CENTROS DE PROCESAMIENTO DE DATOS (CPD). Análisis de la Infraestructura requerida

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Actualmente las Tecnologías de la información  (TI) son una parte neurálgica en la operación de prácticamente todas las organizaciones en función de la gran cantidad de información que se procesa en su actividad productiva. A nivel mundial el procesamiento de información en Centros de Datos de Alto Desempeño (CPD) se distribuye en tres sectores principales:

• Organizaciones financieras
• Proveedores de servicios de tecnología
• Manufactura y Gobierno.

Los Centros de Datos de Alto desempeño  (CPD) propiamente se definen como Infraestructuras de Misión Crítica (edificaciones a prueba de fallas) que a su vez se dividen en TIERS ( I, II, III y IV) por sus niveles de disponibilidad de acuerdo al Uptime Institute[1], siendo el más vulnerable el TIER I y el más robusto tolerante a fallas el TIER IV .

Un dato interesante es que de los Centros de Datos de alto desempeño que se encuentran en operación en todo el mundo cerca del 60% se encuentran instalados en América, 22% en Europa, un creciente 14% en Asia y el resto en otras regiones. Este dato cobra un interés relevante si observamos que de los CPD instalados en América se encuentran en Norteamérica (E.U y Canadá)  un 86% y el restante 14% están construidos en América Latina. Esto nos posiciona como una región potencial para el desarrollo de tecnologías de la información (TI) que requieren infraestructuras de alto desempeño; los países que han despuntado en  este sector son Costa Rica, Panamá, Brasil, Argentina y por supuesto México. Y aún más interesante es mencionar que el promedio de vida de estos CPD (construidos y/o remodelados) es de 5 años o menos lo que significa que están diseñados, calculados y construidos bajo los requerimientos actuales y futuros de los equipos de procesamiento de alto rendimiento donde la demanda de servicios de espacio físico, enfriamiento y energía es extremadamente alta.

Los CPD sustentables están conceptualizados para usar la energía eficientemente buscando mayor rentabilidad en su operación pero también buscan de manera muy importante entrar en un proceso armonioso con el medio ambiente. En Latinoamérica desgraciadamente no es común llevar a cabo procesos ni controles de emisiones de carbón ni consumo eficiente del agua utilizada para los procesos de enfriamiento pero, por ejemplo, en Europa una métrica de desempeño de los CPD´s va en función de la emisión de Carbón y en Norteamérica las métricas están evolucionando más hacia el uso óptimo del agua. Las métricas para la operación sustentable en los CPDs las emiten y regular organismos tales como el U.S. Green Building Council LEED[2], EPA Energy Star for Data Centers, European Code of Conduct, BREEAM entre otros.

 

Otro factor que  actualmente es un eje rector en las métricas de desempeño de los CPD es la Efectividad en el uso de la energía  (Power Usage Effectiveness) (PUE) y se trata de una variable definida por The Green Grid[3] como instrumento para medir la eficiencia en los CPD´s. Por lo regular el universo del PUE para este tipo de infraestructuras se ubica entre 1.1 y 2.5, sin embargo la moda de esta métrica se encuentra entre el 1.8 y 1.89 para CPD´s de alto desempeño. Para optimizar la efectividad en el uso de la energía se recurre a técnicas y mecanismos que monitorean las instalaciones de forma muy precisa. Las mejores prácticas aplicadas para lograr estos objetivos son el confinamiento ya sea de pasillos fríos o calientes, la implementación de dispositivos de monitoreo y administración de energía en los servidores y para los componentes de la infraestructura física (UPS, aires acondicionados, etc) , la reconfiguración de las salas de computo en áreas más pequeñas, el enfriamiento líquido y el uso de chillers de alta eficiencia y el uso de Corriente Directa en la sala de TI.

De los insumos energéticos usados en los CPD´s el aire acondicionado es la variable más costosa y difícil de controlar por varias razones. La principal es porque los equipos de procesamiento de datos (generalmente servidores) cada vez son más rápidos y poderosos por lo que necesitan mayor disipación térmica en espacios cada vez más reducidos lo que ocasiona ineficiencia de abatimiento térmico; otra razón son las grandes pérdidas ocasionadas por los recorridos del flujo de aire desde la fuente generadora hasta la entrada a los servidores en donde el gradiente de temperatura puede perder hasta 10^oC por perdidas por fricción y cambios de trayectorias; y no menos importante es el desconocimiento de los operadores de las salas de TI que tienen como verdaderas congeladoras con un promedio de 18^oC la sala de TI. Esto es muy común pero realmente es un mito y ¡un grave error!, la temperatura de operación de los servidores generalmente es de 24 a 28^oC y a veces mayor. La experiencia nos indica que para salas de TI de última generación es suficiente con mantenerlas en un rango de 21 a 25^oC. Si calculamos el costo de enfriar un grado Centígrado la sala de TI ya tendremos una idea clara de los ahorros que se pueden obtener dimensionando correctamente las necesidades térmicas de los servidores que se encuentran en operación, recordemos que el sistema de ambientación debe de enfriar al equipamiento y no a los operadores que de acuerdo a su percepción “sienten” calientes las salas de procesamiento.

Los diseños más modernos de los CPD´s se basan en el concepto de modularidad, esto es que se va adaptando la infraestructura a las necesidades de la sala de TI, es decir, la sala sólo se equipa con lo absolutamente indispensable, UPS de menor capacidad para un área definida, enfriamiento por el método de confinación, y conceptos hasta de crecimiento cubico, o sea no solo a lo largo y a lo ancho sino también hacia arriba en racks de doble altura. Esta modularidad, además de crear una mayor eficiencia energética ya que solo se usa la capacidad requerida por los equipos de TI, ocasiona una liberación importante en las inversiones de infraestructura las cuales se pueden planear en base a los crecimientos de TI y de los espacios ocupados en el CPD. Y más allá de los beneficios expuestos podemos tener la capacidad de crecer con las demandas de energía futuras, es decir si se llegan a instalar a futuro equipos de mayor densidad, la infraestructura crecerá en base a esas demandas específicas.

 

CONCLUSIONES.

Los Centros de Procesamiento de Datos (CPD´s) son edificaciones que se deben evaluar como recintos sustentables porque son infraestructuras donde se ven involucrados aspectos técnicos, tecnológicos, económicos y financieros que pueden llevar al éxito o fracaso de su funcionamiento. En los temas energéticos se debe evaluar y dimensionar su máxima eficacia tratando de encontrar el mayor equilibrio entre la energía suministrada y la energía aprovechada por los equipos de IT. En los aspectos económicos y financieros se debe encontrar un balance entre las inversiones realizadas en construcción, actualización tecnológica y costos de energía contra el retorno y recuperación de esa inversión; ambos temas se deben tratar en conjunto, evaluarlos por separado no genera beneficios sustentables.

Para los CPD´s de gran tamaño es importante recurrir a criterios de modularidad y optimización energética, lo cual será la prueba de fuego para hablar de una operación óptima y poder mantener con un nivel de performance alto la efectividad de los servicios medidos.

 

Curriculum

 

Victor Manuel Mexicano A. es fundador y Director de Ingeniería Tecnológica y Electrotécnica Industrial S.A. de C.V. y de Tecnología y Técnica de Alto Diseño Industrial en Electricidad S.A. de C.V. Es Ingeniero Electricista egresado de la ESIME del IPN, con Maestría en Administración de la UNAM y AD 2 Alta Dirección del IPADE.

www.iteisa.com.mx

vmexicano@iteisa,com.mx“>vmexicano@iteisa,com.mx

Actualmente las Tecnologías de la información  (TI) son una parte neurálgica en la operación de prácticamente todas las organizaciones en función de la gran cantidad de información que se procesa en su actividad productiva. A nivel mundial el procesamiento de información en Centros de Datos de Alto Desempeño (CPD) se distribuye en tres sectores principales:

• Organizaciones financieras
• Proveedores de servicios de tecnología
• Manufactura y Gobierno.

Los Centros de Datos de Alto desempeño  (CPD) propiamente se definen como Infraestructuras de Misión Crítica (edificaciones a prueba de fallas) que a su vez se dividen en TIERS ( I, II, III y IV) por sus niveles de disponibilidad de acuerdo al Uptime Institute[1], siendo el más vulnerable el TIER I y el más robusto tolerante a fallas el TIER IV .

Un dato interesante es que de los Centros de Datos de alto desempeño que se encuentran en operación en todo el mundo cerca del 60% se encuentran instalados en América, 22% en Europa, un creciente 14% en Asia y el resto en otras regiones. Este dato cobra un interés relevante si observamos que de los CPD instalados en América se encuentran en Norteamérica (E.U y Canadá)  un 86% y el restante 14% están construidos en América Latina. Esto nos posiciona como una región potencial para el desarrollo de tecnologías de la información (TI) que requieren infraestructuras de alto desempeño; los países que han despuntado en  este sector son Costa Rica, Panamá, Brasil, Argentina y por supuesto México. Y aún más interesante es mencionar que el promedio de vida de estos CPD (construidos y/o remodelados) es de 5 años o menos lo que significa que están diseñados, calculados y construidos bajo los requerimientos actuales y futuros de los equipos de procesamiento de alto rendimiento donde la demanda de servicios de espacio físico, enfriamiento y energía es extremadamente alta.

Los CPD sustentables están conceptualizados para usar la energía eficientemente buscando mayor rentabilidad en su operación pero también buscan de manera muy importante entrar en un proceso armonioso con el medio ambiente. En Latinoamérica desgraciadamente no es común llevar a cabo procesos ni controles de emisiones de carbón ni consumo eficiente del agua utilizada para los procesos de enfriamiento pero, por ejemplo, en Europa una métrica de desempeño de los CPD´s va en función de la emisión de Carbón y en Norteamérica las métricas están evolucionando más hacia el uso óptimo del agua. Las métricas para la operación sustentable en los CPDs las emiten y regular organismos tales como el U.S. Green Building Council LEED[2], EPA Energy Star for Data Centers, European Code of Conduct, BREEAM entre otros.

 

Otro factor que  actualmente es un eje rector en las métricas de desempeño de los CPD es la Efectividad en el uso de la energía  (Power Usage Effectiveness) (PUE) y se trata de una variable definida por The Green Grid[3] como instrumento para medir la eficiencia en los CPD´s. Por lo regular el universo del PUE para este tipo de infraestructuras se ubica entre 1.1 y 2.5, sin embargo la moda de esta métrica se encuentra entre el 1.8 y 1.89 para CPD´s de alto desempeño. Para optimizar la efectividad en el uso de la energía se recurre a técnicas y mecanismos que monitorean las instalaciones de forma muy precisa. Las mejores prácticas aplicadas para lograr estos objetivos son el confinamiento ya sea de pasillos fríos o calientes, la implementación de dispositivos de monitoreo y administración de energía en los servidores y para los componentes de la infraestructura física (UPS, aires acondicionados, etc) , la reconfiguración de las salas de computo en áreas más pequeñas, el enfriamiento líquido y el uso de chillers de alta eficiencia y el uso de Corriente Directa en la sala de TI.

De los insumos energéticos usados en los CPD´s el aire acondicionado es la variable más costosa y difícil de controlar por varias razones. La principal es porque los equipos de procesamiento de datos (generalmente servidores) cada vez son más rápidos y poderosos por lo que necesitan mayor disipación térmica en espacios cada vez más reducidos lo que ocasiona ineficiencia de abatimiento térmico; otra razón son las grandes pérdidas ocasionadas por los recorridos del flujo de aire desde la fuente generadora hasta la entrada a los servidores en donde el gradiente de temperatura puede perder hasta 10^oC por perdidas por fricción y cambios de trayectorias; y no menos importante es el desconocimiento de los operadores de las salas de TI que tienen como verdaderas congeladoras con un promedio de 18^oC la sala de TI. Esto es muy común pero realmente es un mito y ¡un grave error!, la temperatura de operación de los servidores generalmente es de 24 a 28^oC y a veces mayor. La experiencia nos indica que para salas de TI de última generación es suficiente con mantenerlas en un rango de 21 a 25^oC. Si calculamos el costo de enfriar un grado Centígrado la sala de TI ya tendremos una idea clara de los ahorros que se pueden obtener dimensionando correctamente las necesidades térmicas de los servidores que se encuentran en operación, recordemos que el sistema de ambientación debe de enfriar al equipamiento y no a los operadores que de acuerdo a su percepción “sienten” calientes las salas de procesamiento.

Los diseños más modernos de los CPD´s se basan en el concepto de modularidad, esto es que se va adaptando la infraestructura a las necesidades de la sala de TI, es decir, la sala sólo se equipa con lo absolutamente indispensable, UPS de menor capacidad para un área definida, enfriamiento por el método de confinación, y conceptos hasta de crecimiento cubico, o sea no solo a lo largo y a lo ancho sino también hacia arriba en racks de doble altura. Esta modularidad, además de crear una mayor eficiencia energética ya que solo se usa la capacidad requerida por los equipos de TI, ocasiona una liberación importante en las inversiones de infraestructura las cuales se pueden planear en base a los crecimientos de TI y de los espacios ocupados en el CPD. Y más allá de los beneficios expuestos podemos tener la capacidad de crecer con las demandas de energía futuras, es decir si se llegan a instalar a futuro equipos de mayor densidad, la infraestructura crecerá en base a esas demandas específicas.

 

CONCLUSIONES.

Los Centros de Procesamiento de Datos (CPD´s) son edificaciones que se deben evaluar como recintos sustentables porque son infraestructuras donde se ven involucrados aspectos técnicos, tecnológicos, económicos y financieros que pueden llevar al éxito o fracaso de su funcionamiento. En los temas energéticos se debe evaluar y dimensionar su máxima eficacia tratando de encontrar el mayor equilibrio entre la energía suministrada y la energía aprovechada por los equipos de IT. En los aspectos económicos y financieros se debe encontrar un balance entre las inversiones realizadas en construcción, actualización tecnológica y costos de energía contra el retorno y recuperación de esa inversión; ambos temas se deben tratar en conjunto, evaluarlos por separado no genera beneficios sustentables.

Para los CPD´s de gran tamaño es importante recurrir a criterios de modularidad y optimización energética, lo cual será la prueba de fuego para hablar de una operación óptima y poder mantener con un nivel de performance alto la efectividad de los servicios medidos.

 

Curriculum

 

Victor Manuel Mexicano A. es fundador y Director de Ingeniería Tecnológica y Electrotécnica Industrial S.A. de C.V. y de Tecnología y Técnica de Alto Diseño Industrial en Electricidad S.A. de C.V. Es Ingeniero Electricista egresado de la ESIME del IPN, con Maestría en Administración de la UNAM y AD 2 Alta Dirección del IPADE.

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