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Las mejores prácticas no siempre son realidad en los centros de datos

A menudo, el centro de datos es relegado al espacio que nadie quiere. El resultado es que el tamaño puede no ser ideal para instalar racks y sistemas de refrigeración.

Una de las realidades de cualquier centro de datos, grande o pequeño, es que los equipos de cómputo cambian constantemente. El resultado es que incluso el centro de datos mejor planificado tiende a instalar equipos en cualquier rincón donde haya espacio, y esto causa problemas de refrigeración. La necesidad de mantener en funcionamiento los sistemas antiguos mientras se instalan los nuevos hace que sea absolutamente esencial actuar con criterio. Pocas veces se pueden parar por completo las operaciones para reorganizar el centro de datos a fin de optimizar la refrigeración. Si es usted capaz de dar una mirada objetiva a su centro de datos (evite decir “así es como se hicieron siempre las cosas”) es posible que encuentre que muchas de las recomendaciones que siguen a continuación le ayudan a mejorar significativamente la eficiencia de su sistema de refrigeración —sin que, en la mayoría de los casos, tenga que detener las operaciones. 

Instalaciones y TI

Como muchos otros colectivos de personas, los responsables de las TI y los encargados de las instalaciones suelen tener visiones distintas de las cosas.  Normalmente, cuando se inicia algún proyecto de refrigeración de los sistemas a quien se llama es al personal de mantenimiento de las salas. Su principal preocupación suelen ser los requisitos generales de refrigeración de la sala (en BTUs o toneladas de refrigeración) y la confiabilidad de los sistemas utilizados en el pasado. Dejan las racks al personal de TI y sólo les interesa suministrar la suficiente potencia de enfriamiento para combatir la carga total de calor, generalmente sin tomar en cuenta los diferentes niveles de densidad de cada estante.

La respuesta típica del personal de instalaciones suele ser añadir más CRACs como las ya instaladas (si hay espacio), lo que puede resolver el problema parcial, pero no de forma correcta. De todos modos, es necesario que entre ambas partes haya algún tipo de entendimiento mutuo sobre todas las cuestiones subyacentes para que puedan cooperar y extraer el máximo rendimiento a los sistemas de refrigeración, y aplicar la solución más eficiente al problema de la alta densidad de calor.

Soluciones sencillas y baratas para optimizar las instalaciones de refrigeración existentes

Está claro que el suelo elevado es el estándar actual y no va a desaparecer de la noche a la mañana. Existen varias técnicas que pueden implementarse para mejorar la eficiencia de refrigeración de los centros de datos con servidores de alta densidad.

Paneles de obturación: Es, por mucho, el artículo más simple, barato e incomprendido para mejorar la eficiencia de la refrigeración. Sólo con evitar que el aire caliente de la parte de atrás del rack no llegue al frente a través de espacios abiertos en el estante, ya se mejora la eficiencia energética. Véase el diagrama del flujo de aire en suelo elevado donde se muestra cómo los paneles de obturación mejoran la eficiencia (haga clic en la imagen para ver la versión ampliada).

Manejo del cableado: Si la parte posterior de los estantes está llena de cables, lo más probable es que el aire tenga dificultades para fluir y los servidores estén más calientes de lo necesario. Asegúrese de que el calor generado en la parte posterior de los servidores no queda bloqueado. El cableado escondido bajo el suelo causa el mismo problema. Muchos centros de datos de mayor tamaño reservan entre 30 cms y 60 cms de profundidad bajo el suelo sólo para que los cables afecten lo menos posible al flujo de aire. Los cables deberían estar alineados y atados firmemente para minimizar el impacto sobre el flujo de aire.

Baldosas y orificios de ventilación: El tamaño, la forma, la posición y la dirección de los orificios de ventilación en el suelo y la velocidad del paso del aire por las baldosas perforadas tienen un importante efecto sobre la cantidad de aire frío que llega donde es necesario. Para ello vendrá bien hacer una evaluación cuidadosa de la ubicación y la cantidad de aire en relación con los racks de mayor consumo eléctrico. Utilice diferentes baldosas, orificios de ventilación y rejillas para equiparar el flujo de aire con la carga de calor generada en el área.

Aperturas no deseadas: Los cables normalmente entran en los racks a través de  orificios abiertos en las losetas del suelo. Estas aperturas son una importante fuente de ineficiencia en la refrigeración porque desperdician el aire frío al permitir que vuelva al área posterior del estante, donde es absolutamente inútil. Además, disminuye la presión estática del aire en el suelo y reduce el flujo de aire frío que está disponible para las losas ventiladas de la parte frontal de los armarios. Toda apertura existente en las baldosas del suelo para dejar pasar cables debería estar rodeada de dispositivos de contención de aire –normalmente arandelas estilo “cepillo” que permiten pasar cables pero que cierran el paso al aire.

Contención del pasillo frío: Los sistemas de contención de los pasillos fríos son algo reciente. La mejor manera de describirlo es como una serie de paneles que se extienden por la parte elevada del pasillo frío desde el borde superior de los estantes. También puede instalarse con puertas laterales para una mejor contención del aire frío. Esto impide que el aire del pasillo caliente se mezcle con el aire frío, concentrando el frío en la parte frontal de los racks, que es donde tiene que quedarse.

Configuración de la temperatura: La “regla” siempre ha sido utilizar entre 20 y 21 grados centígrados como temperatura base para mantener la temperatura correcta en los centros de datos. En realidad, es posible aumentarla, con cuidado, unos pocos grados. La temperatura más importante debería medirse en el punto de entrada del servidor más alto en el rack más caluroso. Sin bien todos los fabricantes son distintos, la mayoría de los servidores operan bien cerca de los 24 grados oC en el punto de entrada, siempre que el flujo de aire sea el adecuado (contacte a su proveedor para comprobar cuál es el rango que considera aceptable).

Configuración de la humedad: Igual que es importante mantener la temperatura, la CRAC también mantiene la humedad. El nivel adecuado se suele fijar habitualmente en 50%, con un rango que oscila entre 40% y 60%. A fin de mantener la humedad, la mayoría de las CRACs usan una combinación, añadiendo humedad y/o “recalentando” el aire. Esto puede consumir mucha energía. Simplemente ampliando el rango de 25% a 75% se puede ahorrar una cantidad importante de electricidad (contacte con el proveedor de sus servidores para comprobar cuál es el rango que considera aceptable).

Sincronización de las CRACs: En muchas instalaciones, las CRACs individuales no están en comunicación con las otras CRACs. Cada unidad basa sus ajustes de temperatura y humedad en la temperatura y humedad captadas en el aire de retorno (cálido). Por tanto, es posible (incluso habitual) que una CRAC trate de refrigerar o humidificar el aire mientras que otra trabaja para deshumidificar o recalentar. Esto es fácil de saber si ocurre. En ese caso, pida a su contratista que añada un sistema maestro de control o que cambie los puntos de ajuste de las unidades para solucionar o mitigar el conflicto. En muchos casos, sólo se necesita una CRAC para controlar la humedad, mientras que las otras pueden fijar sus puntos de ajuste alto-bajo con un rango mucho mayor y actuar como unidades de respaldo para el caso de que falle la unidad principal. Resolver esto puede ahorrar mucha energía a lo largo del año y reducir el deterioro por uso de las CRACs. 

Encuesta térmica: La realización de una encuesta térmica puede arrojar resultados sorprendentes. Si se interpretan correctamente, pueden aportar importantes datos para mejorar la eficiencia si se aplica alguno o todos los criterios o métodos aquí descritos.

Ventiladores domésticos: No resuelven nada, aunque he visto muchos intentos vanos de utilizarlos para prevenir el sobrecalentamiento de los equipos.

Serpentines economizantes - "refrigeración gratis": La mayor parte de las instalaciones más antiguas y pequeñas usaban un único tipo de tecnología de refrigeración par sus CRACs. Normalmente consistía de un serpentín de refrigeración que se enfriaba mediante un compresor ubicado dentro de la unidad. No importaba si afuera hacia calor o frío; el compresor tenía que estar funcionando todo el año para refrigerar el centro de datos. Este sistema rudimentario mejoró significativamente cuando se añadió un segundo serpentín de refrigeración conectado a un serpentín externo por medio de conductos rellenos de agua y anticongelante. Cuando la temperatura exterior era baja (10 oC o menos), se lograba una “refrigeración gratuita” porque el compresor se usaba menos o podía dejar de utilizarse (por debajo de los 2 oC).

Este sencillo y eficaz sistema fue introducido hace muchos años, pero tuvo una implantación limitada debido al costo y los requisitos añadidos que suponía tener un segundo serpentín externo. En climas más fríos, esto puede generar un importante ahorro energético. Aunque normalmente no es posible instalarlo en los sistemas ya implantados, se recomienda hacerlo siempre que se vaya a efectuar una renovación o mejora del sistema de refrigeración. El uso del economizador se ha incrementado considerablemente los últimos años, y en algunos estados y ciudades es incluso obligatorio para las instalaciones nuevas. Fundamentalmente se emplea en regiones con clima más frío.

Ubicación y clima: Además de las cuestiones y tecnologías relacionadas con el centro de datos, la ubicación y el clima pueden tener un impacto significativo en la eficiencia energética.

Los grandes centros de datos Tier IV modernos y dedicados, con potencias de múltiples megavatios, están diseñados para ser eficientes desde el punto de vista energético. Normalmente, usan grandes sistemas de agua helada y funciones de economizador incorporadas dentro del sistema de enfriado. Esto permite apagar los compresores durante los meses de invierno y aprovechar solo la baja temperatura exterior para suministrar agua helada a las CRACs internas. De hecho, Google construyó un gigantesco centro de datos en Oregón porque la temperatura media es baja, hay agua en abundancia y la energía es barata.

Pero no todo el mundo opera en las altas esferas Tier IV. Las decenas de miles de centros de datos pequeños y medianos instalados en rascacielos y parques de oficinas quizás no tengan esta opción. Normalmente tienen que adaptarse a los sistemas de refrigeración de los propios edificios (o a la falta de los mismos). Por tanto, en estas instalaciones, el centro de datos está limitado en su (in)capacidad para usar refrigeración de alta densidad de manera eficiente. De hecho, algunos edificios no usan ni ofrecen agua para los condensadores durante el invierno y algunos, nunca.

A menudo, cuando se diseña la planta de las oficinas, el centro de datos es relegado al espacio que nadie quiere. A veces, el departamento de TI no tiene voz ni voto en la decisión. El resultado es que el tamaño y la forma del centro de datos puede no ser el ideal para la instalación de los racks y los sistemas de refrigeración. Cuando su organización estudie mudar las oficinas a otro espacio, además de cómo luce el vestíbulo, debería tener en consideración la capacidad del nuevo edificio para satisfacer las necesidades del centro de datos

En resumen

No existe ninguna respuesta perfecta para el reto de la refrigeración y la eficiencia energética. No obstante, un examen cuidadoso de las condiciones existentes y de las soluciones y técnicas de optimización posibles pueden llevar a mejorar sensiblemente el funcionamiento del sistema de refrigeración de nuestro centro de datos. Algunas de los soluciones no cuestan nada, mientras que otras tienen un costo nominal, pero todas ellas tendrán un efecto positivo. Tanto si dispone usted de 50 como de 500 metros cuadrados, si hacen las cosas bien, la eficiencia energética de su centro de datos mejorará. También aumentará el tiempo de actividad (uptime) porque los equipos estarán mejor refrigerados y los sistemas de enfriamiento no tendrán que trabajar con tanto esfuerzo. No se haga “verde” sólo porque está de moda. En este caso es necesario hacerlo para responder al desafío de la refrigeración de alta densidad y reducir el costo energético.

ACERCA DEL AUTOR: Julius Neudorfer es director tecnológico de NAAT desde su creación, en 1987, además de ser uno de sus principales fundadores. Ha diseñado y gestionado proyectos de comunicaciones y sistemas de información para clientes comerciales y gubernamentales.

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