y construir una capacidad insuficiente de la que necesitarás dentro de dieciocho meses.

Pregúntate: ¿qué supuestos tiene en cuenta tu diseño actual de la red de distribución respecto a la carga que tendrás dentro de tres años?

2. Adaptar el tamaño a las necesidades reales de la empresa, no a lo que resulte más barato construir

Los niveles de redundancia existen porque las distintas instalaciones tienen una tolerancia al tiempo de inactividad realmente diferente, y crear más redundancia de la necesaria supone un derroche de capital. Por el contrario, crear menos de la necesaria pone en riesgo el negocio. El Uptime Institute utiliza esto marco: 

La diferencia práctica entre estos niveles no se limita al porcentaje de tiempo de actividad. Los diseños de los niveles I y II requieren una parada total de las operaciones informáticas para el mantenimiento programado, lo que significa que cada sustitución de un componente se convierte en una interrupción programada del servicio. Los niveles III y superiores permiten reparar o sustituir cualquier componente sin afectar a la carga, ya que el diseño incluye múltiples vías de alimentación independientes y activas.

Evalúa esto con una mentalidad pragmática. No te limites automáticamente al nivel que utilizara tu última instalación. Un diseño de Nivel II podría ser totalmente adecuado para un armario de datos de una oficina secundaria y completamente inadecuado para una instalación que gestione transacciones financieras de misión crítica. Adapta el nivel al coste real del tiempo de inactividad, no a la costumbre.

3. Elige bien la arquitectura de tensión antes de decidirte por un equipo concreto

Las decisiones sobre la arquitectura de tensión se toman una sola vez, en una fase temprana. A partir de ahí, la instalación se rige por esas decisiones durante una década o más. Por eso, merecen un análisis más minucioso del que suelen recibir.

Los cálculos de eficiencia son claros. Suministrar energía al rack a 400 V, en lugar de reducir la tensión a 208 V, elimina una etapa de conversión, lo que por sí solo reduce los costes energéticos en aproximadamente un 2-3 % en comparación con la distribución a 208 V, y en un 4-5 % en comparación con la distribución a 120 V. 

Una tensión más alta también implica una corriente menor para una misma carga, lo que reduce la cantidad de cobre necesaria para el cableado y disminuye las pérdidas por resistencia a lo largo del recorrido. La contrapartida es que cada etapa de transformación de tensión que se añade —por ejemplo, al reducir de 480 V a 208 V y de ahí a 120 V— supone una pérdida adicional y un punto de fallo más. Minimizar el número de etapas de transformación y estandarizar la tensión de forma coherente en toda la instalación simplifica tanto la gestión de las piezas de repuesto como el mantenimiento a largo plazo.

Si en tu centro se está planteando la instalación de estanterías de mayor densidad, especialmente Implementaciones que requieren un uso intensivo de la GPU, este es el momento de revisar la arquitectura de tensión. No te limites a utilizar lo que se usó en la última compilación.

4. Elige la topología del SAI y el sistema de almacenamiento de energía adecuados para la carga que realmente quieres proteger

No todas las cargas requieren el mismo nivel de protección eléctrica, y abordar la selección de un SAI como una decisión única y uniforme supone perder oportunidades, ya sea en términos económicos o de resiliencia.

Los diseños de SAI de modo de espera y de línea interactiva son más económicos y adecuados para cargas menos críticas, pero presentan un breve tiempo de transferencia (unos pocos milisegundos) al pasar a la batería. Los sistemas SAI de doble conversión eliminan por completo ese lapso de transferencia al alimentar la carga de forma continua desde el inversor. Por eso son el estándar para entornos de servidores de misión crítica, a pesar de su menor eficiencia y su mayor coste.

La química del almacenamiento de energía es tan importante como la topología. Las baterías de plomo-ácido reguladas por válvula siguen siendo la opción más habitual, pero las de iones de litio están ganando terreno gracias a su menor tamaño y a la monitorización integrada de las celdas. Las baterías de iones de litio conllevan un mayor riesgo de incendio debido al sobrecalentamiento, lo que hace que un almacenamiento separado y ventilado sea una precaución sensata. El almacenamiento mediante volante de inercia es una tercera opción que conviene conocer: es respetuoso con el medio ambiente y muy eficiente, pero solo proporciona energía durante un periodo de entre 15 segundos y 15 minutos. Esto limita su uso a combinarlo con generadores de arranque rápido, en lugar de sustituir por completo el almacenamiento mediante baterías.

Adapta la topología y las características técnicas a la importancia de los equipos conectados, en lugar de aplicar una única especificación de SAI de forma generalizada a todos los racks del edificio.

5. Supervisa todos los componentes principales, no solo aquellos que acaparan la atención

La monitorización activa de transformadores, aparamenta y disyuntores es lo que permite que un programa de mantenimiento pase de ser reactivo a predictivo. Los disyuntores inteligentes de baja tensión y los sensores instalados en la aparamenta pueden registrar datos de tensión, corriente y factor de potencia de forma continua, y esos datos te ayudan a detectar una avería incipiente antes de que provoque un corte de suministro.

El desequilibrio de fases es un fallo específico y habitual que debes tener en cuenta. Una distribución desigual de la carga entre las tres fases de un circuito puede sobrecargar el conductor neutro e introducir armónicos mucho antes de que se dispare un interruptor automático. 

Una plataforma de gestión de la infraestructura de centros de datos (DCIM) integra toda esta supervisión en un sistema útil: una única interfaz para el inventario, el estado, el historial de mantenimiento y la generación de informes de todos los componentes de distribución de la instalación. La eficacia en el uso de la energía (PUE), es decir, la relación entre la energía total de la instalación y la energía que realmente llega a los equipos informáticos, es la métrica más habitual que supervisa la DCIM. El PUE muestra de un vistazo la eficiencia con la que funciona la instalación, con el objetivo de acercarse lo más posible a 1. Los operadores de centros de datos también pueden realizar un seguimiento del PUE a lo largo del tiempo para detectar cualquier problema relacionado con la eficiencia energética. 

6. Deja constancia por escrito del mantenimiento preventivo

Un programa de mantenimiento estructurado, con un calendario por escrito para generadores, sistemas SAI, transformadores y baterías, siempre es mejor que un enfoque informal basado en el conocimiento institucional.

Las inspecciones termográficas detectan señales térmicas anómalas en cables, barras colectoras y conexiones antes de que se conviertan en fallos visibles. Lo ideal es realizarlas cada seis meses.

Los bancos de carga permiten probar los generadores y los sistemas SAI en condiciones reales, en lugar de dar por sentado que funcionarán cuando se produzca un corte de suministro real.

Estas medidas supondrán un coste adicional, pero son baratas en comparación con lo que costaría sufrir un corte de suministro y darse cuenta en ese mismo momento de que el sistema de respaldo no funciona.

La documentación es tan importante como las propias pruebas. Un registro de mantenimiento que esté realmente actualizado y al que pueda acceder cualquiera que esté de guardia marca la diferencia entre que un problema conocido se solucione a tiempo y que ese mismo problema se convierta en una interrupción imprevista seis meses después.

7. Planificar la retirada progresiva de los equipos antiguos de forma deliberada 

Un transformador, un banco de SAI o un conducto de distribución instalado en el marco de una arquitectura de tensión antigua o un diseño de redundancia obsoleto no desaparece por arte de magia cuando se instala el nuevo equipo. Hay que retirarlo, y la forma de hacerlo sigue formando parte de la decisión sobre la distribución eléctrica, no es un problema aparte que deba resolver otra persona más adelante.

En concreto, las baterías de UPS retiradas del servicio merecen una mención especial aquí. Las baterías VRLA y de iones de litio se clasifican como «materiales prioritarios» según la norma R2v3, lo que significa que su manipulación y su tratamiento posterior están sujetos a los mismos requisitos de cumplimiento que otros aparatos electrónicos regulados, y no se consideran simplemente chatarra genérica. Los equipos que se retiran en buen estado de funcionamiento (PDU, unidades ATS, aparatos de conmutación) suelen conservar, además, un valor de reventa mayor de lo que los operadores creen.

Incluye el plan de retirada y eliminación en la misma reunión de diseño que la nueva instalación, y así evitarás perder un valor de reventa considerable.

Planificación de la distribución eléctrica teniendo en cuenta todo el ciclo de vida

Una distribución eléctrica fiable requiere algo más que una sola decisión acertada. Se trata de una cadena de problemas que hay que abordar con cuidado.

• Planificación de la capacidad
• Diseño con redundancia
• Arquitectura de tensión
• Selección de equipos 
• Supervisión, mantenimiento
• Retirada de equipos informáticos 
  

Si te equivocas en un solo enlace, el resto del diseño tiene que compensarlo.

Si quieres saber más sobre cómo gestionar de forma responsable la retirada y la recuperación del valor de tu equipo fuera de servicio, exIT Technologies se encarga de ese aspecto del desmantelamiento de los centros de datos, desde la destrucción certificada de datos hasta el reciclaje conforme a la norma R2v3 y la elaboración de informes sobre la recuperación de activos.