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Centros de Datos: Tendencias y Perspectivas de Enfriamiento en 2021

Centros de Datos: Tendencias y Perspectivas de Enfriamiento en 2021

El Uso de la Inteligencia Artificial en Aplicaciones, el Vector que Acelera el Aumento de la Densidad en Racks. ¿Cuáles son las Expectativas para los sistemas de Enfriamiento?

Durante años, se hablaba que la densidad de los racks iría en aumento, pero cada año que pasaba se registraba el mismo promedio de 2KW a 4KW por rack. Sin embargo, la revolución digital ha impulsado aceleradamente el crecimiento de la densidad en los centros de datos. Sectores muy específicos como las Agencias Federales, Instituciones de Educación Superior, el I+D Empresarial están interesados en la computación de alto rendimiento o lo que conocemos como la capacidad de procesar datos y realizar cálculos complejos a velocidades muy altas, ejecutar estas tareas ineludiblemente requiere de equipos con mayor potencia, es decir racks con densidades de 20, 80 o incluso 100KW (ultra densidades), la realidad es que actualmente los centros de datos presentan alta y muy alta densidad en sus racks del orden de 8KW a 12KW, esto con información de la encuesta realizada por el Uptime Institute 2020. Enfriar densidades muy altas no significa sobredimensionar los sistemas de enfriamiento, por el contrario esto podría poner en riesgo la pérdida de capacidad durante ciertos periodos en el año. La respuesta está en la carga coincidente, vía software, el objetivo es soportar a los equipos y a la infraestructura ante cualquier eventualidad.

¿Dificultades para Encontrar Trabajadores Calificados para los Centros de Datos? Aspectos Clave para Identificar Personal Talentoso

Programa Renovador, Equipo Innovador

El personal de los centros de datos está experimentando cambios y desafíos, quizás mucho más que otras industrias. A medida que el mundo se vuelve cada vez más complejo, se requiere de conocimientos más especializados y habilidades específicas, tornándose en un elemento diferenciador y de valor. Este desafío afecta a los centros de datos en todos los niveles, desde la etapa de diseño, construcción, operaciones y el mantenimiento. Amazon puede instalar un centro de distribución remoto en áreas rurales y entrenar a personal no calificado para laborar y realizar actividades dentro de un almacén. Un centro de datos alojado en la nube, situado en lugares remotos, necesita muchos menos trabajadores, pero las habilidades especializadas que se requieren vs las habilidades tradicionales por trabajador son mucho más escasas. La buena noticia es que hay organizaciones que trabajan arduamente para solucionar este problema. Por ejemplo, el Cleveland College en Carolina del Norte en conjunto con la organización 7×24 Exchange y el programa Mujeres en Misión Crítica del 7×24 Exchange desarrollaron un Plan de Estudios para Operaciones de Misión Crítica, único en su tipo, estos organismos están liderando para llevar diversidad al sector de las comunicaciones de datos para enriquecer y aumentar el grupo de candidatos. Hace diez años, el graduado promedio de la escuela secundaria o la universidad no sabía qué era un centro de datos. A través de la industria y los esfuerzos de los educadores, eso está empezando a cambiar.

¿Cómo han Evolucionado las Necesidades de los Centros de Datos Empresariales durante la Pandemia?
Expectativas para 2021
La pandemia puso aprueba y estresó a las tecnologías de la información (TI), a nivel de hardware y software, a los centros de datos y usuarios remotos. Es fácil comprender que muchas empresas fueron sorprendidas con la guardia baja. Uno de los retos más importantes, y a su vez básico, fue compensar la conectividad de los usuarios tanto como fuera posible en las aplicaciones y en el centro de datos. Todo lo que se pudiera hacer para mejorar, a nivel de arquitectura, la eficiencia operativa de la Experiencia de Usuario (UX, User eXperience) era valido. Un aspecto interesante a tomar en cuenta durante los próximos dos años, sería cómo la arquitectura empresarial puede cambiar en respuesta a una fuerza de trabajo distribuida y remota a largo plazo, ya que muchas de las grandes organizaciones están optando por establecer fijamente el esquema home office. Esta adopción lleva a muchos trabajadores a reubicarse porque un viaje diario a la oficina ya no es una consideración. Así que, vale la pena plantearse la pregunta ¿Las necesidades de las grandes empresas comienzan a parecerse a un consumidor promedio o surge la necesidad de acelerar la computación en la nube? De manera más inmediata, las empresas han buscado actualizar rápidamente su infraestructura o simplemente apuntalarla con un poco más de seguridad: el viejo refrán ilustra la postura de las empresas hacia el reto de la pandemia: “no podemos controlar el universo, pero podemos controlar nuestra respuesta a él”.
Edge Computing, un tema de actualidad. ¿Cómo está Evolucionando este Sector? ¿Qué Aplicaciones están Ganando Terreno entre los Clientes?
El edge computing, se trata de procesos computacionales que tiene lugar en la ubicación física del usuario o cerca de la fuente de datos, es tan versátil que se adapta a aplicaciones como la manufactura de alta tecnología y la atención médica remota. La fabricación y el almacenamiento de alta tecnología están adoptando una operación robótica más autónoma, lo que demanda actualizaciones frecuentes y aprender en el sitio. A medida que la atención médica se torna digital y tecnológica, ya sea por los dispositivos conectados en un entorno de atención médica de vanguardia o por la adopción de telesalud, el soporte lógico inalterable (firmware) y las aplicaciones deben ser confiables, robustas y seguras para los proveedores de servicios sanitarios.
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Aprende a Usar los Estándares de Enfriamiento de ASHRAE en un Centro de Datos

Aprende a Usar los Estándares de Enfriamiento de ASHRAE en un Centro de Datos

Si ya haz trabajado con sistemas HVAC, probablemente conozcas a ASHRAE, la Sociedad Americana de Ingenieros en Calefacción, Enfriamiento y Aire Acondicionado, una organización muy influyente en la industria de climatización, la cual ha establecido todo tipo de tendencias en esta industria. Técnicamente no tienes que seguir los estándares de ASHRAE, sin embargo hacerlo puede hacer la diferencia para que tu sistema sea mucho más efectivo y energéticamente más eficiente. Nosotros te ayudaremos a conocer todos los aspectos básicos para que puedas asegurarte de que tus centros de datos tienen el enfriamiento adecuado.
ASHRAE: Clasificación de Equipos
Uno de los aspectos clave de los estándares de enfriamiento para los centros de datos, es la clasificación de los equipos. El equipo básico de IT se divide en función a su operación y a la descripción técnica de este. Si ya conoces los estándares de ASHRAE es posible que conozcas la clasificación. Sin embargo, recientemente se han realizado actualizaciones, por lo que es una oportunidad para repasarlos nuevamente. Estas clasificaciones se definen en ASHRAE TC 9.9.
  • A1: Esta clase considera servidores empresariales y otros productos de almacenamiento. El equipo A1 requiere el más alto nivel restrictivo de control ambiental.
  • A2: El equipo A2, son servidores de volumen general, productos de almacenamiento, computadoras personales y estaciones de trabajo.
  • A3: Esta clasificación es muy similar a la A2, sin embargo, el equipo A3 puede soportar un rango de temperaturas mucho más amplio.
  • A4: Tiene el rango más amplio de temperaturas permitidas. Se aplica a ciertos tipos de equipos de IT como computadoras personales, productos de almacenamiento, estaciones de trabajo y servidores de volumen. [1]
Recomendaciones de Temperatura y Humedad por ASHRAE
El propósito principal de las clases de equipo de ASHRAE es indagar cuáles son las condiciones de funcionamiento que necesita el equipo. Una vez que has usado los recursos de ASHRAE para encontrar la clase adecuada para el producto específico, solo necesitas asegurarte de que el clima de la sala de servidores satisface las necesidades

En primer lugar, la temperatura general de la sala de servidores debe cumplir con los estándares de ASHRAE para su clase. Estos estándares siempre recomiendan que el equipo se mantenga entre 18°C y 27°C cuando sea posible. Sin embargo, cada clase tiene un rango operativo permisible mucho más amplio. [1]

Estos rangos son:
  • A1: Temperatura de operación permitida 15°C a 32°C.
  • A2: Temperatura de operación permitida 10°C a 35°C.
  • A3: Temperatura de operación permitida 5°C a 40°C, máximo punto de rocío 24°C.
  • A4: Temperatura de operación permitida 5°C a 45°C. [1] máximo punto de rocío 24C.
También debes prestar especial atención a la humedad. La humedad es un poco más compleja de medir que la temperatura. Los técnicos deberán observar tanto el punto de rocío, que es la temperatura cuando el aire está saturado, como la humedad relativa, que es el porcentaje de saturación del aire a una temperatura determinada. [2] Los estándares de humedad para las clases de ASHRAE son los siguientes:
  • A1: Máximo punto de rocío no debe ser más de 17°C. La humedad relativa debe estar entre 20% y 80%.
  • A2: Máximo punto de rocío no debe ser más de 21°C. La humedad relativa debe estar entre 20% y 80%.
  • A3: Máximo punto de rocío no debe ser más de 24°C. La humedad relativa debe estar entre 8% y 85%.
  • A4: Máximo punto de rocío no debe ser más de 24°C. La humedad relativa debe estar entre 8% y 90%. [1]
Sugerencias para Diseñar Salas que Cumplan con los Estándares de Enfriamiento de ASHRAE para Centros de Datos
Los estándares de ASHRAE son bastante amplios. Casi cualquier sistema de enfriamiento de precisión de calidad puede alcanzar sin mayor problema los rangos de ASHRAE en un centro de datos. Sin embargo, un buen diseño debería abarcar algo más que simplemente alcanzar constantemente un rango de temperatura. Planificar cuidadosamente el diseño correcto puede ayudar a reducir el uso de energía y facilitar el trabajo en el centro de datos. Existen un sin número de factores a considerar.
Dado que la mayoría de las empresas también quieren ahorrar energía, puede ser tentador diseñar un sistema de enfriamiento que funcione según las pautas máximas permitidas de ASHRAE. Sin embargo, las temperaturas de operación más altas pueden terminar acortando la vida útil del equipo y haciendo que la tecnología operada de manera ineficiente utilice más energía. [3] El análisis cuidadoso de estos costos puede ayudar a las empresas a encontrar el rango de temperatura adecuado para su sistema.
Una vez configurada la temperatura deseada, es momento de buscar soluciones de enfriamiento. Las unidades CRAC o una manejadora de aire del cuarto de cómputo, mejor conocida como CRAH (Computer Room Air Handler) suelen ser una opción confiable y eficaz para centros de datos de cualquier tamaño. Otro enfoque que se está popularizando es un sistema de enfriamiento líquido, en el cual el líquido utilizado dispersa el calor de los sistemas de alta temperatura. La mayoría de las empresas que se encuentran en climas fríos, están cambiando a sistemas de enfriamiento con economizador ambiental, el cual extrae el aire frío del exterior. [3]
Gran parte del diseño del centro de datos se centra en organizar los equipos HVAC de una manera que proporcionen una eficiencia adicional. La distribución de pasillos fríos y calientes puede ser una técnica sencilla y beneficiosa. Esto implica colocar los pasillos de los servidores uno al lado del otro para que el aire caliente que sale por la parte trasera fluya en una sola dirección hacia la rejilla de salida. También puedes considerar una configuración de piso elevado, donde el aire frío ingresa a través de una unidad de enfriamiento de piso. Esto se emplea cuando hay tendencia al aumento del calor, por lo que el aire de enfriamiento se mueve por toda la habitación. [4] Al diseñar cuidadosamente el flujo de aire y la ubicación del producto se pueden conseguir los estándares ASHRAE mientras se mejora la eficiencia.
Data Aire es Tu Aliado
Si tienes alguna pregunta sobre el cumplimiento de los estándares de enfriamiento de ASHRAE para los centros de datos, ¡consulte a los expertos! En Data Aire, todos nuestros técnicos están completamente capacitados en los últimos estándares ASHRAE. Nos complace explicarte los estándares a profundidad y ayudarte a cumplirlos en tu centro de datos. Nuestras soluciones de enfriamiento de precisión brindan un control ambiental avanzado y un uso eficiente de la energía.
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Referencias

[1] https://www.chiltrix.com/documents/HP-ASHRAE.pdf

[2] https://www.chicagotribune.com/weather/ct-wea-0907-asktom-20160906-column.html

[3] https://www.ibm.com/downloads/cas/1Q94RPGE

[4] https://www.simscale.com/blog/2018/02/data-center-cooling-ashrae-90-4/

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Tipo de Enfriamiento para Centros de Datos de Alta o Muy Alta Densidad: Característica Clave desde el Diseño

Tipo de Enfriamiento para Centros de Datos de Alta o Muy Alta Densidad: Característica Clave desde el Diseño

A Menudo No es Incluido en la Etapa de Diseño y Planeación

Actualmente, son pocos los centros de datos de “alta” densidad, la mayoría están migrando a entornos de “muy alta” densidad, los propietarios de estos data centers a menudo desconocen cuáles son las variables que más influyen en la climatización de sus equipos. Esto les significa gastar mucho dinero en soluciones que no siempre resuelven los problemas y solo se traducen en desperdiciar capacidad, cuando deberían invertir en soluciones con un enfoque preciso, es decir, comprender las características de dispersión del calor de cada equipo y optimizar los tipos de enfriamiento en función al diseño para lograr la máxima eficiencia.

Es clave entender, ¿cómo se invierte hoy y se planifica el mañana? Incluir al proveedor de soluciones de climatización, aquel que tenga una gama amplia y competitiva de soluciones, desde un inicio en la etapa de diseño del centro de datos representa ventajas que pueden asegurar la satisfacción de las necesidades presentes y futuras (crecimiento del centro de datos), tales como: maximizar el espacio del servidor, minimizar las áreas de baja presión, reducir costos, ahorrar espacio en el piso y aumentar la eficiencia en general.

Rangos de Crecimiento de Densidad: De Baja, Media, Alta, Muy Alta y Ultra

Cada vez más, los centros de datos son más densos (tendencia que seguirá en crecimiento), lo que genera desafíos en el tipo de enfriamiento a utilizar. En el 2020, el  Uptime Institute realizó una encuesta y los resultados indicaron que la densidad promedio por rack en los servidores se ha más que triplicado, es decir de 2.4KW a 8.4KW, en los últimos nueve años. Si bien estos rangos aún se encuentran dentro de los límites de los equipos de enfriamiento convencional, claramente la tendencia irá hacia un calentamiento acelerado de los equipos, esto por el creciente uso de unidades de procesamiento gráfico (GPU, Graphics Processing Unit) usadas en videojuegos o aplicaciones 3D interactivas y procesadores de múltiples núcleos. Algunos racks de muy alta densidad ahora consumen hasta 16KW y el desempeño de la informática está demandando ultra densidades de hasta 40-50KW por rack.

La Alta y Muy Alta Densidad Requiere Estrategias de Enfriamiento Especializadas

Centrémonos en los centros de datos de muy alta densidad que, en un futuro no muy lejano, pueden estar en el rango de 8.4KW a 16KW. Este rango de densidad exige una solución de enfriamiento especializada, sin embargo, la gran mayoría de los operadores de los centros de datos gastan innecesariamente dinero en la disposición de equipos para enfriar toda la sala en lugar de enfriar internamente los equipos. De hecho, “la relación energía suministrada vs el enfriamiento resulta excesiva más que deficiente, esto es sin duda, el problema más común debido al aumento de la densidad en los racks”, información arrojada por la encuesta del Uptime Institute.
La realidad es que no hay dos centros de datos iguales y no existe un patrón de solución de enfriamiento para todos ellos. Los controles térmicos deben personalizarse para la configuración del servidor e instalarse en conjunto con el resto de la infraestructura, o por lo menos seis meses antes de la fecha de inicio de operaciones. Los equipos que están en el rango de muy alta densidad, 8KW a 16KW pueden presentar desafíos particulares para conseguir la mejor solución de enfriamiento de aire de precisión. El desempeño de los servidores puede variar de un rack a otro, incluso, el rendimiento podría ser diferente dentro de un mismo rack, hasta las horas de un día o del año pueden causar afectaciones, provocando la aparición de puntos calientes en ciertas zonas del rack.
Los racks de muy alta densidad provocan puntos calientes y fríos variables, los cuales deben gestionarse de manera diferente. Un rack equipado con múltiples unidades de procesamiento gráfico para tareas de aprendizaje automático generan, considerablemente, más calor que uno que procesa transacciones de bases de datos. Un cableado excesivo puede restringir completamente el flujo de aire. Las ranuras del piso falso que no están bien selladas pueden causar fugas que impidan que el aire, suministrado por el equipo de precisión, llegue a la parte superior del rack. El espacio vertical no utilizado, puede provocar calentamiento y a su vez alimentar, por los ductos, a los equipos que están en la entrada del rack, provocando la acumulación de calor y poniendo en riesgo la correcta operación de los equipos.

Por todas estas razones, los racks de muy alta densidad en los centros de datos, no están bien soportados por unidades tradicionales de aire acondicionado para salas de computación y climatizadores (CRAC, Computer Room Air Conditioners). Sin embargo, la ingeniería de diseño del equipo gForce Ultra es de expansión directa con velocidad variable, escalable hacia arriba y abajo con alta precisión para satisfacer los requerimientos de racks de muy alta densidad. Este sistema no solo ahorra dinero, también minimiza las sobrecargas de energía que pueden causar los tiempos de inactividad. Además, implementar un monitoreo continuo, utilizando sensores, ayudará a detectar la acumulación de puntos de calor para evitar amenazas en el equipo cercano. Las alarmas deben configurarse para indicar eventos críticos evitando desencadenar, de forma innecesaria, la atención acelerada, no planeada e ineficiente a los problemas que puedan surgir. El enfriamiento, también debe integrarse a los sistemas de monitoreo dentro de toda una edificación.

Enfoque Estratégico
Planear y especificar el tipo de enfriamiento para los equipos del centro de datos, desde la etapa temprana de diseño, es una estrategia fundamental que proporciona ventajas competitivas a los dueños y operadores de los centros de datos.
Alternar pasillos fríos y calientes con placas en el piso que permitan ventilar los servidores de manera que se expulse todo el aire caliente hacia un pasillo sin ventilación, sirve para distribuir el flujo de aire de una forma eficaz. La elección de ventilación de descarga frontal, flujo ascendente y descendente puede evitar que el calor circule inadvertidamente de regreso al rack. La distribución de energía, también debe planificarse con cuidado y suministrarse energía de respaldo para evitar la pérdida de enfriamiento.
Pensar en las necesidades de enfriamiento, en la etapa temprana de diseño, del centro de datos de muy alta densidad trae beneficios como evitar disruptivas y costosas modificaciones en el futuro. La tendencia de la densidad de potencia va en aumento, por lo que en el diseño de enfriamiento no solo se deben tener en cuenta las necesidades actuales, sino también las futuras dentro de cinco y hasta 10 años. Los sistemas modulares y de capacidad variable pueden escalar y crecer según sea necesario.
Entre más pronto, los dueños o administradores, de los centros de datos involucren a los proveedores de soluciones de enfriamiento en la etapa de diseño para la toma de decisiones, más ahorrarán y menos riesgo tendrán de encontrarse sorpresas desagradables en el camino.