Los requisitos de medición en los centros de datos

Los propietarios y administradores de los centros de datos son muy conscientes de la necesidad de mejorar la eficiencia energética. Con la responsabilidad de alrededor del 1% del consumo mundial de electricidad, el sector se ve muy afectado por las turbulencias en los costos de la energía, por lo que existe una demanda muy fuerte de eficiencia energética. Al mismo tiempo, los gobiernos de todo el mundo buscan oportunidades en las industrias hambrientas de energía para reducir el uso de combustibles fósiles y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

Alrededor del 60 % de los requisitos de energía de un centro de datos son impulsados por su infraestructura de TI, por lo que existen oportunidades de reducción de energía en equipos (generalmente nuevos) que son más eficientes energéticamente. Sin embargo, existen buenas oportunidades para la eficiencia energética en el otro 40% de la demanda energética; la mayoría de los cuales proviene de los sistemas de refrigeración y aire acondicionado de un centro de datos.

El control eficiente de la temperatura y la humedad es importante para el funcionamiento óptimo de la infraestructura de TI. En muchas instalaciones modernas se espera un tiempo de actividad del 99,999 %; lo que representa un tiempo de inactividad anual de solo unos minutos. Estos niveles extremadamente altos de rendimiento son necesarios debido a la importancia y el valor de los datos y procesos que maneja la infraestructura de TI.

Al igual que todas las buenas medidas de eficiencia de procesos, la gestión eficaz de la energía se basa en la disponibilidad de datos de control precisos, fiables y continuos. Entonces, para los centros de datos, ¿qué se debe medir? ¿y donde?

Temperatura

La refrigeración y el aire acondicionado son necesarios para eliminar el calor generado por los equipos informáticos; para evitar el sobrecalentamiento y prevenir fallas. Por lo tanto, es necesario monitorear la temperatura en los pasillos y estanterías, así como en todos los espacios, conductos del sistema de ventilación, tuberías del sistema de enfriamiento y en el exterior. Naturalmente, es vital que las ubicaciones de medición sean realmente representativas y que la red de sensores pueda detectar cualquier punto frío o caliente potencial.

Las salas de datos más grandes pueden ser más difíciles de monitorear porque tienen un mayor potencial de variabilidad de la temperatura espacial, por lo que es importante que haya una cantidad suficiente de sensores de temperatura para garantizar que todos los servidores estén monitoreados. Algunos servidores pueden estar cerca de una unidad de refrigeración y otros pueden estar más lejos; algunos pueden estar en la parte inferior de un bastidor y otros más arriba, por lo que existe la posibilidad de una variabilidad tridimensional. Además de una cantidad suficiente de sensores, también es importante que el flujo de aire y la refrigeración se distribuyan de manera óptima en toda la sala de servidores.

La mayoría de los centros de datos necesitarán monitorear 'delta T', que comúnmente se define como la diferencia de temperatura entre los pasillos calientes y fríos. Sin embargo, en realidad, la situación es más compleja porque en realidad hay cuatro delta T (1) diferentes que deben monitorearse para que las operaciones de enfriamiento sean lo más eficientes posible.

El delta T más obvio es la diferencia de temperatura en el aire antes y después de pasar por el equipo de TI. El segundo delta T frecuentemente medido es la diferencia de temperatura a través del equipo de enfriamiento. Sin embargo, en realidad, la temperatura del aire que sale de los enfriadores rara vez es la misma que la del aire que llega al equipo de TI. Esto generalmente se debe a problemas como obstrucciones, vórtices, diferenciales de presión, bolsas de aire, etc. que hacen que el aire frío y el aire caliente se mezclen. De manera similar, la temperatura del aire que sale del equipo de TI suele ser más baja cuando ingresa a los enfriadores. Esto generalmente se debe a que el aire enfriado se mezcla con el aire caliente por una variedad de razones; todo lo cual indica ineficiencia en la gestión del flujo de aire.

Entonces, los cuatro delta T son las diferencias de temperatura:

1. Antes y después de los equipos informáticos
2. Antes y después de los refrigeradores
3. Entre el aire que sale de los enfriadores y el aire que ingresa al equipo de TI
4. Entre el aire que sale del equipo de TI y el aire que entra en los enfriadores

Al monitorear con precisión estos cuatro delta T, los administradores de los centros de datos pueden obtener una mejor comprensión de los factores que afectan la ineficiencia del enfriamiento, lo que luego puede informar las medidas de mitigación y mejora para ajustar el rendimiento del centro de datos.

En climas secos, el enfriamiento por evaporación es efectivo para disipar el calor. En climas fríos, se puede utilizar el enfriamiento directo con aire seco y frío. En los últimos años, las soluciones de refrigeración líquida se han vuelto populares porque son más efectivas para eliminar el calor. Para respaldar esta tendencia, Vaisala ha desarrollado un nuevo sensor de alta calidad para medir la temperatura del líquido de enfriamiento/calentamiento. El Vaisala TMI110 es un transmisor de temperatura de inmersión que ofrece una respuesta rápida con altos niveles de precisión. TMI110 es una adición a la amplia oferta de productos HVAC, que incluye, p. el siempre popular HMD60 para conductos de aire, HMT120 para mediciones de aire interior y la plataforma Indigo de última generación para mediciones más precisas en centros de datos.

Humedad

Los equipos de TI también pueden verse afectados negativamente por la humedad; los niveles bajos aumentan el riesgo de electricidad estática, por lo que pueden ser necesarios humidificadores por aspersión o por evaporación. Sin embargo, también se deben evitar los altos niveles de humedad porque pueden provocar condensación y la corrosión de los equipos metálicos.

En climas más fríos, puede ser posible utilizar aire exterior más frío para enfriar el equipo del centro de datos en un proceso conocido como economización. El contenido absoluto de agua de este aire exterior puede ser bajo y, dado que la humedad relativa del aire disminuye cuando se calienta, el nivel de humedad puede caer por debajo de los niveles aceptables a menos que se establezcan los controles adecuados.

Se requieren diferentes tipos de medición de humedad, según la ubicación y la aplicación. Por ejemplo, la humedad relativa y el punto de rocío se pueden medir en habitaciones, espacios, ductos y al aire libre, mientras que las temperaturas de bulbo húmedo serían necesarias en torres de enfriamiento y humidificadores evaporativos, y se pueden requerir sensores de entalpía para economizadores del lado del aire. La entalpía expresa la energía térmica total (calor sensible y calor latente) involucrada con los cambios termodinámicos. Estos parámetros de humedad calculados generalmente están disponibles directamente desde sensores de humedad avanzados, como los de Vaisala.

Las tres configuraciones de sensor más comunes para el control del economizador del lado del aire son bulbo seco, entalpía simple y entalpía dual. Si bien el control de bulbo seco es el método más simple, puede pasar por alto ahorros potenciales de energía al no abrir el economizador cuando la temperatura ambiente es ligeramente más cálida pero relativamente seca.

La entalpía dual funciona de manera similar, excepto que se emplean dos sensores de entalpía; uno monitorea el aire exterior y el otro el aire de retorno. El economizador funcionará si la entalpía del aire exterior es menor que la entalpía de retorno.

Los transmisores de Vaisala están diseñados específicamente para aplicaciones como aire acondicionado y economización; medición de humedad y temperatura, con salidas derivadas para punto de rocío, temperatura de bulbo húmedo y entalpía. Las mediciones de temperatura generalmente no sufren de deriva, pero los sensores de humedad tradicionales sí, por lo que los sensores de humedad de Vaisala emplean la tecnología HUMICAP® que brinda estabilidad a largo plazo e insensibilidad a interferencias como el polvo y la condensación. Estos sensores de humedad capacitivos de película delgada se han convertido en el estándar de la industria en una amplia variedad de aplicaciones donde se requieren mediciones de humedad precisas, confiables y sin mantenimiento a largo plazo.

El flujo de aire en los conductos permite que los sensores respondan rápidamente a las condiciones cambiantes, mientras que el movimiento del aire en las habitaciones y otros espacios puede ser lento, por lo que algunos centros de datos prefieren usar la temperatura del punto de rocío como parámetro de control de la humedad porque no depende de la temperatura del sensor.

Otros sensores que se pueden implementar en los centros de datos miden la presión diferencial en los conductos y entre los pasillos calientes y fríos, así como parámetros meteorológicos exteriores adicionales, como la presión del aire, la lluvia, la velocidad y la dirección del viento. Estas mediciones pueden ser realizadas por una estación meteorológica automática, por sensores individuales o por uno de los instrumentos WXT530 de Vaisala, que utilizan tecnologías de estado sólido para minimizar los costos de operación y mantenimiento. Los sensores exteriores deben colocarse en un lugar con flujo de aire libre, lejos de cualquier superficie que pueda irradiar calor y perturbar las mediciones. Naturalmente, las mediciones en exteriores deben ser tan precisas y confiables como las mediciones en interiores, por lo que los instrumentos meteorológicos líderes en el mundo de Vaisala brindan la confiabilidad a largo plazo que se requiere incluso en los entornos más hostiles.

Referencia 1. The four delta Ts - www.upsite.com/blog/the-4-delta-ts-of-data-center-cooling-what-youre-missing/