Cómo usar la distribución de energía inteligente para maximizar la disponibilidad de la red

La preocupación por el aumento de los costos energéticos está llevando a los operadores de centros de datos y otras instalaciones de red a replantearse la estructura de las instalaciones, lo que incluye el cambio de expectativas sobre cómo las unidades inteligentes de distribución de energía (iPDU) pueden contribuir a un funcionamiento más ecológico, más fiable y de menor costo, todo lo cual contribuye a mejorar la disponibilidad de la red. Además, una creciente variedad de tipos de centros de datos requiere diferentes enfoques a la hora de especificar e integrar las iPDU, desde grandes centros de datos que soportan la computación en la nube hasta centros de datos mucho más pequeños en el borde dispersos en fábricas, almacenes, etc., otras instalaciones. Los grandes centros de datos están funcionando con iPDU en pasillos calientes con temperaturas de 60 °C para reducir las necesidades de refrigeración y el consumo de energía. En comparación, los centros de datos de borde operan a temperaturas máximas de 40 °C que se ajustan al entorno de la instalación donde se encuentran.

Las especificaciones y características de funcionamiento de las iPDU deben ajustarse al entorno en el que se despliegan. Cada vez se espera más que las iPDU admitan la supervisión y los controles energéticos a distancia para optimizar la disponibilidad en todos los casos.

Este artículo compara y contrasta los entornos operativos y las expectativas de las iPDU en entornos de nube frente a los de borde, incluyendo tanto el hardware como el software, junto con las recomendaciones de despliegue; a continuación, presenta las iPDU adecuadas para los centros de datos de nube y de borde de Panduit y Orion Fans.

Tres de las características de los entornos de nube y de borde que afectan a la selección de iPDU son las diferencias en los entornos térmicos, las diferencias en las arquitecturas de comunicaciones de red y las diferencias en las densidades de los equipos. Probablemente, la diferencia más difícil entre los entornos de nube y de borde es la expectativa de funcionamiento a hasta 40 °C para la mayoría de las instalaciones de borde, en comparación con el funcionamiento a 60 °C en los centros de datos de la nube (Figura 1). En los entornos de nube, los pasillos calientes y fríos minimizan las necesidades de refrigeración y reducen los costos de energía, un costo operativo importante en los grandes centros de datos. Los iPDU se encuentran normalmente en el pasillo caliente y deben estar clasificados para 60 °C.

Figura 1: Las iPDU de los centros de datos en la nube deben funcionar a 60 °C para poder instalarse en pasillos calientes. (Fuente de la imagen: Panduit)

Además, cuando se trabaja en pasillos fríos y calientes, la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) exige tres sensores de temperatura y un sensor de humedad (llamados "3T + H") en la parte delantera del armario en el pasillo frío, y solo un sensor de temperatura en la parte trasera del armario en el pasillo caliente. En consecuencia, las iPDU que admiten múltiples entradas de sensores pueden eliminar la necesidad de un dispositivo intermedio de 1RU para los sensores y ser una consideración importante en los centros de datos en la nube.

Aunque tanto las instalaciones de borde como las de nube valoran la alta disponibilidad, esta es relativamente más importante en los entornos de nube. El módulo controlador de las iPDU debe ser intercambiable en caliente para las unidades instaladas en centros de datos en la nube. La posibilidad de intercambiar en caliente el módulo controlador minimiza el tiempo de inactividad, una consideración esencial en la nube. Además, Gigabit (Gb) Ethernet está más adoptada en la nube que otras velocidades de conectividad, y las iPDU en la nube se benefician de la compatibilidad con la conectividad Gb Ethernet, que no es tan valorada en las instalaciones de borde. Además, las instalaciones en la nube suelen requerir iPDU que admitan mayores niveles de seguridad y un software de supervisión y gestión de la energía más complejo.

En los centros de datos de la nube se encuentran bastidores de mayor densidad en comparación con el borde, lo que hace que la densidad de potencia sea un factor importante en la selección de iPDU para las instalaciones de la nube. Las IPDU de los centros de datos en la nube se benefician de mayores densidades de salida, pero deben proporcionar un alto nivel de control y supervisión inteligente de la energía para soportar mayores densidades de energía.

Tanto en las instalaciones en la nube como en los bordes, las desconexiones accidentales de los cables de alimentación son una de las principales causas del tiempo de inactividad de los equipos. La causa más común de las desconexiones accidentales en las iPDU es el efecto de la vibración y la gravedad con el paso del tiempo que tiran de los cables de alimentación; no es un "error del usuario". El diseño de iPDU que minimizan el efecto de la vibración y la gravedad en los cables de alimentación, minimizando así las desconexiones accidentales, puede ser importante en las instalaciones de borde y es necesario en las instalaciones en la nube.

iPDU con capacidad para 60 °C a plena carga

Los ingenieros de centros de datos pueden recurrir a las PDU inteligentes G5 de Panduit (Gen 5 iPDU) para satisfacer las necesidades de distribución de energía, disponibilidad, seguridad y monitorización de las instalaciones en la nube. Las iPDUs Gen 5 tienen una temperatura de funcionamiento de 60 °C a plena carga. También disponen de entradas de sensor para cumplir el requisito de ASHRAE de 3T + H en el pasillo frío y un sensor de temperatura en el pasillo caliente sin un aparato intermedio de 1RU. Los sensores digitales de autoidentificación pueden conectarse directamente a la iPDU, lo que acelera el despliegue.

El controlador de red inteligente (iNC) de las iPDU de la Generación 5 es intercambiable en caliente para permitir el máximo tiempo de actividad (Figura 2). Incluye una pantalla OLED de alta visibilidad, control de restablecimiento/de fábrica, botones de selección de menús, un LED de estado, un conector USB para actualizaciones de firmware y configuración y/o una conexión de luz de rack automática opcional, un puerto Ethernet de 1Gb para conexiones de red, puertos de salida de PDU y de entrada de PDU/serie para conectar en cadena varios iNC, y dos puertos de sensores que pueden conectarse cada uno a un máximo de 4 sensores, para un total de 8 sensores, utilizando el puerto de expansión de sensores opcional.

Figura 2: El iNC de las iPDU de la generación 5 es intercambiable en caliente para permitir el máximo tiempo de actividad y admite una amplia gama de funciones de supervisión y control. (Fuente de la imagen: Panduit)

Se pueden conectar en cadena hasta cuatro iPDU a dos conexiones de red seguras diferentes para:

• Monitorización del uso de la energía y seguimiento de los datos en una red de instalaciones y;
• Gestionar y supervisar hasta cuatro iPDU de rack, utilizando una sola dirección IP (Figura 3).

Cada iPDU de la cadena puede conectarse a un máximo de ocho sensores, para un total de 32 sensores en una sola conexión. Además, existe una configuración de acceso a la red redundante mediante dos iPDU.

Figura 3: Hasta 4 iPDUs Gen 5 pueden conectarse en cadena a través de una única dirección IP. (Fuente de la imagen: Panduit)

En los grandes centros de datos es necesario controlar e identificar las ineficiencias para mejorar la eficacia operativa, reducir los costos y minimizar la huella medioambiental. Las iPDU Gen 5 son compatibles con un software de medición de energía completo y preciso para utilizar de forma eficiente los recursos energéticos, tomar decisiones de planificación de la capacidad con conocimiento de causa, mejorar el tiempo de funcionamiento y medir la eficacia del uso de la energía (PUE). Estas iPDU ofrecen la medición de energía, la supervisión y los controles necesarios para apoyar las mejoras continuas en el uso de la energía, incluyendo:

• Medición y control de la energía a nivel de la PDU
  • Medición de energía en vatios-hora (kWh)
  • Mediciones de potencia (W)
  • Mediciones de potencia a nivel de fase, incluyendo V, A, VA, kWh y factor de potencia (pf)
  • Mediciones de corriente a nivel de disyuntor
  • Capacidades de medición de grado de facturación
  • Memoria integrada para registrar/consultar/informar datos históricos
  • Umbrales de alarma y notificaciones personalizables
• Controles de nivel de salida
  • Encendido y apagado a distancia por toma de corriente individual
  • Retraso en el encendido definido por el usuario para secuenciar los equipos y evitar sobrecargas de corriente de entrada
  • Funciones asignables por el usuario y niveles de seguridad de acceso
• Medición de energía a nivel de salida
  • Medición de energía en vatios-hora (kWh)
  • Medidas de potencia, incluyendo V, A, VA, W y pf
  • Datos para los cálculos de PUE de nivel 3 de Green Grid

Las iPDU de la generación 5 ofrecen una alta densidad de potencia, cuentan con hasta 48 tomas de corriente y vienen de fabrica con un cable de alimentación de entrada de 3 metros. Están disponibles con una gama de configuraciones de montaje, incluyendo vertical (0U) u horizontal (1U o 2U). Por ejemplo, el modelo P36D08M tiene una capacidad nominal de 30 A por fase, tiene un factor de forma 0U FULL, tiene un enchufe de entrada L15-30P, 3 disyuntores, puede manejar 8.6 kW y tiene 36 tomas (30 C13 y 6 C19).

Los diseñadores que utilicen iPDU Gen 5 pueden elegir entre dos soluciones diferentes para el problema de las desconexiones accidentales. Las tomas de corriente estándar C13 y C19 tienen una ranura empotrada integrada junto a ellas diseñada para aceptar una brida no conductora, lo que elimina eficazmente los efectos de la vibración y la gravedad. Si bien estas tomas son menos costosas, el uso de la abrazadera tiene un costo de mano de obra y no asegura el cable de alimentación en el lado del equipo. Los iPDU de la generación 5 están disponibles con cables de bloqueo que encajan de forma segura en su lugar para una solución más completa. Además, el extremo del equipo tiene un mecanismo de bloqueo universal que se fija al equipo informático, proporcionando una retención permanente del cable en ambos extremos. En función de las necesidades de instalación, los prescriptores pueden utilizar iPDU Gen 5 que combinan tomas de corriente con ranuras de sujeción de cables y tomas de corriente con bloqueo (Figura 4). Además, los centros de datos en la nube tienen un gran número de cables de alimentación que alimentan los lados A y B en la parte trasera del armario, lo que puede complicar la gestión de los cables. Las PDU Gen 5 ofrecen bridas de colores, correas de marcado de colores y cables de alimentación de colores (con y sin bloqueo) para simplificar la identificación y la gestión de los cables del lado A y B.

Figura 4: Las iPDU de la generación 5 ofrecen la posibilidad de elegir entre abrazaderas o tomas de corriente con bloqueo para evitar desconexiones accidentales. (Fuente de la imagen: Panduit)

La manilla de seguridad opcional Panduit Smart Zone G5 se puede utilizar con el iPDU Gen 5 para proporcionar control de acceso para hasta 200 usuarios. El mango incluye un LED de estado que proporciona el estado de seguridad del mango, y un LED de baliza que indica la salud del armario. También cuenta con un sensor de humedad integrado y sensores de temperatura y de alarma de puerta dedicados para simplificar la instalación de los sensores y cumplir las normas ASHRAE (Figura 5). La manilla de seguridad G5 incluye bombines y llaves de repuesto y cuatro formas de controlar el acceso al armario:

• Los lectores de tarjetas de doble frecuencia pueden utilizarse con tarjetas de baja o alta frecuencia.
• El acceso se puede controlar de forma remota a través de la interfaz web contenida en la iPDU Gen 5.
• El modelo ACF06 incluye un teclado opcional que permite el acceso al armario mediante un código de pin seguro.
• El modelo ACF06 puede implementar la autenticación dual cuando se requiere tanto la lectura de la tarjeta como el teclado.

Figura 5: La manilla de seguridad opcional Smart Zone G5 cuenta con un sensor de humedad y LED de estado integrados y puede configurarse con o sin teclado integrado para el control de acceso. (Fuente de la imagen: Panduit)

iPDU para instalaciones de borde

Para los centros de datos en el borde y otras aplicaciones que pueden utilizar iPDU clasificadas para un funcionamiento máximo de 40 °C, Orion Fans ofrece la serie Smart Switched PDU que cuenta con salidas que pueden ser iniciadas secuencialmente de forma remota, controladas y supervisadas. Las PDU conmutadas inteligentes supervisan individualmente cada toma de corriente y, en caso de que se supere un umbral definido por el usuario, envían un aviso por correo electrónico, una trampa o una alarma sonora. Otras características son:

• Control y supervisión de la potencia a nivel de salida para equipos montados en rack
• Funcionamiento de 0 a 40 °C
• Monitorización de la potencia mediante contador, web o protocolo simple de gestión de red (SNMP)
• protocolos de comunicación http, https, SNMP, DHCP y UDP
• Medidor digital de corriente RMS real en la PDU
• El software incluido proporciona control y análisis para mejorar la eficiencia energética, reducir los costos de funcionamiento y minimizar el tiempo de inactividad

Por ejemplo, el modelo OSP-V-16-23-16-N1 incluye 14 tomacorrientes IEC320 C13 y 2 IEC320 C19, una entrada IEC320 C20, y un cable de alimentación cerrado IEC320 C19 a C20 de 3 metros de longitud, y un disyuntor de 16 A. Como alternativa, el OSP-H-16-23-08-N1 tiene 8 tomas IEC320 C13, una entrada IEC320 C20, un cable de alimentación cerrado IEC320 C19 a C20 de 3 metros de longitud y un disyuntor de 16 A con un medidor de corriente de 20 A de tres dígitos con una resolución de 0.1 A (Figura 6).

Figura 6: La iPDU OSP-H-16-23-08-N1 tiene 8 salidas IEC320 C13 y un medidor de corriente de tres dígitos con una resolución de 0,1 A. (Fuente de la imagen: Orion Fans)

Resumen

Los centros de datos en la nube y en el borde tienen diferentes necesidades de iPDU, incluyendo diferentes requisitos de temperatura de funcionamiento, diferentes expectativas de fiabilidad y disponibilidad, y diferentes necesidades de seguridad, control de energía y supervisión. Los ingenieros de red pueden seleccionar entre las iPDU que se adaptan a los requisitos específicos de las instalaciones de borde y de nube para respaldar soluciones más ecológicas con el equilibrio óptimo entre costo y rendimiento.