Blog
Los centros de datos dependen de una energía eléctrica continua para mantener en funcionamiento los servidores, los sistemas de almacenamiento, los equipos de red y la infraestructura de refrigeración. Incluso una breve interrupción del suministro eléctrico puede afectar a la disponibilidad del servicio, la integridad de los datos y las operaciones comerciales. Por este motivo, elegir la capacidad adecuada del generador de reserva es una parte esencial de la planificación del sistema eléctrico de un centro de datos.
Sin embargo, el dimensionamiento de los generadores para centros de datos no es simplemente una cuestión de sumar el consumo de energía de los servidores. El cálculo también debe tener en cuenta los equipos de refrigeración, los sistemas UPS, las pérdidas eléctricas, las corrientes de arranque, los requisitos de redundancia y la futura expansión. Un generador de tamaño insuficiente puede tener dificultades para soportar cargas críticas, mientras que una unidad sobredimensionada puede aumentar los costes de capital y funcionar de manera ineficiente.
Esta guía explica cómo calcular los requisitos del generador de un centro de datos, evaluar los factores clave de dimensionamiento y seleccionar una solución de generador diésel adecuada para obtener una energía de reserva fiable.
La capacidad requerida del generador depende de la demanda eléctrica total que debe permanecer operativa durante un fallo en el suministro eléctrico de la red. Esto suele ser diferente de la carga de los equipos de TI por sí sola, ya que un centro de datos también necesita sistemas de apoyo para mantener un entorno operativo estable.
Antes de seleccionar un generador, los ingenieros deben identificar las siguientes cargas principales:
No todas las cargas conectadas necesitan necesariamente ser suministradas por el generador. El equipo de diseño debe distinguir entre cargas críticas, cargas de apoyo esenciales y cargas no esenciales que se pueden desconectar durante un apagón.
KEYPOWER ofrece soluciones de generadores diésel para aplicaciones en centros de datos, donde la energía de reserva, la capacidad de carga, la escalabilidad y la redundancia del generador son consideraciones importantes.
Un cálculo práctico para el dimensionamiento del generador comienza con la demanda eléctrica que el sistema de energía de reserva debe soportar. Los siguientes pasos proporcionan un punto de partida útil para la planificación preliminar. El dimensionamiento final debe verificarse mediante un estudio de carga eléctrica y un análisis del rendimiento del generador.
Primero, identifique los equipos que deben continuar funcionando durante un corte de energía. Sume el consumo de energía real de los equipos de TI, los sistemas de refrigeración, las pérdidas de los sistemas UPS y otras cargas esenciales.
Fórmula básica:
Carga crítica total (kW) = Carga de TI + Carga de refrigeración + Pérdidas de UPS + Otras cargas esenciales
Por ejemplo, considere un centro de datos hipotético con la siguiente demanda eléctrica:
| Categoría de carga | Demanda de energía |
|---|---|
| Equipos de TI | 500 kW |
| Sistemas de refrigeración | 250 kW |
| Pérdidas de UPS | 40 kW |
| Otras cargas esenciales | 60 kW |
| Carga crítica total | 850 kW |
En este ejemplo, el sistema de energía de reserva debe soportar aproximadamente 850 kW de demanda eléctrica crítica. Este es el punto de partida, no la potencia nominal final del generador.
La capacidad del generador se expresa comúnmente tanto en kilovatios (kW) como en kilovoltamperios (kVA). Estas dos medidas describen diferentes aspectos de la potencia eléctrica.
La potencia real (kW) representa la potencia consumida por el equipo, mientras que la potencia aparente (kVA) tiene en cuenta el efecto combinado de la potencia real y la reactiva.
Fórmula de dimensionamiento del generador:
kVA requeridos = Carga total (kW) ÷ Factor de potencia
Asumiendo un factor de potencia de 0,8, el ejemplo anterior da:
850 kW ÷ 0,8 = 1.062,5 kVA
Esto significa que el sistema generador debe proporcionar al menos 1.062,5 kVA bajo las condiciones de operación asumidas, antes de contabilizar los requisitos de ingeniería adicionales.
El factor de potencia real debe determinarse a partir del diseño eléctrico en lugar de asumir automáticamente 0,8 para cada proyecto.
Los equipos de refrigeración, bombas, ventiladores y otros sistemas accionados por motores pueden consumir una corriente significativamente mayor durante el arranque que durante el funcionamiento normal. Estos aumentos temporales en la demanda pueden afectar la estabilidad de voltaje y frecuencia del generador.
Los ingenieros deben evaluar los métodos de arranque de motores, la secuencia de arranque del motor más grande, las características del rectificador del UPS y la aceptación de escalones de carga. Los variadores de frecuencia y los arranques suaves pueden ayudar a reducir la demanda de arranque, pero sus efectos deben incluirse en el análisis eléctrico general.
Por lo tanto, la selección del generador debe considerar tanto los requisitos de estado estacionario de kW/kVA como el rendimiento transitorio. Un generador que cumple con la carga de funcionamiento calculada aún puede ser inadecuado si no puede manejar los escalones de carga requeridos.
La eficacia del uso de energía (PUE) es una métrica importante en la gestión de energía de los centros de datos. Compara el consumo total de energía de la instalación con la energía utilizada por los equipos de TI.
Fórmula del PUE:
PUE = Energía total de la instalación del centro de datos ÷ Energía de los equipos de TI
Por ejemplo, si un centro de datos tiene una carga de TI de 500 kW y un PUE de 1,6, su demanda total estimada para la instalación es:
500 kW × 1,6 = 800 kW
Esto proporciona una estimación útil de alto nivel de la demanda de energía de la instalación. Sin embargo, el PUE no debe reemplazar un programa de carga a nivel de equipo al dimensionar un generador de respaldo. La carga de reserva real puede diferir según los sistemas de refrigeración, el equipo de UPS y los servicios auxiliares que estén conectados al sistema de energía de emergencia.
Para un dimensionamiento preciso del generador, los ingenieros deben utilizar cargas eléctricas medidas o especificadas y verificar la configuración operativa durante un fallo de la red eléctrica.
La capacidad del generador es solo una parte de un sistema de energía de respaldo confiable para centros de datos. El número de grupos electrógenos y su disposición operativa son igualmente importantes.
Una configuración N proporciona exactamente la capacidad de generador requerida para respaldar la carga crítica designada. Por ejemplo, si la instalación requiere 2 MW de energía de respaldo, la capacidad instalada del generador debe proporcionar al menos 2 MW bajo las condiciones de operación especificadas.
Esta disposición puede cumplir con el requisito de carga, pero un fallo del generador o un mantenimiento planificado pueden reducir la capacidad de respaldo disponible.
Una configuración N+1 incluye un generador adicional más allá del número requerido para respaldar la carga crítica. Si un generador deja de estar disponible, las unidades restantes aún pueden proporcionar la capacidad requerida, siempre que el sistema esté correctamente diseñado.
Por ejemplo, una instalación que requiere tres generadores para respaldar su carga crítica puede instalar cuatro unidades. El generador adicional proporciona capacidad de reserva para el mantenimiento o fallos de equipos.
Una disposición 2N utiliza dos rutas de energía independientes, estando cada ruta diseñada para soportar toda la carga crítica. Esto proporciona un nivel de redundancia mayor que una configuración N básica, aunque el nivel final de resiliencia también depende de la distribución eléctrica, la aparamenta, el suministro de combustible, los controles y otra infraestructura compartida.
La configuración adecuada depende de los objetivos de disponibilidad de la instalación, el presupuesto, la estrategia de mantenimiento y los requisitos de diseño del centro de datos aplicables. El simple hecho de añadir generadores no garantiza la redundancia si los componentes críticos siguen compartiéndose entre los sistemas.
Una vez que se han establecido la capacidad requerida y la disposición de redundancia, el siguiente paso es seleccionar grupos electrógenos con clasificaciones de rendimiento y características operativas adecuadas.
KEYPOWER ofrece una gama de grupos electrógenos diésel industriales en diferentes rangos de potencia y marcas de motores. Para proyectos de centros de datos más grandes, la selección del generador se puede evaluar de acuerdo con la potencia principal, la potencia de reserva, el voltaje, la frecuencia, el factor de potencia, el consumo de combustible y las condiciones de instalación.
Por ejemplo, el KEYPOWER KPX-M938P es un generador diésel con motor MTU que cuenta con las siguientes especificaciones publicadas:
| Modelo | KPX-M938P |
| Potencia principal | 750 kW / 938 kVA |
| Potencia de emergencia | 825 kW / 1.031 kVA |
| Motor | MTU 12V 2000 G85 |
| Frecuencia | 60 Hz |
| Factor de potencia | 0,8 |
Estas clasificaciones ilustran la importancia de distinguir entre la potencia principal y la de reserva. La clasificación correcta debe coincidir con el régimen de funcionamiento previsto y la especificación del proyecto. Una clasificación de reserva no debe utilizarse automáticamente como base para el funcionamiento continuo o de potencia principal.
Para proyectos que requieren una mayor capacidad, la gama de generadores diésel KEYPOWER MTU incluye modelos más grandes para su evaluación. La selección final debe basarse en el perfil de carga completo y en la redundancia requerida, en lugar de únicamente en la potencia nominal.
La potencia publicada de un generador se basa en condiciones de referencia especificadas. La potencia disponible real puede verse afectada por la altitud de la instalación, la temperatura ambiente, la humedad, el flujo de aire de refrigeración, la calidad del combustible y la contrapresión de escape.
Para los centros de datos ubicados en climas cálidos o en altitudes elevadas, los ingenieros deben solicitar datos de rendimiento específicos del sitio al fabricante del generador. El diseño del sistema de refrigeración, la ventilación, el recorrido del escape y los requisitos acústicos también se deben verificar antes de finalizar la distribución de la sala del generador.
Otras consideraciones prácticas incluyen:
Estos factores pueden influir en la configuración final del generador y deben revisarse durante la fase de ingeniería, no después de la entrega del equipo.
Después de la instalación, es necesario verificar el rendimiento del generador bajo condiciones de carga controlada. Las pruebas con banco de carga permiten a los operadores evaluar la salida del generador, la regulación de voltaje, la estabilidad de frecuencia, el rendimiento de enfriamiento y el comportamiento operativo general.
Es particularmente útil cuando la carga real del centro de datos aún no está disponible o al poner en marcha un sistema de generador recién instalado.
Dependiendo del plan de pruebas, se pueden utilizar bancos de carga resistivos o reactivos para simular diferentes características de carga eléctrica. KEYPOWER proporciona equipo de banco de carga para aplicaciones de prueba de generadores.
Las pruebas deben seguir las recomendaciones del fabricante del generador y los requisitos de puesta en marcha del proyecto. Las pruebas y el mantenimiento regulares ayudan a identificar problemas potenciales antes de que ocurra un corte de energía real.
Incluso cuando el cálculo de carga básico es correcto, varios errores de planificación pueden afectar la confiabilidad de un sistema de energía de respaldo para centros de datos.
Una evaluación de carga detallada, una estrategia de redundancia clara y una revisión de rendimiento respaldada por el fabricante pueden ayudar a prevenir estos problemas.
Elegir un generador de respaldo para un centro de datos requiere algo más que hacer coincidir una potencia nominal con una sola cifra de carga. La demanda de TI, los requisitos de refrigeración, las características del UPS, el factor de potencia, las cargas transitorias, la redundancia y la expansión futura influyen en el diseño final del sistema.
KEYPOWER suministra grupos electrógenos diésel en una amplia gama de capacidades de potencia, incluidos modelos de gran potencia propulsados por MTU. Al revisar el cronograma de carga del proyecto, las condiciones de operación, el voltaje y la frecuencia requeridos, y la estrategia de redundancia, la configuración adecuada del generador se puede identificar con mayor precisión.
Si está planificando un nuevo centro de datos, ampliando una instalación existente o actualizando su infraestructura de energía de emergencia, póngase en contacto con KEYPOWER con los requisitos de su proyecto para analizar una solución de generador adecuada.
Comience calculando la carga eléctrica crítica total, incluido el equipo de TI, los sistemas de refrigeración, las pérdidas del UPS y las cargas auxiliares esenciales. Convierta los kW requeridos a kVA utilizando el factor de potencia real, luego evalúe la demanda de arranque del motor, el rendimiento transitorio, la redundancia y las condiciones del sitio antes de seleccionar el generador.
El número depende de la carga crítica de la instalación y del diseño de redundancia. Una configuración N proporciona la capacidad requerida, N+1 agrega un generador adicional y 2N proporciona dos rutas de energía independientes, cada una diseñada para soportar la carga crítica completa.
El kW mide la potencia real, mientras que el kVA mide la potencia aparente. La relación es kW = kVA × factor de potencia. Por ejemplo, un generador con una potencia nominal de 1.000 kVA con un factor de potencia de 0,8 puede proporcionar 800 kW de potencia real bajo sus condiciones de operación especificadas.
La redundancia N+1 proporciona un generador adicional más allá del número requerido para soportar la carga crítica. Esto ayuda a mantener la capacidad de energía requerida si un generador no está disponible debido a mantenimiento o falla del equipo, siempre que los componentes restantes del sistema estén diseñados adecuadamente.
La elección depende del ciclo de funcionamiento del generador y de las especificaciones del proyecto. La energía de respaldo está destinada a la operación de emergencia durante las interrupciones del servicio eléctrico, mientras que la energía principal está diseñada para aplicaciones con cargas variables y horas de operación prolongadas. La potencia nominal del generador debe coincidir con el ciclo esperado.
Las pruebas con banco de carga simulan la demanda eléctrica para verificar el rendimiento del generador, incluida la capacidad de salida, la regulación de voltaje, la estabilidad de frecuencia y el comportamiento de refrigeración. Es especialmente útil durante la puesta en marcha y el mantenimiento de rutina cuando la carga real de la instalación puede no ser suficiente para las pruebas.
IPv6 red compatible
español
español
English
français
Deutsch
русский
português
Nederlands
العربية
Polski
中文