Eficiencia de la Corriente Continua en el Data Center

Dentro del Data Center como en nuestra vida cotidiana interactuamos tanto con la corriente alterna (CA – corriente que circula en ambos sentidos) como con la corriente continua (CC – corriente que circula en un solo sentido) según las necesidades del equipamiento que estemos utilizando, pero debido a la gran cantidad de energía que se consume dentro del Data Center y las pérdidas de energía entre cada conversión, una distribución final de CC podría ser la varita mágica para los problemas de eficiencia y ahorrar millones en costos eléctricos.
Para entender un poco más el problema hagamos un repaso histórico del origen de ambas corrientes. A finales del siglo XIX, Thomas Edison, gran inventor Estadounidense (aunque sus biógrafos más estudiosos lo reconocen como mejor empresario que científico y fundador de General Electric) impulsaba la CC que había descubierto; por el otro lado el brillante científico Serbio Nikolo Testa, promovía la CA que había inventado mientras trabajaba para la empresa Westinghouse, y si bien Testa había trabajado para Edison en 1884 ayudándolo a mejorar sus sistemas de CC, abandonó su posición en 1886 para emprender otro proyecto de generación de electricidad que sea más eficiente. Durante un período que duró años esas dos alternativas de corriente se disputaban cual sería el estándar para la masificación y no en vano fue llamado “La guerra de las corrientes” ya que ambas empresas querían imponer sistema eléctrico. Tan despiadada era la campaña, que para desprestigiar e intimidar a la población sobre el uso de la CA, personas allegadas a Edison electrocutaban públicamente vacas, caballos, perros y gatos usando CA, incluso llegaron a electrocutar un elefante llamado Topsy en 1903, aunque para ese entonces la CC ya había perdido la batalla, ya que la CA había demostrado ser más eficiente y económica cuando en 1893 obtuvo la licitación para iluminar la Feria Mundial de Chicago por un precio que era la mitad del presentado por su competidor. Para contrarrestar esos efectos de imagen negativa de la CA Testa sometió su cuerpo al paso de CA logrando desmitificar la excesiva peligrosidad que querían demostrar los defensores de la CC y pese a todos esos intentos de desprestigio Edison no logró imponer su sistema eléctrico ya que presentaba ciertas ventajas y ciertas desventajas que lo hacían útiles para ciertas cosas e ineficientes para otras.
Con el paso de los años la CA se quedó con el triunfo de la distribución masiva por su capacidad de recorrer grandes distancias sin sufrir pérdidas de tensión, pero el problema es que no se puede almacenar para utilizarla en otro momento y la CC se impuso en lugares donde se requiere almacenar energía, como: pilas o  baterías y en equipos que requieran baja potencia para funcionar, pero su principal defecto es que no se puede transportar en líneas de alta tensión por grandes distancias ya que las pérdidas eléctricas por km son muy grandes.  Por ello en el Data Center se necesitan de ambas como se ve en el gráfico de un ejemplo típico de cómo fluye la electricidad:

Volviendo a la pregunta inicial: ¿Es realmente posible una solución donde solo se utilice CC en un Data Center? La respuesta es compleja, pero podríamos decir que si es posible, ya que la manera de lograrlo sería mejorando la eficiencia, y eso se puede hacer eliminando los puntos donde se realizan las conversiones de CA/CC y viceversa.
Como se puede ver en el gráfico anterior los componentes internos de los equipos de IT utilizan CC para su funcionamiento, pero para que la corriente llegue hasta allí, debe pasar por muchos pasos, desde la red eléctrica (CA), convertirse a (CC) para poder almacenarse en la UPS, luego se rectifica la corriente para llegar a la PDU (CA), desde allí llegará a los equipos y por último la fuente interna la transformará por última vez (CC) para alimentar a los procesadores, memorias, y otros circuitos internos.
Cada una de estas transformaciones de corrientes genera pérdidas de eficiencia, que se transforman en pérdidas económicas. Pero ¿qué pasaría si el proveedor de red eléctrica suministrara CC, cargara la UPS, pasara por la PDU y llegara a los equipos directamente sin transformaciones? Este escenario sería óptimo, ya que las pérdidas dentro del Data Center serían muy pocas y la eficiencia sería muy alta. Pero en la práctica resulta muy difícil que eso pueda suceder por diversos factores:
• Prácticamente no existen proveedores de red eléctrica que suministren CC, por la deficiencia que presenta al transportarlo en largas distancias.
• Hay muy pocos proveedores en el mercado de IT que ofrezcan equipos para ser alimentados directamente con CC y los pocos que hay tiene precios más elevados que los alimentados con CA.
Por estos factores limitantes podemos decir que es realmente difícil lograrlo, salvo que se diseñe un gran Data Center con su propia central eléctrica ubicada en las cercanías y que provea CC a un costo apropiado y sin pérdidas de eficiencia.

En el siguiente: link se pueden apreciar las innovaciones tecnológicas propuestas por la empresa ABB sobre este tema.

Procedimientos: su Impacto e Importancia al Data Center

Cuando nos referimos a los procedimientos de emergencia de un Data Center muchas veces no se toma en consideración las implicancias de ejecutarlos erróneamente o simplemente no tenerlos. Para ejemplificarlo voy a relatar un caso  real ocurrido un par de años atrás en una empresa a la que asesoraba eventualmente sobre algunos temas de IT, que por razones de discrecionalidad no revelaré.
En el verano de 2010 dicha organización disponía de una buena infraestructura para poder soportar interrupciones eléctricas, aunque no siempre todo sale según lo planeado.
El Data Center está ubicado en un 9no piso de un edificio bastante viejo que contaba con un piso técnico, una UPS capaz de soportar la carga total con una autonomía de 15 minutos y sistema de refrigeración por expansión directa (DX). En ese momento había 17 Racks a un consumo promedio de 9 kVA cada uno. El aire acondicionado y las UPS consumían 30 kVA, lo que en total sumaba un consumo de 183 kVA. Además es edificio poseía un generador que había sido adquirido 10 años atrás con una capacidad operativa de 200 kVA, si bien no era de lo más moderno estaba bien mantenido y las dos veces anteriores que se había usado, respondió adecuadamente.
Un sábado caluroso de verano a las 19:00 ocurre el imprevisto: se corta la red eléctrica. Como el Data Center estaba bien planificado no se presentaron problemas, ya que las UPS habían sido correctamente mantenidas y funcionaron sin problemas, pasaron 8 minutos y como la electricidad seguía sin funcionar se encendió el generador normalmente. A los 14 minutos las baterías de la UPS agotaron su carga completamente, pero como el generador ya estaba funcionando, comenzó a brindar energía eléctrica a los equipos del Data Center….hasta allí iba todo perfecto, porque en consumo total del Data Center era 183 kVA y la potencia máxima del generador era 200 kVA. Pese a lo inconveniente de la situación, no había ningún impacto, pero ocurrió lo inesperado…… a alguien se le ocurrió usar el ascensor !!!!
La ignición del motor del generó un pico de consumo eléctrico de 30 kVA que superó el máximo de carga del generador, saturando el sistema eléctrico y causando una interrupción total en el Data Center.
En el gráfico se puede apreciar el pico de consumo eléctrico que generan los elevadores en promedio cuando inician el ascenso según el peso de la carga:

Como consecuencia se apagaron abruptamente todos los equipos del Data Center, lo que causó la rotura de dos discos rígidos, una fuente de alimentación y muchas horas de trabajo para los administradores que tuvieron que encender los equipos manualmente cuando regresó la energía eléctrica una hora después. Debido al horario, el impacto al negocio no fue muy grande.

¿Qué medidas se debería haber tomado para que no pase ese incidente?
Definir y aplicar un procedimiento de emergencia para aplicar en casos de interrupción eléctrica, en el cual, los responsables del edificio deberían haber procedido como cuando se evacua el edificio en caso de incendio, enviado los ascensores a planta bajar y abrir las puertas, dejándolos fuera de funcionamiento hasta que se restaure el servicio eléctrico. Dicha acción hubiera evitado la interrupción en el Data Center, no todo se reduce a la planificación de los recursos, sino que también es importante la forma de usarlos adecuadamente.