¿Qué significa actualmente el aire acondicionado de precisión? ¿Sigue siendo necesario para los espacios de TI?

Hace solo un par de años, la necesidad de mantener un control exacto de la temperatura y la humedad en un espacio de TI era la principal prioridad para los gerentes de centros de datos y el principal motivador detrás de la compra de sistemas de aire acondicionado de precisión. Sin embargo, durante los últimos años, la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) ha relajado sus recomendaciones y ha ampliado los rangos de temperatura y humedad aceptables en los entornos que alojan equipos de TI sensibles, como centros de datos, salas de servidores, armarios de red, salas de tecnología u otros espacios como las salas de equipo médico, los laboratorios y los centros de telecomunicaciones. Por consiguiente, el enfriamiento de precisión en su sentido más literal ha dejado de ser tan necesario como en el pasado.

Sin embargo, un gerenciamiento térmico adecuado de TI definitivamente sigue siendo una prioridad crítica. El aire acondicionado de precisión —o los sistemas de enfriamiento a nivel de centros de datos— sigue siendo muy necesario, incluso cuando los puntos de ajuste (de 1 o 2 grados) de temperatura y humedad ya no son obligatorios. Esto se debe en parte a que, si bien el espectro de temperaturas permitidas en los espacios de TI ha aumentado, también ha aumentado la cantidad de calor generado por servidores cada vez más sofisticados, los cuales son necesarios para soportar las actuales aplicaciones de potencia y uso intensivo de datos, como el Internet de las Cosas (IoT) y la inteligencia artificial (IA), entre otras. Además, una gestión adecuada del calor es fundamental para garantizar el rendimiento óptimo de los equipos de TI.

Asimismo, las consecuencias de sobrepasar los umbrales recomendados son tan serias como antes. El calor excesivo puede perjudicar el equipo, llevar a fallos en los componentes o a un apagado total, y todo puede ocurrir en cuestión de minutos. Algunas veces, los fallos de los equipos de TI terminan generando periodos de inactividad no previstos para una empresa, a un costo abrumadoramente alto que supera el costo del daño en el equipo e implica la pérdida de ingresos, la interrupción del servicio al cliente y daños a la reputación que pueden persistir incluso después de que el equipo se repare y el negocio vuelva a su funcionamiento normal.

Para evitar estas desastrosas amenazas contra la continuidad de los sistemas críticos, el aire acondicionado de precisión —al que Vertiv se refiere más comúnmente como gerenciamiento térmico— sigue siendo muy necesario en los centros de datos y los espacios de TI.

¿Pueden los sistemas de aire acondicionado en el edificio enfriar el equipo de TI igual que los sistemas de aire acondicionado de precisión?

En algunos espacios de TI, como las salas de servidores o de tecnología ubicadas en un edificio administrativo, los gerentes de las instalaciones dependerán del aire acondicionado de confort del edificio para controlar las condiciones ambientales en el espacio de TI. Es cierto que una solución de aire acondicionado comercial puede jugar un papel importante a la hora de controlar la temperatura, la humedad y la calidad del aire en estas salas. Sin embargo, los sistemas carecen de muchos elementos, como el hecho de que el aire acondicionado de confort para los espacios con personas y el enfriamiento de precisión para los espacios de TI han sido diseñados específicamente para propósitos muy diferentes.

Piense en lo siguiente: los automóviles y los camiones comparten los mismos componentes básicos (motor, volante, frenos, etc.), pero usted no elegiría un sedán para una excursión en terrenos no pavimentados. En otras palabras, los vehículos han sido concebidos para aplicaciones muy diferentes. Lo mismo ocurre con los sistemas de aire acondicionado de precisión o los sistemas de gerenciamiento térmico.

Específicamente, estas soluciones de enfriamiento especializado han sido desarrolladas para lo siguiente:

• Controlar la carga de calor única y concentrada que genera el equipo de TI. El sofisticado equipo de TI actual genera una cantidad considerable de calor. Y cuando toma en cuenta el continuo aumento en el promedio de densidades de racks junto con el crecimiento de sitios más pequeños en el borde de la red, resulta evidente que un sistema de aire acondicionado en un edificio comercial no se encuentra equipado para atender cargas de calor elevadas y concentradas. Asimismo, muchos espacios utilizados actualmente para TI no fueron diseñados originalmente para alojar equipo crítico, lo cual puede crear condiciones ambientales poco ideales y presentar desafíos de enfriamiento adicionales que reducen la eficiencia de las soluciones de aire acondicionado de confort.
  Por otro lado, las soluciones de enfriamiento a nivel de centros de datos han sido diseñadas específicamente para controlar el calor en estos espacios. Estos sistemas de gerenciamiento térmico han sido diseñados para recoger el calor en espacios pequeños y densos, y expulsarlo con uno de los múltiples métodos, según el tipo de sistema elegido.
• Operar las 24 horas del día y los 365 días del año, independientemente de la temperatura exterior. Cuando la temperatura exterior es baja, los edificios de oficinas no requieren aire acondicionado, pero los espacios de TI sí lo necesitan. Al igual que una tienda necesita equipo especializado para mantener los guisantes congelados incluso cuando la temperatura exterior se encuentra bajo cero, los centros de datos y otros espacios de TI necesitan una manera de eliminar el calor independientemente de la temperatura exterior. Sin embargo, la mayoría de sistemas de aire acondicionado de confort han sido diseñados únicamente para operar cuando las temperaturas son superiores a los 55 grados Fahrenheit en el exterior. Además, independientemente de la temperatura exterior, algunos sistemas de aire acondicionado comerciales se apagan durante ciertas horas o los fines de semana, y dejan sin protección a los equipos informáticos que se mantienen encendidos.
  Los sistemas de enfriamiento a nivel de centros de datos hacen frente a estos problemas y han sido diseñados especialmente para operar de forma ininterrumpida, incluso cuando las temperaturas exteriores son menores a los 30 °F o, un domingo a las 2 a.m. Esto garantiza que su equipo reciba un enfriamiento adecuado.
• Dedicar la mayor parte de su capacidad a controlar la temperatura de la sala. Con un sistema de enfriamiento tradicional para edificios, la capacidad se divide entre las tareas de enfriar la sala y eliminar la humedad en el aire para que las personas se sientan cómodas durante los periodos más cálidos del año. Es posible canalizar hasta un 40% de la capacidad general de dicho sistema para controlar la humedad. En este caso, el coeficiente de calor sensible es de 0.60, lo cual significa que solo el 60% de la capacidad de enfriamiento ha sido designada para cambiar la temperatura del aire.
  En los espacios de TI, esto supone un enorme desperdicio. El equipo de TI tiende a producir un calor intenso y seco, así que no se necesita tanta capacidad para controlar la humedad. De hecho, si se adquiere un sistema de aire acondicionado de confort de 100 kilovatios (kW) para enfriar una carga de TI de 100 kW, es probable que la solución falle ya que la capacidad de enfriamiento de TI del sistema solo será de 60 kW.
  La mayoría de sistemas de aire acondicionado de precisión han sido diseñados con un coeficiente de calor sensible de al menos 0.90. Esto representa el 90% de la capacidad de enfriamiento dedicada a enfriar el equipo de TI y el 10% de capacidad restante dedicado a eliminar la humedad que puede infiltrarse en la sala desde el exterior. Muchos sistemas de gerenciamiento térmico de Vertiv™ ofrecen un coeficiente de calor sensible de 0.95.

¿Cómo funciona un sistema de gerenciamiento térmico a nivel de centros de datos?

Aunque existen diferentes tipos de sistemas de gerenciamiento térmico y aire acondicionado de precisión diseñados para satisfacer las necesidades únicas de una gran variedad de aplicaciones, por lo general todos los sistemas funcionan de manera similar. El equipo ofrece una temperatura del aire óptima para los ventiladores de entrada del equipo de TI que utilizan una o varias unidades instaladas en el espacio de TI, ya sea en el perímetro de la sala, en la fila, en los racks o en el cielorraso cuando el espacio en el piso es sumamente valioso. Estas unidades interiores utilizan refrigeración o dependen de agua glicolada o agua helada para enfriar el aire. Utilizan ventiladores y el flujo de aire para guiar el aire frío hasta los lugares correctos.

Mientras que el aire caliente generado por el equipo es recogido y expulsado fuera del espacio de TI. La unidad de rechazo de calor de un sistema de gerenciamiento térmico elimina el calor de diversas maneras:

• Canalizándolo hasta una planta de enfriamiento por agua helada. Los sistemas de enfriamiento por agua helada, como el innovador sistema Liebert® CW Vertiv™, son una buena opción para los centros de datos grandes con acceso a una planta de enfriamiento por agua helada. Para los espacios más pequeños o los espacios en edificios de gran altura, donde no resulta factible rechazar el calor hacia el exterior, una solución compacta de enfriamiento perimetral —como el Liebert® PCW Vertiv™ — o incluso un sistema de aire acondicionado de precisión —como la versión de agua helada del compacto Liebert® Mini-Mate Vertiv™ — pueden recoger el calor de forma eficiente y enviarlo hasta la planta de enfriamiento por agua helada del edificio, por medio de una tubería común.
• Expulsándolo al exterior. Los sistemas de expansión directa condensados por aire combinan una unidad de aire acondicionado para la sala de cómputo (CRAC) con una unidad de rechazo de calor y utilizan el aire exterior para enfriar el refrigerante. Estos sistemas, como el Liebert® DS Vertiv™, son extremadamente confiables, ya que no dependen de otros sistemas del edificio para enfriar el calor expulsado. Sin embargo, cada unidad necesita su propia tubería y unidad de rechazo de calor, las cuales pueden ocupar un valioso espacio.
• Expulsándolo a una tubería de agua tibia del edificio. Los sistemas de expansión directa condensados por agua, como el Liebert® PDX Vertiv™, conectan múltiples unidades CRAC interiores con una tubería de agua tibia del edificio, por lo general un sistema de torre de enfriamiento donde el refrigerante es enfriado por agua de proceso. Las salas pequeñas y medianas en las instalaciones con un sistema de agua en el edificio son buenas candidatas para esta solución.
• Conectándolo con un enfriador de líquido exterior como un aerorrefrigerador (drycooler). Los sistemas de expansión directa condensados por agua glicolada conectan múltiples unidades CRAC interiores con un sistema de bombeo, que hacen circular una solución de anticongelante de agua glicolada para enfriar el refrigerante. Las salas pequeñas y medianas pueden beneficiarse con estos tipos de sistemas, pero debe haber espacio suficiente para alojar el aerorrefrigerador y las bombas.
• Utilizando un líquido especializado para enfriar el equipo directamente. Si alguna vez se ha quemado un dedo, sabrá que el aire (al soplar su dedo, por ejemplo) no es suficiente para aliviar la quemadura; usted necesita sumergir su dedo en agua helada para aliviar el dolor. Esto ofrece un enfriamiento extremadamente eficiente, ya que el medio refrigerante va directamente al equipo de TI en lugar de enfriar todo el espacio. Sin embargo, requiere equipo de TI especializado con intercambiadores de calor integrados de fluido/líquido.

Los componentes adicionales de los sistemas de gerenciamiento térmico

Además de las unidades interiores y los componentes de rechazo de calor, las soluciones de gerenciamiento térmico incluyen otros componentes críticos o pueden funcionar junto con otras piezas de hardware y software para optimizar la estrategia de enfriamiento. Estos componentes incluyen:

• El sistema de control: Muchos de los sistemas de gerenciamiento térmico cuentan con un nivel básico de control que permite que el personal del centro de datos pueda ajustar y monitorear la temperatura, la humedad y el flujo de aire en el espacio de TI. Los controles avanzados o inteligentes pueden usarse para interconectar múltiples unidades juntas en un espacio para fines de redundancia y de eficiencia. Cuando las unidades de enfriamiento se encuentran interconectadas, estas no “pelean” entre sí, como cuando algunas unidades generan calentamiento y humidificación mientras otras enfrían y deshumidifican, lo cual se traduce en un desperdicio de energía en el proceso. Por el contrario, las unidades interconectadas trabajan en equipo para optimizar el enfriamiento y el rendimiento energético. Las unidades interconectadas aumentan la confiabilidad del sistema. Si una unidad experimenta problemas, las demás unidades en el equipo se hacen cargo, para ofrecer un nivel adicional de protección para el equipo de TI.
• Los sensores: La colocación estratégica de sensores en los espacios de TI ayuda a los gerentes del centro de datos a vigilar la temperatura exacta del suministro de aire para el equipo de TI. Estos datos se utilizan para asegurarse de que el sistema de gerenciamiento térmico ofrezca únicamente el enfriamiento necesario, lo cual reduce el consumo energético y evita el aprovisionamiento excesivo.
• El monitoreo centralizado y remoto, y las alertas: El hardware y el software de monitoreo mantienen al personal del centro de datos actualizado con respecto a las salas de TI, lo cual es especialmente importante en el caso de instalaciones remotas o distribuidas, o cuando el personal de TI trabaja fuera del sitio. Con la solución adecuada, el personal de TI puede monitorear todos los sitios dentro de su red desde una instalación central. Además, muchas soluciones incluyen sistemas de notificación y alarmas que alertan a los equipos sobre fallos en los componentes o condiciones ambientales fuera del rango operativo especificado; así pueden ser proactivos al hacer frente a diversas situaciones antes de que ocurra un problema.

¿Cuáles son algunas de las características más importantes en una solución de gerenciamiento térmico a nivel de centros de datos?

Aunque los sistemas de enfriamiento deben funcionar de forma confiable, también se espera que funcionen de la forma más eficiente posible. Los sistemas de gerenciamiento térmico de TI representan cerca del 38% del consumo energético total en un centro de datos tradicional. Es importante elegir un sistema de aire acondicionado de precisión que sea confiable y eficiente.

Debe incluir algunas características como las siguientes:

• Compresores y ventiladores de capacidad variable. Los componentes que pueden ajustarse a las actuales condiciones en la sala para ofrecer solo el enfriamiento y flujo de aire necesarios son clave para controlar el consumo energético y garantizar la sostenibilidad. Por ejemplo, las tecnologías de ventiladores de velocidad variable pueden modularse automáticamente del 25% al 100% según el sistema. Al emparejar la salida del flujo de aire con los requisitos de carga en el espacio en lugar de operar a carga máxima todo el tiempo, estos ventiladores pueden reducir el consumo energético en hasta un 76%.
• Compresores duales y suministro eléctrico para la redundancia. Los sistemas de gerenciamiento térmico y aire acondicionado de precisión deberían diseñarse para ofrecer un funcionamiento ininterrumpido y protección contra fallos potenciales de los componentes. Busque la redundancia integrada para los componentes clave. Interconectar las unidades como un solo equipo puede ayudar a garantizar una disponibilidad del 100%.
• Sistemas de economización. Los sistemas de economización opcionales permiten que las unidades de enfriamiento aprovechen las temperaturas exteriores más frías para contribuir con las necesidades de enfriamiento internas. Por ejemplo, se puede usar un economizador de refrigerante bombeado en un sistema enfriado por aire, por donde una pequeña bomba hace circular el refrigerante frío cuando las temperaturas exteriores son lo suficientemente bajas. La economización también es una opción en los sistemas de expansión directa condensados por agua o agua glicolada, donde la temperatura del agua o agua glicolada cae por debajo de las temperaturas exteriores. Independientemente del tipo de sistema, la economización reduce la cantidad de refrigeración o enfriamiento mecánico necesarios, lo cual disminuye considerablemente el consumo energético.
• Humidificador opcional. Para evitar una descarga electroestática que pueda dañar los servidores o aumentar la capacidad del enfriamiento al usar un sistema de enfriamiento evaporativo, un humidificador puede agregar la humedad necesaria para un centro de datos o espacio de TI.
• Filtración de alta eficiencia. Esto favorece la limpieza del aire en el espacio y evita que el polvo y los residuos comprometan el rendimiento del sensible equipo de TI.

Elegir la solución de gerenciamiento térmico adecuada para su aplicación

Como lo ilustra este artículo, existen muchos factores que se deben tomar en cuenta a la hora de elegir una solución de gerenciamiento térmico de TI o aire acondicionado de precisión. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones, la decisión recae en tres factores principales:

1. Carga en la sala. El sistema de enfriamiento debe medirse para controlar la carga en la sala. La carga es la suma de todo el equipo de TI en la sala, más la iluminación y cualquier otra carga generada por la introducción aire exterior o la migración de calor a través de las paredes externas. El equipo de gerenciamiento térmico viene en un rango de capacidades. Vertiv ofrece sistemas que van de 2.5 a 400 kW para atender todos los tipos de aplicaciones.
2. Tamaño del espacio y logística. Lógicamente, el desafío de enfriar un centro de datos difiere de enfriar un pequeño armario de red, y el espacio determinará el tipo de solución que elija. Los centros de datos grandes y tradicionales con pisos elevados pueden alojar unidades de aire acondicionado de precisión más grandes, las cuales pueden instalarse en el perímetro de la sala o en las filas. Las salas de TI más pequeñas podrían necesitar una unidad que pueda montarse en el rack o en el cielorraso.
3. Método de rechazo de calor. Por lo general, la manera en que expulsará el calor del espacio será el factor que defina la decisión sobre el sistema de enfriamiento. La mejor opción dependerá de cuáles sistemas de construcción se encuentren disponibles (¿se puede conectar a una planta de agua fría existente o un sistema de torre de enfriamiento?) y la arquitectura de la instalación (¿es posible expulsar el calor al exterior?) El espacio disponible en el piso, en el exterior y en el techo también es importante. Considerar todos estos factores, así como la eficiencia, el costo operativo y las preocupaciones ambientales, ayudará a determinar el tipo de sistema de gerenciamiento térmico de TI o aire acondicionado de precisión que funcionará mejor en su espacio.

El siguiente cuadro puede ayudarle a comparar los diferentes tipos de soluciones disponibles y ofrece ejemplos de cada una:

Tome el control de su entorno de TI

Finalmente, un sistema de gerenciamiento térmico completo ofrece más que una manera de recoger y expulsar el calor en un espacio de TI. Aunque un control preciso de la temperatura —mantener la temperatura dentro de uno o dos grados— ha dejado de ser el problema que era en el pasado, el gerenciamiento térmico sigue jugando un papel clave en el funcionamiento de cualquier centro de datos o espacio de TI. El sistema de gerenciamiento térmico adecuado, compuesto por controles inteligentes y sensores avanzados, funciones que mejoran la eficiencia y una solución de monitoreo, le ofrece al personal del centro de datos la capacidad de gestionar eficientemente el entorno y optimizar el rendimiento del equipo las 24 horas del día, para proteger el negocio contra fallos del sistema y costosos periodos de inactividad.