Data Center. Criterios para la selección, diseño e instalación de grupos electrógenos

¿Cuál es la diferencia entre ésta aplicación y la ya existente stand-by o grupos de emergencia? ¿Qué es y cómo influye el Uptime Institute al momento de elegir el mejor grupo electrógeno? ¿Cómo saber cuál es el equipo que más se adapta a nuestro proyecto de Data Center?


Pablo Zárate, HIMOINSA Sales Engineer





En los últimos tiempos la aplicación Data Center Power (DCP) ha experimentado una demanda creciente de grupos electrógenos con motores diésel. La DCP es una aplicación diseñada específicamente para generadores que son utilizados como fuente de energía alternativa para los Centros de Procesamiento de Datos (CPDs), los cuales poseen características específicas para responder a las necesidades particulares que demandan la empresas para la instalación de un Data Center. Pero ¿Cuál es la diferencia entre esta aplicación y la ya existente stand-by o grupos de emergencia?  ¿Qué es y cómo influye el Uptime Institue al momento de elegir el mejor grupo electrógeno? ¿Cómo hacer para saber cuál es el equipo que mejor se adapta a nuestro proyecto de Data Center?


Data Center. Un sector en constante crecimiento.

El incesante crecimiento y desarrollo de las actividades en Internet, como así también de toda la industria que se encuentra relacionada con la tecnología ha dado paso a un flujo cada vez mayor de información a través de la red y la imperante necesidad de almacenar una inmensa cantidad de datos, administrarlos, gestionarlos y analizarlos dentro de lo que hoy día conocemos como Big Data.

A raíz de este crecimiento continuo, las empresas del sector de generación de energía se han encontrado ante la necesidad de adaptarse a esta nueva manera de operar con el fin de poder ofrecer un servicio acorde a las nuevas necesidades de almacenamiento de la información para diferentes industrias como el comercio electrónico, la banca, el entretenimiento e incluso también las administraciones públicas.



Ante la demanda de empresas y usuarios por contar con un rápido acceso a los datos, los Data Center requieren de un consumo importante de energía eléctrica, no solamente para su correcto funcionamiento sino también para la refrigeración de las salas a donde se encuentran los servidores, ya que estos deben mantenerse en torno a los 20ºC, su temperatura óptima de trabajo. Una caída en el suministro de red, por más insignificante que pueda ser, podría llegar a interrumpir el trabajo de toda una empresa, provocándole importantes pérdidas económicas. Tal es así que la energía eléctrica encargada de alimentar estas instalaciones no solo debe ser estable, sino que también debe asegurar su continuidad por medio de fuentes de energía redundantes. Aquí es donde entran en juego los grupos electrógenos especialmente diseñados para satisfacer las necesidades de un Data Center.



Factores a considerar ante la elección de un grupo electrógeno: 

1

FIABILIDAD 

La fiabilidad de la red eléctrica principal.

2

PRESUPUESTO

El presupuesto disponible para la instalación.

3

SENSIBILIDAD

La sensibilidad de los datos almacenados determinarán la necesidad de un menor o mayor grado de protección frente a eventuales caídas en la red.



Uptime Institue. Especifica y certifica el diseño de las instalaciones para Data Center.

Para poder brindar un buen servicio a los clientes, especialmente cuando se administran datos muy sensibles, la disponibilidad y fiabilidad de un Data Center es la cualidad clave para su servicio.  Ambas cualidades dependen principalmente del suministro eléctrico, por eso la importancia de contar con un sistema de alimentación energética acorde a la relevancia de los datos administrados con equipos de calidad y eficacia probada.

¿Qué es y que función cumple el Uptime Institue? Es el organismo internacionalmente reconocido que especifica y al mismo tiempo certifica el correcto diseño de las instalaciones para un Data Center, calificándolas en cuatro niveles (Tier I, II, III y IV). El factor con el cual se mide y determina que una instalación se encuentra en uno u otro nivel es de acuerdo a la cantidad de fuentes de energía de suministro continuo disponibles, como así también de fuentes de emergencia.



Para comprender  como impacta la calificación del Uptime Institute al dimensionar el proyecto con los grupos electrógenos a instalar, es importante conocer como éste organismo diferencia la fuente de suministro de energía con las fuentes de suministro alternativas. La primera se ajusta a los requerimientos clasificados por la institución como Tier I y II. La segunda, necesaria para Data Center que requieren de un nivel de disponibilidad energética Tier III y IV.

Para que una fuente de suministro eléctrico sea considerada alternativa y cumpla con los requerimientos establecidos por el instituto, debe ser capaz de suministrar energía de manera continua ante un eventual fallo en la fuente principal. Esto significa que el grupo electrógeno a utilizar debe estar dimensionado de manera tal que pueda suministrar el nivel de carga necesario en forma continua y sin limitación horaria. Funcionamiento catalogado en la normativa ISO 8528-1:2005 como Continuous Operation Power (COP).    




¿Por qué no dimensionar los grupos de acuerdo a su declaración de potencia COP?

Si ya contamos con una declaración de potencia para trabajo continuo, ¿Por qué no utilizarla?. La potencia de un motor declarada para COP es aproximadamente el 80/90% de su potencia nominal o más conocida como prime. Esto hace que dimensionar un grupo de esta manera tenga como consecuencia seleccionar motores más grandes que incrementan los costos y, por su mayor tamaño,  requieren un mayor espacio para su instalación y refrigeración. Al mismo tiempo, el motor no operaría en su punto más eficiente de carga ya que éste se encuentra cercano al 100% de la potencia.

Es por este motivo que los principales fabricantes de motores diésel para generación de energía incorporaron la nueva declaración de potencia DCP Data Center Power, con el fin de ser más competitivos y ahorrarle costos innecesarios al usuario final. Coincidiendo en la mayoría de los casos con la declaración PRP de acuerdo a la normativa ISO 8528-1:2005, el 100% de la potencia, pero con la diferencia que en estos casos se suministra de manera continua. Debido a que, tras un estudio estadístico de probabilidades de fallo realizado por los fabricantes de motores y teniendo en cuenta la experiencia de instalaciones ya realizadas, se ha determinado que en aquellos países donde se cuenta con una red eléctrica estable, la frecuencia con que los grupos electrógenos de emergencia entran en operación es mínima y cuando tienen que hacerlo es generalmente por un período de tiempo reducido. De esta manera se permite un alto porcentaje de carga en los motores durante su funcionamiento.


¿Cómo encuadran los requerimientos del Uptime Institute con la nueva declaración de potencia DCP?




           

Si bien la potencia PRP no puede ser sostenida indefinidamente para un motor (por la térmica y mecánica que puede soportar éste), los principales fabricantes de motores que utilizan la declaración Data Center Power (DCP) garantizan su utilización sin límite de tiempo ni porcentajes medios de carga. De esta manera, los grupos electrógenos dimensionados de acuerdo a esta nueva declaración de potencia estarían en condiciones de cumplir con la clasificación Tier III y IV del Uptime Institute, al ser considerada como una fuente alternativa de potencia. Esto, como ya se ha mencionado anteriormente, es posible gracias a la baja probabilidad de falla en la fuente principal de energía, es por eso que lo fabricantes de motores limitan su utilización para aquellos países que cuentan con una red considerada estable, pudiendo incluso llegar a listar los países que, según su criterio, poseen una red eléctrica fiable.    

Naturalmente que, si la red eléctrica principal es fiable y los datos que administra el Data Center no son tan delicados y su disponibilidad permanente no es del todo importante, es posible reducir el porcentaje de disponibilidad de la instalación y recurrir a los niveles Tier I y II según el Uptime Institute. Esto nos podría permitir elegir grupos que  van a ser utilizados como reserva de acuerdo a su potencia Stand-by necesaria, reduciendo así los costos de instalación.




Características indispensables del grupo electrógeno que alimenta un Data Center

Generalmente las cualidades de los grupos electrógenos para la aplicación Data Center y sus componentes suelen coincidir en gran medida con las correspondientes a un grupo de emergencia para cualquier otra aplicación, sin embargo la elección de algunos componentes se vuelve aún más crítica para los grupos DCP.



El motor 

De todos los elementos, el motor es el más importante, ya que de él depende la potencia que un grupo electrógeno es capaz de generar. Un motor que será utilizado para una aplicación DCP debe contar con un regulador eléctrico de velocidad que le permita alcanzar rápidamente las condiciones favorables de tensión y frecuencia si un fallo en la red eléctrica demanda su arranque y así poder mantener estos parámetros mientras se encuentra en funcionamiento. Para la selección de un motor no solo se requiere tener en cuenta todos los parámetros anteriormente vistos sino también aquellos parámetros ambientales que son comunes a todas las aplicaciones como la temperatura ambiente y altitud.

El arranque y las baterías

Otro componente relevante a la hora de seleccionar el motor para esta aplicación donde su fiabilidad es tan importante. HIMOINSA puede mejorar el arranque incluido en los motores de serie al incorporar sistemas redundantes que incluyen dos motores eléctricos y sistemas independientes de baterías o también combinar un motor eléctrico con otro neumático o hidráulico.  

Elegir baterías libres de manutención y de un buen nivel de intensidad suministrada en el momento del arranque es muy importante. Al mismo tiempo, para facilitar la función del arrancador y conseguir un arranque rápido y una carga en el menor tiempo posible es importante, como en cualquier motor para otra aplicación Stand-by, utilizar resistencias de caldeo para el líquido refrigerante del bloque de motor, de esta forma siempre estará a la temperatura óptima en caso de necesitar arrancar por una falla en la red. A la resistencia se la puede acompañar con una bomba que ayude a la circulación del refrigerante permitiendo un caldeo más homogéneo. Una lubricación previa por bomba de aceite también mejorará el arranque.






El alternador

La otra pieza clave de un grupo generador es el alternador. Una tarjeta automática AVR de regulación de voltaje mantiene la variación del voltaje a valores inferiores al 0,5% y un diseño y fabricación de bobinado bueno mantienen también valores bajos de distorsión armónica e interferencias con telecomunicaciones. Utilizar un imán permanente PMG garantiza una alimentación al AVR de manera independiente al bobinado principal y más segura en caso de cargas repentinas, garantizando al regulador una óptima potencia de excitación a todo momento. Una correcta imprimación del bobinado, resistencias anti condensación y envolventes IP23 son muy importantes para la durabilidad del alternador, especialmente cuando se utiliza en zonas de niveles altos de humedad ambiente.

El sistema de refrigeración

Debido a que generalmente los grupos se sitúan en pisos bajos o subterráneos con reducidas aberturas para tener un buen flujo del aire exterior, la elección del sistema de refrigeración debe ser considerado como algo importante. El fabricante proveedor de los grupos debe contar con un buen equipo de ingeniería con la experiencia suficiente para poder diseñar un sistema de refrigeración remoto que pueda refrigerar el motor por intercambiadores de calor y circuitos secundarios.

La central

El grupo deberá contar con una central que será la encargada de controlar, medir y gestionar todos los elementos, existiendo en el mercado diferentes marcas y modelos aptas para las diversas aplicaciones. HIMOINSA posee sus propias centrales, las cuales son diseñadas especialmente para el control del grupo y al mismo tiempo son capaces de detectar fallos en la red y así dar la orden de arranque al grupo electrógeno. También tienen la posibilidad incluir protocolos de comunicación que integren el grupo, sus parámetros y alertas con los sistemas de gestión del edificio, pudiendo ser monitorizados y controlados de manera remota.




Conclusiones

No hay duda que cuanto más sensibles puedan ser los datos almacenados en el Data Center y cuanto más importante sea su disponibilidad a todo momento, se deberá contar con una instalación de energía de mayor fiabilidad, que pueda alimentar de manera continua incluso en caso de emergencia a los equipos. El grupo electrógeno deberá dimensionarse basándose en esos criterios. La declaración de potencia para la que se dimensionará el grupo será la que indique en qué nivel de disponibilidad se encuentra, de acuerdo a los criterios establecidos por el Uptime Institute. Así, un grupo electrógeno dimensionado de acuerdo a su potencia Stand-by 

cumplirá los requisitos Tier I y II, será necesario para alcanzar los niveles Tier III y IV dimensionarlo según su potencia DCP.

HIMOINSA diseña y fabrica grupos electrógenos que cumplen y satisfacen las necesidades que requiere el mercado y los niveles más altos establecidos por el Uptime Institute, contando al mismo tiempo con un equipo de profesionales capaces de asesorar en todo lo necesario sobre la mejor instalación que se adapte a las particularidades de cada Data Center.     



Pablo Zárate Fraga Desde el año 2014 se desempeña en el área de Ingeniería Comercial de HIMOINSA. Ingeniero Industrial especializado en la gestión de grandes proyectos, se encarga  del estudio de viabilidad técnica de nuevos proyectos, analizando y controlando la calidad y costos de las soluciones de ingeniería que adaptan el producto a las necesidades particulares de cada proyecto.