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    Centros de datos modulares: Más rápidos, más flexibles, y con mayor eficiencia energética

    Autora / Editor: Astrid Hennevogl-Kaulhausen* / Ulrike Ostler**

    Delta - Centros de datos modulares

    ¿Qué ofrecen los sistemas UPS modulares? ¿Cuáles las ventajas de los sistemas de enfriamiento modular? Astrid Hennevogl-Kaulhausen, Jefe de Ventas de Soluciones de Infraestructura de Misión Crítica (MCIS), y UPS en Alemania, Delta Energy Systems, tiene algunas respuestas.

    Qué diferencia centros de datos modulares de enfoques convencionales, ¿y cuáles son los beneficios concretos que ofrecen para la compañía? ¿Para cuales exigencias ellos son la solución ideal? ¿Cómo ellos deben ser diseñados, de manera a ofrecer todos los beneficios técnicos y económicos?

    Computación en nube, big data, y la Internet de las Cosas (IoT) necesitan centros de datos con desempeño y flexibilidad significativamente más altos. Las exigencias van desde fases simples y cortas de planificación hasta la implantación rápida de aplicaciones y al redimensionamiento continuo durante operaciones en marcha, hasta mejor eficiencia energética y rentabilidad.

    Un enfoque para la gestión de la complejidad creciente y de mayores exigencias es la construcción de centros de datos modulares. En la práctica, esto significa: Sistemas de enfriamiento, suministro de energía y gestión de energía son divididos en componentes y módulos individuales. Cualquier subárea del centro de datos se diseña de acuerdo con un estándar uniforme basado en su tamaño, carga de trabajo y configuración. Esto garantiza una operación libre de fallas e independiente, sin recursos compartidos.

    Tres ventajas de los centros de datos modulares, en resumen:

    1. Estandarización alta, calidad más alta
      La estandarización alta de componentes y procesos permite la producción en masa; esto significa costos más bajos, calidad más alta, reparación más fácil y tiempo de espera más corto.

    2. Expansión alta, mayor flexibilidad
      La estructura modular permite la fácil expansión y ajuste de las exigencias de TI. La instalación, actualización y reconfiguración de componentes independientes e interfaces hace las expansiones muy más baratas.

    3. Tiempo Medio de Reparación (MTTR) Más Corto
      Recursos de modularidad, flexibilidad y conexión por enchufe significan que muchas operaciones - ex. equipos de precableado y distribuidor antes de la entrega o reparaciones de módulos estándar - pueden ser realizadas por el fabricante con calidad ideal y rentabilidad. Un módulo que se configure o repare en la planta muy difícilmente será el origen de cualesquier fallas.

    ¿Cuáles son los beneficios de la estandarización?

    1. Ahorra tiempo y costos
      El alto grado de estandarización en centros de datos modulares es una de las ventajas más importantes: Ello está en alrededor de 90 por ciento, haciéndolo el motivo más importante para tiempos cortos de implantación, rentabilidad y redimensionabilidad. Cuando se trata de costos, hay tres factores primarios que llevan al ahorro, en comparación con centros de datos convencionales. El primero es el uso eficiente de espacio y la reducción asociada en costos de construcción, el segundo es la previsión segura de costos de módulo, y el tercero es la alta eficiencia energética.

      Centros de datos construidos por medio del uso de componentes prefabricados y estandarizados ya tienen costos de construcción significativamente más bajos: Los costos de proyecto, gestión y construcción lista para operación son 30 por ciento más bajos que aquellos para centros de datos convencionales. El tiempo de construcción pura normalmente es de pocas semanas. Estimaciones anteriores de la construcción hasta el inicio de las operaciones estaban en aproximadamente 400 días; para centros de datos modulares, este periodo es de apenas pocos meses.

      La producción en masa de los módulos y la tecnología estandarizada de conexión son los motivos principales para tiempos de construcción más rápidos e inicio más rápido de las operaciones: Los módulos son testados anticipadamente, de esta manera reduciendo drásticamente el tiempo para configuración y conexión en el lugar. Centros de datos modulares también proveen soluciones para configuración, como N, N + 1 y 2N, y ellos soportan reservas de energía de acuerdo con las exigencias del cliente: Esto proporciona el nivel más alto de certificación para centros de datos, Tier 4, por el TIA-942.

    2. Alta calidad a partir de alta estandarización
      La manera por la cual se coloca y se gestiona los cables también tiene un impacto directo en la configuración y estabilidad de todo el sistema de TI y de los costos. En el centro de datos modular, todos los cables de datos y de energía son estandarizados y preconfigurados, así pueden ser colocados, gestionados y reparados fácilmente y de manera rentable.

      Además de esto, gracias al proyecto modular, estandarizado y altamente integrado, centros de datos modulares son aún más estables – especialmente si los módulos son del mismo proveedor y son configurados y examinados antes del inicio de las operaciones. Todos los módulos, como suministro de energía, enfriamiento, racks, cableado y un sistema de monitoreo para gestión de energía y ventilación son diseñados para la interacción perfecta.

     

    Sistemas UPS modulares – No solamente escalables, pero energéticamente eficientes

    Costos de energía más bajos, suministro de energía confiable

    Los costos de energía en el centro de datos son el más importante componente del coste total de propiedad (TCO). La PUE (Eficacia del Uso de Energía – el consumo total de energía de un centro de datos dividido por el consumo de energía de TI) es normalmente alta en centros de datos convencionales. Ella normalmente es alrededor de 2,0 o más alta. Esto significa: solamente mitad de la energía se gasta en la carga de trabajo en TI. La otra mitad se consume por la infraestructura física y crítica, como suministro de energía, enfriamiento e iluminación.

    UPS Modular para expansión impecable del centro de datos

    Figura 1: UPS Modular para expansión impecable del centro de datos

    Centros de datos modulares son mucho más efectivos: ellos permiten la coordinación ideal entre la capacidad y la carga de trabajo de los sistemas de energía y enfriamiento, mejorando la eficiencia y evitando la configuración excesiva. Con suministros modulares de energía ininterrumpida (UPS), por ejemplo, es fácil simplemente aumentar el número de módulos de suministro de energía cuando necesitar expandir el centro de datos. Esto significa: mayor crecimiento, facilitando la implementación de la "expansión impecable" de la UPS (ver Figura 1).

    Para ahorrar energía, la eficiencia de los componentes debe ser aumentada y la carga de trabajo debe ser aumentada. UPS modernas pueden ser usadas para reducir de manera significativa los costos de energía, en comparación con la UPS convencional.

    Normalmente, se instalan los centros de datos con suministros de energía N+X redundantes, o mismo configuraciones 2N (Bus doble) para garantizar operaciones confiables. Esto significa que el porcentaje de la carga de trabajo normalmente es alrededor de 30 a 40 por ciento, o incluso menos.

    Alta eficiencia a una carga baja de trabajo: Una UPS con alta eficiencia utiliza aproximadamente 5 por ciento menos energía que una UPS convencional.

    Figura 2: Alta eficiencia a una carga baja de trabajo: Una UPS con alta eficiencia utiliza aproximadamente 5 por ciento menos energía que una UPS convencional.

    Según un informe de 2013 de Gartner, compañía de investigación de mercado, además de la eficiencia de la UPS a una carga máxima de trabajo, ella también es particularmente importante para considerar la curva de eficiencia (ver Figura 2) a una carga de trabajo entre 20 y 100 por ciento, de manera a identificar el estado ideal de "alta eficiencia a una carga baja de trabajo".

    Si se tiene en cuenta las diferencias de carga de trabajo en el centro de datos durante el día y la noche, entonces una UPS modular altamente eficiente – por ejemplo, con una capacidad de 200 kVA – consume aproximadamente 5 por ciento menos energía que una UPS convencional (ver tabla 1).

    Tabla 1: Cálculo y comparación de costos de energía de UPS

    Ejemplo UPS con 200 kVA UPS modular de alta eficiencia UPS Antigua
    Energía suministrada durante el día, 50% de carga de trabajo 100 100 kW
    Pérdidas adicionales de la diferencia de eficiencia 0 4 Por ciento
    Consumo total 100 104 kW
    Consumo diurno por 14 horas 1.400 1.456 kWh
    Energía suministrada durante la noche, 30% de carga de trabajo 60 60 kW
    Pérdidas adicionales de la diferencia de eficiencia 0 7 Por ciento
    Consumo total 60 64,2 kW
    Consumo nocturno por 10 horas 600 642 kWh
    Consumo diario (día y noche) 2.000 2.098 kWh
    Consumo anual, 365 días 730.000 765.770 kWh
    Consumo de vida útil, 8 años 5.840.000 6.126.160 kWh
    Costos de energía de la vida útil, EUR 0,1 / kWh 584.000 612.616 Euros
    Ahorro de energía en 8 años de operación 286.160   kWh
    Ahorro del costo de energía en 8 años de operación 28.616   Euros
    Ahorro de energía en porcentaje 5   Por ciento
    Sistemas UPS modulares pueden reducir los costos de energía en el centro de datos.      

     

    Tecnología inteligente de enfriamiento

    Centros de datos modulares usan pasillos calientes y fríos separados y unidades de enfriamiento en serie, para garantizar el enfriamiento de racks compactos integrados y para reducir pérdidas de energía con enfriamiento. La densidad de racks individuales puede aumentarse para más de 20 kilovatios.

    Si conectas obturadores en lugares del rack dónde ningún servidor esté instalado, 95 por ciento del aire frío pasa directamente vía pasillos fríos en los racks del servidor. Entonces, el aire caliente liberado de todos los racks se alimenta de vuelta por medio de la unidad de enfriamiento y no circula hacia delante del rack. Un sistema de contención para el pasillo frío o caliente en el centro de datos modular aumenta la utilización y reduce el consumo.

    Simulación de flujo de aire en un centro de datos con dos "contenciones de pasillo caliente". Está claro que no hay mistura de aire caliente y frío aquí. El aire caliente se retiene en el pasillo caliente contenido

    Figura 3: Simulación de flujo de aire en un centro de datos con dos "contenciones de pasillo caliente". Está claro que no hay mistura de aire caliente y frío aquí. El aire caliente se retiene en el pasillo caliente contenido.

    Este método de enfriamiento "en fila" mejora el desempeño de enfriamiento, ya que el aire frío se guía directamente para los puntos calientes. Además de esto, la contención del pasillo frío se aísla para prevenir la mistura de aire frío y caliente y para prevenir la formación de islas calientes (ver: Figura 3). El desempeño de enfriamiento en centros de datos modulares es de 12 por ciento mayor en comparación con centros de datos convencionales. Cuando el enfriamiento del tipo agua helada y el enfriamiento libre se combinan, la PUE puede reducirse a menos que 1,5.

    Finalmente, aunque no menos importante, sistemas inteligentes de gestión ayudan a reducir costos de energía. Por ejemplo, análisis de big data pueden ser usadas para crear planos de ahorro de energía y adaptarlos de manera dinámica.

    Densidad de energía más alta en el rack

    Como el componente central del servicio de TI del centro de datos, el rack consiste en la estructura física, la estructura de soporte, instalación y compatibilidad de los equipos de TI, gestión térmica (entrada de aire, salida de aire, gestión del flujo de aire), distribución de energía (suministro doble de energía, gabinete de distribución montable en el rack), gestión de cable (cables de energía y datos) y mucho más.

    Gracias a la estandarización de estos componentes, se puede aumentar la densidad de compactación de los racks en centros de datos modulares – ellos necesitan aproximadamente 35 por ciento menos energía, y suministran el mismo desempeño en un área más grande. Esto significa que, en pocos años, un centro de datos modular que abarca un área de aproximadamente 800 m² y con una salida de calor de 20 kW por rack alcanzará los mismos valores de desempeño que un centro de datos de 3.000 m² hoy en día. Los ahorros – basados en costos de construcción – están alrededor de 700.000 a 2 millones de euros.

    Ventajas de las soluciones en centros de datos modulares de Delta

    1. Centros de datos modulares usan un sistema de cableado colgado y el rack de cableado interno se conecta a la parte superior de los racks modulares. Electricidad de baja y alta tensión son separadas.

    2. Los gabinetes de distribución de energía proveen el suministro de energía para los gabinetes de red.

    3. La batería/fuente de alimentación recargable puede instalarse en el compartimiento de batería.

    4. Centros de datos modulares son monitoreados con o sin el panel colorido digital, que se diseña para cada módulo. Se ejecuta el upload de informaciones vía panel digital para el primero o vía Unidad de Procesamiento para Recolección de Datos (DAM) para el último.

    5. Centros de datos modulares son equipados con sistemas de protección para iluminación clase B y C.

    6. El panel digital (opcional) exhibe informaciones sobre los gabinetes de distribución de energía, enfriamiento de precisión, el entorno en los racks, escapes de agua, temperatura, humedad, detección de humo, estatus de la puerta y mucho más.

    7. La UPS y el enfriamiento de precisión tienen la misma forma, el mismo tamaño y color. Todos los gabinetes tienen una estructura altamente integrada.

    8. Todos los sistemas UPS de enfriamiento de precisión y de monitoreo son desarrollados por Delta. Las tecnologías de núcleo y el conocimiento específicos proceden del centro de investigación y desarrollo de Delta.

    9. Los sistemas de suministro de energía, distribución de energía y baterías para centros de datos modulares pequeños y medios son integrados a un único gabinete (UPS Modulon serie DPH 75kW) de manera a reservar espacio más valioso para los equipos principales de TI.

    Sin embargo, la energía computacional creciente por rack requiere sistemas especiales de enfriamiento y suministro de energía. Esto requiere una combinación de conceptos de pasillo caliente/frío combinados con enfriamiento de agua y "Unidades de Distribución de Energía" (PDUs) modulares en el rack. Esto hace posible la reducción de las exigencias de energía de los sistemas en aproximadamente un tercio por rack.

    Proyecto modular: "sistema de asignación"

    Las nuevas estructuras modulares ofrecen la mayor flexibilidad posible para atender a retos futuros. Ejemplo: Si subcontratas aplicaciones específicas para la nube, esto cambia la demanda por energía en el centro de datos. Como el consumo reducido de energía proporciona un potencial todavía más grande de ahorro, la UPS y la solución de enfriamiento deben adaptarse a las necesidades de energía.

    Para sistemas UPS modulares, puedes utilizar módulos de energía para aumentar o disminuir la capacidad de energía, si necesario, sin afectar la redundancia N + 1 o el tiempo de reserva disponible. Si la solución de enfriamiento forma parte del "proyecto modular", esto también puede adaptarse con un enfoque escalable. La principal ventaja es la capacidad de implementar tanta infraestructura cuanto sea necesario, al mismo tiempo en que se mantiene la opción de adaptar el sistema, de manera flexible, en todas las áreas – energía, enfriamiento y gestión.

    Ahora hay muchas opciones para implementación de un concepto de centro de datos modular. Estas opciones van desde soluciones de módulos individuales para racks hasta contenedores como unidades completas para centros de datos y células de energía. Normalmente, la adquisición de UPS modular es el primer paso, ya que esto facilita y simplifica la conversión del centro de datos. En todos estos enfoques, el proyecto modular garantiza un costo previsible de construcción, instalación, reparación y mantenimiento.

     

    * Astrid Hennevogl-Kaulhausen es Jefe de Ventas de Soluciones de Infraestructura de Misión Crítica (MCIS)/UPS en Alemania, Delta Energy Systems

    ** Ulrike Ostler es el editor jefe del DataCenter insider, una publicación en línea e impresa en Alemania, con enfoque en los sectores de TI y centros de datos

     


    Delta, una líder global en soluciones de gestión térmica y de energía, exhibirá, en CeBIT 2017, sus soluciones innovadoras en centros de datos modulares, que abordan exigencias computacionales de alto nivel en la era de la Internet de las Cosas (IoT). El centro de datos modular InfraSuite de Delta es una arquitectura inteligente y flexible, indicada para aplicaciones en pequeñas y medias empresas. Además de la integración de los principales sistemas de energía, enfriamiento, racks y monitoreo, la contención de pasillo frío o caliente también provee una gestión superior del flujo de aire, de manera a perfeccionar la eficiencia de enfriamiento.

    Le damos la bienvenida para que visite y conozca nuestras nuevas soluciones para centros de datos avanzados en contenedor, gestión de energía, soluciones eficientes de enfriamiento y una demostración en vivo de DCIM en nuestro stand de Delta, ubicado en Stand D83, Pasillo 12 durante la CeBIT 2017 en Hannover, Alemania, del 20 al 24 de marzo.

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