Enfoque Basado en Modelos para Diseño y Operación de Centros de Datos

Junto con la llegada de la tecnología de microrredes a los principales mercados, el modelado, el análisis y la simulación de los sistemas de potencia eléctrica se han vuelto aún más vitales para el diseño y operación de los centros de datos. Por lo tanto, es de máxima importancia tomar decisiones correctas de diseño que respalden las estrategias de eficiencia energética. Estas decisiones deben ser tomadas durante las primeras etapas de planificación del sistema. Como consecuencia, se reduce considerablemente el costo total de propiedad (TCO) y se mejora la confiabilidad de la ingeniería y de las operaciones en la instalación.

Actualmente, los propietarios/operadores de los modernos centros de datos esperan contar con una Solución Inteligente para Centros de Datos que diseñe, analice, valide y luego conecte la instalación, a fin de proporcionar un sistema con mayores niveles de eficiencia y gestión de ciclo de vida; desde el diseño hasta la operación en tiempo real y la planificación de capacidad.

Diseño y operación basado en modelos

Un enfoque basado en modelos codifica el propósito del personal de diseño para garantizar que las instalaciones funcionen precisamente como se tenía planeado, o incluso mejor:

1. El modelo de sistema de potencia es validado en el inicio del proyecto para lograr un rendimiento óptimo (flujo de potencia, cortocircuito, coordinaciones de dispositivos de protección, arco eléctrico, evaluación de fiabilidad y más).
2. Continúa trabajando en modo online una vez que la instalación esté operativa, comparando los datos simulados con los datos planificados.
3. Sirve de base para las simulaciones en tiempo real y estudios “what-if”, por ejemplo, capacidad, actualizaciones, fallas, fiabilidad, etc.
4. A medida que la instalación evoluciona con el paso del tiempo, el modelo puede ser actualizado fácilmente para funcionar como depósito de activos digitales.

Diseño y análisis

Utilizar el enfoque basado en modelos ayuda a determinar el comportamiento eléctrico. A través de la creación de distintos escenarios, el ingeniero puede predecir conductas futuras, analizar proyectos de expansión o identificar oportunidades de mejora para el sistema de potencia.

Crear un modelo eléctrico del centro de datos ofrece una ubicación centralizada para la base de datos del sistema y para los activos de la red eléctrica. El modelo incluye los parámetros de los componentes eléctricos y cómo estos componentes están interconectados para formar el diseño completo del sistema de potencia.

Usar plantillas predefinidas de diagramas unifilares, basadas en el concepto “Tier” para el diseño del centro de datos, permite simplificar el proceso de diseño y modelado; además, permite ahorrar tiempo durante el procedimiento. Estas plantillas predefinidas incluyen información eléctrica típica, la que puede ser ajustada fácilmente para personalizar el diseño y, de esta manera, cumplir con las especificaciones de la instalación.

El “sistema perfecto” comienza durante la fase de diseño.

Monitoreo y visualización inteligente

Al utilizar el modelo de sistemas e integrar los datos en tiempo real con dispositivos de medición, adquisición de datos y sistemas de archivos, el operador del centro de datos puede monitorear, visualizar, predecir y operar la instalación.

El monitoreo del uso de energía proporciona datos actualizados sobre el consumo de energía, las emisiones de carbono y los ajustes de temperatura y humedad. Esta información es fundamental para que el operador identifique las oportunidades que se presenten para reducir el consumo de energía, poner en marcha iniciativas de ahorro y disminuir costos OPEX.

Además, el indicio de condiciones anormales es una función importante en un sistema de monitoreo.  Los sistemas de alarma y advertencia proporcionan señales inmediatas ante parámetros inusuales, incluyendo áreas en las instalaciones que no se miden de manera directa. Las interfaces específicas del centro de datos, los paneles thin-client y los informes web otorgan la eficiencia y eficacia operacional de nuevos proyectos de ahorro energético.

Evaluación de riesgos, previsión y predicción de sistema

La capacidad para usar datos archivados y datos en tiempo real es una poderosa característica de la Solución Inteligente para Centro de Datos, ya que ayuda a predecir el comportamiento del sistema en respuesta ante las acciones del operador y/o perturbaciones y eventos del sistema.

Las aplicaciones analíticas permiten que escenarios preconfigurados sean evaluados y analizados para entregar simulaciones predictivas en tiempo real y soluciones para la toma de decisiones. Asimismo, se proporciona una plataforma de OTS (Operator Training Simulators) que acelera el método de capacitación tradicional y que convierte el entrenamiento de operadores en un proceso permanente.

La capacidad de recuperación ante una perturbación del sistema depende del tiempo que demore establecer la causa del problema y de la toma de medidas correctivas. Esto requiere de una revisión y de un análisis rápido y completo de la secuencia de eventos previos a la perturbación.

La repuesta del sistema a la previsión eliminará los errores y los tiempos de inactividad. El sistema debería estar configurado para permitir que el operador reproduzca registros de mensajes previamente grabados, mientras que controla la repetición de los datos almacenados para volver a funcionar a la misma velocidad o a una superior.

Combinar las tecnologías de energía distribuida con una aplicación inteligente de gestión de potencia, ayudará al equipo de operadores e ingenieros a identificar rápidamente la causa de los problemas de funcionamiento.  Estas aplicaciones deberían ayudar a aumentar la fiabilidad de la instalación y a controlar los riesgos y costos.

La capacidad para reproducir eventos históricos es útil al momento de investigar causas y efectos, optimizar operaciones del sistema, identificar posibles fallas de seguridad relacionadas a la red eléctrica y analizar acciones alternativas a través de la reproducción de escenarios de operación.

Optimización y automatización

El monitoreo inteligente es la base en un sistema de centros de datos. Además de mejorar la capacidad de recolección de datos y la predicción en tiempo real de la respuesta del sistema, la solución basada en modelos es utilizada para reducir pérdidas y determinar dónde puede ser optimizada la oferta y demanda de energía. Los datos monitoreados y la información recopilada son empleados para proporcionar automatización suplementaria a través de acciones definidas por el usuario, las que son añadidas o sobrepuestas en el sistema existente.

Las características de la automatización suplementaria deben contener los siguientes controles:

• Determinar automáticamente los requisitos de carga y administrar la demanda de carga para cada unidad de distribución de energía (PDU).
• Gestión de orden de trabajo y secuencia de conmutación para comprobar si la secuencia es compatible con los procedimientos de conmutación de protección y confirmación de solicitudes. Esta verificación se realiza durante la simulación de ejecución de cada paso antes de proceder al siguiente paso, con el objetivo de evitar acciones involuntarias.
• Basándose en el costo de generación, la disponibilidad y las curvas de eficiencia, determinar la cantidad y la combinación de los recursos de energía de distribución (DER) necesarios para manejar los racks del servidor sin derrochar energía.
• Preservación de carga a través de la aplicación de reducción de carga, la que monitorea las condiciones del sistema y la toma decisiones sobre cuándo y cómo será necesario el desprendimiento de carga. Luego, esta aplicación de desprendimiento de carga inteligente ejecutará las estrategias deseadas y ejecutará los controles necesarios para desprender la mínima carga requerida.

Al adoptar una solución inteligente para centros de datos, se eliminan todas las conjeturas sobre el diseño y mejoran considerablemente las operaciones. 

Resumen

Una Solución Inteligente para Centros de Datos puede ser utilizada desde la etapa de diseño hasta la optimización del uso de energía, el aumento de los ahorros de energía y la reducción del TCO, mientras que se mantiene gran disponibilidad, fiabilidad y seguridad durante el funcionamiento de la instalación.

La extensión de un sistema de monitoreo de potencia, al ser equipado con un modelo apropiado de sistema eléctrico (contexto y conocimiento), simulación, análisis predictivo, aplicaciones de reproducción y sistema de conservación de carga, proporcionará al diseñador, ingeniero y propietario-operador del centro de datos un conjunto poderoso de herramientas inteligentes y soluciones empresariales.

Finalmente, todas estas capacidades y aplicaciones deberían ser incluidas en una plataforma integrada con la flexibilidad y compatibilidad, las que le permiten expandir y actualizar su diseño de centro de datos y sistema de gestión de energía a medida que crezcan sus necesidades.