Los sistemas de gerenciamiento térmico de alto rendimiento son algunos de los equipos más costosos de su centro de datos y, como resultado, los gerentes de centros de datos tienen el compromiso de prolongar la vida útil de este equipo. Sin embargo, los sistemas térmicos también son responsables de una gran parte de los gastos de energía del centro de datos.

En un centro de datos típico, el enfriamiento representa aproximadamente el 38% del consumo energético total.

Por lo general, los equipos de enfriamiento existentes o antiguos con tecnologías obsoletas presentan una eficiencia energética mucho más inferior que los nuevos modelos.

Los beneficios de la actualización

Las actualizaciones o modernizaciones del sistema de enfriamiento permiten que los gerentes de centros de datos puedan aprovechar los beneficios de las tecnologías de eficiencia energética más nuevas sin necesidad de reemplazar unidades completas. Los ahorros energéticos generalmente representan el principal impulso detrás de estos proyectos, pero son solo una de las muchas ventajas. Cuando los propietarios de los centros de datos invierten en actualizaciones del sistema térmico, los resultados incluyen:

• Ahorros energéticos significativos e inmediatos que regularmente generan ahorros de costos para un rendimiento de la inversión (ROI) total en menos de dos o tres años.
• Incentivos y reembolsos por parte de los proveedores de energía regionales y locales, que pueden compensar los costos iniciales de los proyectos en hasta un 50%
• Una vida útil más prolongada del equipo de gerenciamiento térmico, lo cual reduce aún más el costo total de propiedad (TCO)
• Mayor confiabilidad y menos periodos de inactividad gracias a un mejor rendimiento del sistema
• Mayor visibilidad y control sobre las condiciones ambientales en el centro de datos
• Mejor capacidad de enfriamiento
• Menor huella de carbono y mayor sostenibilidad operacional gracias a un menor consumo energético
• Mayor productividad de la fuerza laboral

¿Qué tipos de modernizaciones hay?

Existen muchos tipos de sistemas de gerenciamiento térmico para centros de datos, tales como los sistemas de expansión directa, refrigerante bombeado o agua helada. Cada tipo de sistema está formado por varios componentes críticos, incluidos un compresor, un accionador para agua helada, un serpentín, un ventilador, sensores y controles.

Algunos componentes como los compresores y los serpentines, los cuales tienden a ser los elementos más costosos dentro del sistema, pueden funcionar sin problemas por muchos años. Sin embargo, los ventiladores, los sensores y las tecnologías de control se encuentran en constante desarrollo. Si su equipo de gerenciamiento térmico ya tiene unos cuantos años, es probable que existan actualizaciones disponibles que puedan mejorar el rendimiento del sistema. De hecho, se estima que un 90% de las unidades de enfriamiento para centros datos instaladas en los últimos 15 años carece de los componentes que podrían ahorrar hasta un 80% en el consumo energético actual. Afortunadamente, las modernizaciones o actualizaciones para estos componentes son relativamente no invasivas, rápidas y rentables en su implementación. A continuación, examinaremos cada tipo de actualización con más detalle. 

Actualizaciones/modernizaciones de ventiladores

Los ventiladores son componentes importantes en el consumo energético del sistema de enfriamiento. Los ventiladores de suministro interno, integrados en la mayoría de sistemas de gerenciamiento térmico existentes, suelen ser modelos centrífugos de velocidad constante. Operan a una sola velocidad todo el tiempo y normalmente están programados para funcionar durante cargas máximas.

Sin embargo, en muchas aplicaciones, las condiciones de carga máxima rara vez ocurren, lo cual significa que los ventiladores suelen trabajar mucho más de lo que deberían, de modo que provocan un sobreenfriamiento del espacio y un desperdicio energético innecesario. 

Los gerentes de centros de datos pueden solucionar este problema con tecnologías de ventiladores de velocidad variable, los cuales ahorran energía mediante sistemas de enfriamiento que configuran la velocidad del ventilador de manera automática para responder a las condiciones actuales de la sala conforme cambien. En lugar de operar continuamente a carga máxima, los ventiladores pueden modularse a una baja o alta intensidad —desde un 25% a un 100% según el sistema— para ajustar la entrada del flujo de aire de manera efectiva a los requisitos de carga de la sala.

Esto evita el sobreenfriamiento y puede reducir el consumo energético del ventilador hasta en un 76%. Estos importantes ahorros energéticos son posibles debido a la ley cúbica, la cual define la relación velocidad-potencia del ventilador. La ley establece que la potencia es proporcional a la velocidad elevada al cubo; por lo que incluso una pequeña reducción en la velocidad tiene el potencial de reducir considerablemente el consumo energético.

Las tecnologías de mejoramiento de ventiladores más efectivas y disponibles para las modernizaciones son:

• Ventiladores conmutados eléctricamente (EC): Los ventiladores EC son ventiladores de transmisión directa, los cuales están integrados en el sistema de enfriamiento al reemplazar los ventiladores centrífugos y los ensamblajes del motor. Son ideales para el equipo de descarga descendente. Los ventiladores EC controlan la velocidad al variar la tensión de CD suministrada al ventilador. Son inherentemente más eficientes que los ventiladores centrífugos tradicionales debido a su diseño único, el cual utiliza un motor EC sin escobillas en una hélice motorizada con curvatura hacia atrás. Como resultado, permiten ahorrar energía aun cuando la unidad de enfriamiento se encuentra en carga plena. Aunque los ventiladores EC pueden ser hasta un 50 % más costosos que los ventiladores de velocidad variable (VSD) y de frecuencia variable (VFD), pueden generar mayores ahorros energéticos y reducir los costos generales de mantenimiento, lo cual genera un menor costo total de propiedad. Además, la tecnología de ventiladores EC le aporta al fabricante o al usuario final cientos de puntos de datos sobre su funcionamiento a través de un control inteligente o sistemas de administración del edificio (BMS), los cuales pueden utilizarse posteriormente para seguir optimizando el entorno.

Actualizaciones/modernizaciones de control

Muchos de los sistemas de gerenciamiento térmico vienen con un nivel básico de control que le permite al personal del centro de datos ajustar y monitorear la temperatura, la humedad y el flujo de aire. Algunos controladores también ofrecen información sobre los tiempos de ejecución de los componentes y el historial de alarmas. Aunque la información ofrecida por estos controles es crítica para monitorear el entorno y garantizar el funcionamiento, añadir controles inteligentes más avanzados puede optimizar aún más el rendimiento del sistema de enfriamiento y contribuir en gran medida con el mejoramiento de la eficiencia energética.

De acuerdo con información proporcionada por Vertiv, las actualizaciones de control pueden aportar cinco beneficios principales:

1. Una mejor eficiencia energética. Los controles avanzados pueden mejorar la eficiencia energética hasta 10-20% en cada unidad de enfriamiento individual y hasta un 50% en el sistema de enfriamiento. Esto se logra al evitar el funcionamiento de las unidades en contraposición (mientras algunas unidades se calientan y humedecen, otras se enfrían y deshumedecen) y garantizar la velocidad coordinada del ventilador para un flujo continuo y constante.
2. Una mayor confiabilidad. El flujo de aire constante y mejorado elimina los puntos calientes que podrían dañar el equipo de TI sensible. Además, el modo de trabajo en equipo ayuda a proteger cualquier unidad individual contra posibles problemas. Si una unidad en un equipo deja de enfriar, las otras terminan haciendo su trabajo.
3. Una mayor visibilidad. Los controles correctos, junto con los sensores adecuados (vea las actualizaciones de sensores más abajo), ofrecen una visión del entorno del centro de datos y permite la conexión del sistema de gerenciamiento térmico con el BMS. Así los gerentes de centros de datos tienen una visibilidad total de las condiciones ambientales del centro, muchas veces desde una sola pantalla, lo cual facilita el monitoreo de las condiciones y la detección de cualquier problema que requiera atención.
4. Una mayor productividad de la fuerza laboral. Además de optimizar la visibilidad de las condiciones en el centro de datos, los controles avanzados permiten la gestión de todas las unidades desde una ubicación centralizada y a menudo, incluyen capacidades para el autoajuste adaptativo, que permiten que las unidades puedan responder automáticamente a las condiciones en la sala. Esto le reduce el trabajo preliminar al personal, de modo que los miembros del equipo tienen más tiempo para realizar otras actividades de valor agregado.
5. Una vida útil prolongada del equipo. El modo de trabajo en equipo reduce el desgate por uso en las unidades individuales y prolonga el tiempo de servicio del equipo.

Actualizaciones de sensores

Los sensores avanzados muchas veces van de la mano con los nuevos sistemas de control. En muchos casos, los sistemas de gerenciamiento térmico dependen únicamente de un solo sensor de aire de retorno para determinar la temperatura apropiada del aire de suministro. Esto puede generar sobreenfriamiento o hacer que el aire de suministro esté más frío de lo necesario, debido a que los gerentes de centros de datos querrán incluir cierto margen de error: mejor que esté muy frío a que no esté lo suficientemente frío y correr el riesgo de dañar el equipo, señala Vertiv.

Reemplazar el sensor de aire de retorno hasta con seis sensores de suministro ubicados directamente en la corriente de aire y en el espacio que enfría el equipo de TI proporciona mediciones de temperatura exactas, las cuales dictan de forma más precisa la capacidad de enfriamiento necesaria. Los sensores remotos adicionales pueden situarse estratégicamente para percibir la temperatura del aire y proporcionar retroalimentación a los ventiladores.

Esto les permite responder con la cantidad de flujo de aire adecuada. Esta disociación de la capacidad y los sensores de flujo de aire ofrece una operación eficiente y altamente confiable, y permite finalmente la capacidad de enfriamiento y la velocidad más bajas posibles para un enfriamiento y confiabilidad adecuados.

Contención de pasillos

Para optimizar las actualizaciones del ventilador, control y sensores, los centros de datos deben configurarse para separar las corrientes de aire frío y caliente. Una configuración de pasillo caliente/frío asegura la eficiencia de la infraestructura del centro de datos, al mantener el aire caliente expulsado por el equipo de TI, separado del aire frío que se encarga de enfriarlo. De esta manera, los sistemas de enfriamiento no necesitan trabajar tanto para controlar la temperatura del aire de suministro.

Un sistema de contención de pasillos o una barrera física que encierre los pasillos fríos respalda esta disposición y, además, previene la mezcla del aire frío y caliente y aumenta la eficiencia del sistema de enfriamiento entre un 25-50%. Esto puede ampliar la capacidad de sus sistemas de enfriamiento y posibilitar la densidad de TI adicional en cada rack sin necesidad de añadir más equipo de enfriamiento, concluye Vertiv.