La redundancia de los centros de datos garantiza el funcionamiento ininterrumpido mediante la duplicación de componentes clave, como fuentes de alimentación, servidores y sistemas de refrigeración. Las configuraciones de tipo N, N+1, 2N o incluso 3N2 ofrecen distintos niveles de redundancia y un nivel optimizado de seguridad y estabilidad. Esta redundancia se traduce en centros de datos que pueden operar con absoluta tranquilidad, ya que saben que su infraestructura está protegida ante posibles fallos.
La redundancia como clave para mantener el tiempo de actividad
En el ámbito de las infraestructuras eléctricas, la redundancia de los centros de datos siempre ha sido el método más eficaz para aumentar la disponibilidad de potencia y, por consiguiente, la disponibilidad del servicio. De acuerdo con las teorías y la experiencia sobre fiabilidad, cuando se añade un componente redundante a un sistema, se consigue un sistema más fiable.
La idea es sencilla: en un sistema redundante, si un componente falla, el otro mantiene el sistema funcionando con normalidad.
La redundancia de los centros de datos conlleva la duplicación de componentes críticos para evitar interrupciones en el servicio. Esto se realiza de diferentes formas:
- Redundancia del hardware: duplicación de servidores, discos duros y otros dispositivos.
- Redundancia de la ruta de alimentación: varios circuitos eléctricos para suministrar una fuente de alimentación continua.
- Redundancia de la red: varios enlaces de red.
Estas estrategias garantizan la alta disponibilidad del servicio.
El Uptime Institute clasifica los centros de datos en cuatro niveles (Tier I a IV); cada uno de ellos ofrece un grado de redundancia y fiabilidad mayor. Veamos los diferentes niveles de redundancia
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Niveles de redundancia: Tier I, Tier II, Tier III y Tier IV
Los niveles de redundancia de los centros de datos varían en función de su clasificación por Tier.
El nivel Tier I es el más básico, con una única fuente de alimentación y sistema de refrigeración. No hay redundancia, lo que conlleva aproximadamente de 28 a 29 horas de inactividad al año.
El Tier II indica una redundancia parcial, que incluye componentes redundantes como generadores de emergencia y un equipo de refrigeración de emergencia. La disponibilidad mejora.
Tier III ofrece una redundancia completa. Cada componente crítico, ya sea la fuente de alimentación o el sistema de refrigeración, tiene una redundancia de N+1. Esto significa que cada componente esencial tiene un componente adicional disponible. Esta configuración proporciona una fuente de alimentación ininterrumpida, con una disponibilidad del 99,982 %, es decir, cerca de 1,6 horas de inactividad al año.
Los centros de datos Tier IV ofrecen una disponibilidad del 99,995 %, lo que se traduce en unos 26 minutos de inactividad al año. Esta redundancia garantiza una tolerancia al fallo excepcional. Cada componente crítico es totalmente redundante con una configuración 2N+1.
Fuentes de alimentación redundantes en los centros de datos
Componentes de una buena fuente de alimentación
Para mantener una fuente de alimentación fiable en un centro de datos, es esencial contar con varios elementos.
Los generadores son críticos. Entran en acción cuando hay un corte del suministro eléctrico. Estos generadores funcionan normalmente con motores diésel y es necesario probarlos regularmente para garantizar su funcionamiento en caso de emergencia.
Los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI), también conocidos como inversores, desempeñan un papel crucial a la hora de garantizar una fuente de alimentación de reserva durante los cortes del suministro eléctrico.
Los sistemas de transferencia estática (STS) gestionan la transferencia de una fuente de alimentación a otra sin que se produzcan interrupciones. Cambian automáticamente a una fuente de reserva en caso de avería en la fuente principal.
Las unidades de distribución de energía (PDU), que distribuyen la electricidad a los distintos equipos del centro de datos.
SAI: un elemento clave de la redundancia de potencia
Los sistemas SAI (sistemas de alimentación ininterrumpida) entran en funcionamiento en cuanto se produce un corte en el suministro eléctrico, lo que garantiza el funcionamiento ininterrumpido de los equipos críticos.
Las configuraciones N+1 y N+X son las más utilizadas para mejorar la redundancia. En una configuración N+1, se añade un SAI adicional para cada grupo de SAI, mientras que en una configuración N+X, se pueden añadir varios UPS redundantes.
Los UPS funcionan por lo general en modo de doble conversión, por lo que trasforman corriente alterna en corriente directa y viceversa. Esto permite estabilizar la tensión suministrada a los servidores para proteger las cargas.
Delphys XL es una solución SAI de alto rendimiento diseñada especialmente para proteger las aplicaciones más críticas. Ofrece:
- una protección intrínseca excepcional;
- un diseño modular único que elimina cualquier punto único de fallo;
- una solución apta para cualquier arquitectura de centro de datos, en la que cada módulo de potencia funciona de manera independiente, lo que garantiza un control distribuido.
Este SAI ofrece un modo de funcionamiento innovador: el modo de conversión inteligente.
Este modo se basa en un algoritmo avanzado
que supervisa de manera continua la calidad de la red y selecciona el modo operativo óptimo entre la doble conversión (VFI) y el modo interactivo en línea en tiempo real.
En caso de que se produzca un problema en la red eléctrica, el SAI cambia de manera instantánea al modo de doble conversión con un tiempo de transferencia de 0 ms de conformidad con los requisitos de la Clase 1 del estándar IEC 62040-3..
Este modo reduce las pérdidas en una quinta parte y ahorra 350 MWh de energía al año, sin poner en peligro la continuidad de la energía.
Redundancia 2N, 3N2 y Catcher: ¿En qué consisten?
2N: Definición y beneficios
La redundancia 2N significa que un centro de datos cuenta con el doble de la cantidad necesaria de cada componente crítico. Esta configuración garantiza que ningún punto único de fallo puede interrumpir el funcionamiento en su conjunto.
Existe un gran número de ventajas con esta arquitectura. En primer lugar, ofrece una fiabilidad excepcional. Incluso en caso de que un componente falle, el sistema continúa funcionando de manera ininterrumpida.
Sin embargo, para poder ofrecer todo lo que promete, este diseño eléctrico necesita que todos los equipos eléctricos (generadores, inversores, SAI, interruptores, etc.) sean redundantes, lo que se traduce en una inversión del doble de todo el equipo.
3N2: Definición y beneficios
Las arquitecturas distribuidas, como «4N3» o «3N2», tienen como objetivo optimizar la redundancia de la potencia compartiéndola entre distintos sistemas. En esta configuración, de un total de cuatro sistemas, solo se necesitan tres para alimentar la carga. Esto significa que siempre hay un componente de recambio para cada par de unidades en funcionamiento.
Los beneficios están claros: optimiza la utilización de SAI y reduce la inversión. En contrapartida, desafortunadamente, es una configuración muy compleja. Esta arquitectura requiere que todos los SAI estén instalados previamente, lo que conlleva limitaciones en el cableado y restricciones de compatibilidad con los requisitos de modularidad de los centros de datos.
Catcher: Definición y beneficios
La arquitectura Catcher (receptor) crea de manera eficaz una arquitectura N+1 o N+2 dentro del SAI al tiempo que mantiene la tolerancia a fallos y la posibilidad del mantenimiento simultáneo, gracias al uso de sistemas de transferencia estática (STS), situados entre el SAI y la carga. Las unidades STS se utilizan en esta configuración para:
- transferir cargas críticas desde el sistema principal o activo al Catcher;
- para aislar en caso de cortocircuito.
Aguas abajo de las unidades STS, el sistema de distribución eléctrica se puede diseñar de una forma similar a una arquitectura 2N.
Con esta configuración, un SAI puede operar a una carga del 75 % o más, mientras que el Catcher permanece sin carga en condiciones normales.
La arquitectura Catcher se utiliza actualmente en los centros de datos grandes y medianos, incluido el alojamiento en la nube y las instalaciones de coubicación, como una alternativa a la arquitectura 2N tradicional. Este enfoque ofrece un nivel similar de disponibilidad al mismo tiempo que es más eficiente y más económico en términos financieros.
El modelo Catcher destaca por su capacidad para optimizar la redundancia a la vez que limita los costes de inversión. Al contrario de lo que sucede con las configuraciones 2N y 3N2, el modelo Catcher utiliza un diseño flexible, de modo que resulta más fácil adaptarlo a las necesidades específicas de los centros de datos. Esta flexibilidad resulta particularmente ventajosa a la hora de ampliar las instalaciones.
El modelo Catcher ofrece numerosas ventajas:
- Control de costes: se necesitan menos componentes redundantes, lo que reduce el coste inicial.
- Mejor dimensionamiento de SAI
- Mantenimiento simplificado: Los módulos se pueden sustituir de manera individual sin interrumpir el servicio.
Ejemplo: Con una arquitectura Catcher, una sala de 1 MW necesitará un SAI de 1 MW aguas arriba y un STS de alrededor de 1600 A. En caso de que el SAI falle, este STS transferirá la carga a un SAI o Catcher de repuesto, que servirá también como equipo redundante para otras salas.
Si se adopta este modelo, las empresas pueden garantizar una alta disponibilidad de sus servicios, al tiempo que mantienen controlados los costes.
El papel de los sistemas conmutadores de transferencia estática
Los
sistemas de transferencia estática (STS) permiten transferir cargas críticas desde una fuente de alimentación que ha fallado a una fuente alternativa sin interrupciones.
Al contrario de lo que sucede con los ATS, los STS utilizan semiconductores, como tiristores, para cambiar de una fuente de alimentación a otra. Esto permite realizar el cambio prácticamente de manera instantánea, en tan solo unos milisegundos. Esta velocidad es esencial para las aplicaciones críticas que no toleran ni siquiera una breve interrupción de la fuente de alimentación. Como consecuencia, los STS se recomiendan especialmente para los sectores donde la continuidad de la fuente de alimentación es primordial, como en los servicios bancarios, financieros, de salud o los centros de datos.
Los STS también se pueden integrar directamente en los racks de los centros de datos. Son una solución compacta y eficiente para la gestión de la energía. Por lo tanto, las empresas pueden garantizar la fiabilidad de su infraestructura y optimizar el espacio disponible.
«La tecnología STS permite alcanzar altos niveles de disponibilidad de la energía mientras se mantienen los costes controlados»,
Xavier Mercier, director de marketing EMEA en Socomec.
STATYS: el sistema de transferencia estática de Socomec
En un contexto en el que la continuidad de las fuentes de alimentación es un factor clave para mantener la competitividad, el sistema de transferencia estática de Socomec, STATYS, desempeña un papel muy importante.
Socomec, que cuenta con más de 35 años de experiencia y millones de horas de funcionamiento, está mejorando constantemente sus productos y servicios. La cuarta generación de STATYS garantiza la disponibilidad ininterrumpida de las fuentes de alimentación para aplicaciones que van desde los 32 a los 1800 A.
Esta gama se ha diseñado especialmente para entornos en los que la red no puede tolerar interrupciones.
- El conmutador de transferencia estática STATYS garantiza la máxima resiliencia para la disponibilidad total de energía y cumple todos los requisitos en cuanto a integración.
- Redundancia del microcontrolador, separado físicamente para una mayor seguridad.
- Accionador SCR con fuentes de alimentación independientes y redundantes.
- Refrigeración redundante con un sistema de supervisión de fallos del ventilador.
Actualmente, hay más de 8000 unidades en funcionamiento por todo el mundo.
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