DATACENTERS Msc. Ivan Darío Melo Lagos Ing. Helmer Jesus Narvaes

DATACENTERS
Msc. Ivan Darío Melo Lagos
Ing. Helmer Jesus Narvaes

DATACENTERS

• Que es un Datacenter?
• Que compone un Datacenter (Procesamiento,
 almacenamiento, networking, infraestructura)?
• Que se busca en un Datacenter (Alta
 disponibilidad, eficiencia, seguridad) ?

¿QUÉ ES UN DATACENTER?
 • Es una instalación con las condiciones óptimas para la
 operación de equipos de procesamiento,
 almacenamiento, comunicaciones u otro dispositivo de IT.
 • Alberga dispositivos que apoyan una actividad que
 necesita estar en funcionamiento. (Ej: Bancos).
 • El mal funcionamiento de un Datacenter puede
 ocasionar grandes pérdidas.

¿QUÉ HAY EN UN DATACENTER?
 • Equipos de cómputo, almacenamiento y
 comunicaciones (Alta densidad de equipos)
 • Infraestructura física.
 • Aplicaciones y servicios esenciales (Servicios que
 no pueden dejar de funcionar)
 • Información crítica (Contabilidad, proveedores,
 clientes, etc)

¿QUÉ SE ESPERA?
 • Alta disponibilidad de los equipos de IT (Bancos,
 bolsa de valores)
 • Redundancia
 • Confiabilidad
 • Flexibilidad
 • Escalabilidad
 • Modularidad
 • Eficiencia
 • Seguridad

CLASIFICACIÓN SEGÚN “TIER”
• Expresa la disponibilidad del Datacenter.
• Los Datacenter se clasifican en niveles, siendo el Tier 4
 el mas robusto:
 • Tier 1: Elementos básicos UPS, aire, seguridad sin redundancia. Mantenimiento en frío (Se debe des
 energizar). No tolera fallas. Disponibilidad 99,671%
 • Tier 2: Cumple Tier 1. Algunos elementos críticos redundantes (UPS, aire). Único camino de
 suministro eléctrico y refrigeración. Algo tolerante a fallas. Disponibilidad 99,741%
 • Tier 3: Cumple con Tier 2. Todos los equipos críticos redundantes. Todos los servidores tienen dos
 fuentes. Varias líneas de alimentación eléctrica. Gran tolerancia a fallas. Mantenimiento en caliente.
 Disponibilidad 99,982%
 • Tier 4: Cumple con Tier 3. Varias líneas de alimentación para equipo de aire acondicionado.
 Disponibilidad 99,995%

INFRAESTRUCTURA BÁSICA
• Estructura física (Racks)
• Potencia (UPS, PDU, Planta eléctrica, etc.)
• Control ambiental
• Seguridad (Protección contra intrusos, incendios,
 inundación, etc.)
• Cableado
• Administración

Estructura física
• Rack
 • Estructura estandarizada
 • El mas común es el rack de 19 pulgadas (19 pulgadas de ancho. El fondo no
 está estandarizado, común 60cm, 80cm, 90cm, 100cm, 120cm)
 • El alto se mide en “U” (44,45mm o 1.75in)
 • Debe ser capaz de soportar el peso de los equipos instalados
• Piso elevado (No recomendable para Datacenter
 de alta disponibilidad)
• Techo falso

Rack

Dos postes Cuatro postes Gabinete

Rack: Panel ciego

 Evita la mezcla de aire frio con aire caliente

Piso elevado

Techo falso

Potencia

• Tableros de distribución
• Plantas eléctricas
• Transformadores
• Protecciones contra sobretensiones y cortocircuitos
 • Surge arrester (Protección contra sobretensiones)
 • Breaker (Protección contra cortocircuitos)

• UPS
• PDU

Potencia: UPS
 • Sistema de energía ininterrumpida (Uninterruptible
 Power Supply)
 • Mejora calidad de la energía
 • Protege contra:
 • Niveles anormales de voltaje
 • Distorsiones en el voltaje de entrada
 • Cortes de energía no prolongados

Potencia: PDU
• Unidad de distribución de potencia (Power Distribution Unit).
• Entrega energía adecuada para los equipos del Datacenter
• Tipos de PDU:
 • Básica
 • Monitoreada (“Metered”)
 • Conmutada (“Switcheada”)
 • Inteligente

• Administración de la energía consumida por el Datacenter
 • Entender como se consume energía en un Datacenter
 • Monitoreo y encendido/apagado remoto
 • Aumentar Eficiencia
 • Disminuir costo de operación

• Algunas PDU incluyen ATS (Automatic Transfer Switch)

Potencia: Presentaciones PDU
(Factor de forma) PDU para rack

 Montaje horizontal

 PDU en gabinete PDU cero U

Potencia: Tipos de PDU
Características Básica Monitoreada Conmutada Inteligente
Distribución de potencia Siempre presente Siempre presente Siempre presente Siempre presente

Medición de corriente a nivel de PDU Ausente Siempre presente Presente algunas Siempre presente
 veces
Conmutación remota de las tomas Ausente Ausente Siempre presente Siempre presente

Medición de corriente, potencia, Ausente Ausente Ausente Siempre presente
energía en cada toma
Encriptación y acceso seguro Ausente Ausente Presente algunas Siempre presente
 veces
Administración por el usuario Ausente Ausente Presente algunas Siempre presente
 veces
Accesibilidad por IP y SNMP Ausente Presente algunas Siempre presente Siempre presente
 veces
Soporte para sensores ambientales Ausente Presente algunas Presente algunas Siempre presente
 veces veces

Control ambiental: Calor, Energía y Potencia
 • CALOR: es una forma de energía, tal como la energía
 eléctrica o la energía mecánica.
 • TEMPERATURA es una medida del movimiento de las
 moléculas.
 • El calor puede expresarse como movimiento de las
 moléculas, es decir tiene relación con la temperatura.
 • POTENCIA representa la cantidad de energía que se
 gasta durante cierto tiempo

Control Ambiental:
Calor latente y calor sensible
 • Calor sensible: Calor que se
 ve reflejado en un cambio
 de temperatura
 • Calor latente: Calor que se
 ve reflejado en un cambio
 de estado (Evaporación
 del agua). No hay cambio
 de temperatura.

Control Ambiental: Humedad
La humedad es la cantidad de agua presente en el aire.
Se expresa como humedad relativa y humedad absoluta
 • Humedad absoluta: Cantidad de agua (Por lo general en gramos) por unidad de
 volumen de aire (Por lo general metros cúbicos)
 • Humedad relativa: Representa la porción de agua en el ambiente con respecto a la
 cantidad necesaria para que haya condensación. Se expresa en porcentaje.
En un Datacenter es importante mantener la humedad
relativa en un rango adecuado.

Control Ambiental: Condiciones
 Óptimas de temperatura y humedad
La sociedad americana de calefacción, refrigeración y aire acondicionado
(ASHRAE) recomienda los siguientes rangos de humedad y temperatura:
 • Temperatura: 18 a 27 °C
 • Humedad: 40 a 60%

• Temperaturas altas reducen la vida útil de los equipos electrónicos y baterías
• Temperaturas bajas aumentan el consumo de energía de los equipos de
enfriamiento de forma innecesaria
• Humedades altas pueden producir condensación (cortos circuitos) y
corrosión
• Humedades bajas producen descargas electrostáticas (Mal funcionamiento
de equipos electrónicos)

Control ambiental: Unidades para
medir capacidad de refrigeración

Control ambiental:
Dimensionamiento refrigeración

Control ambiental:
 Otras consideraciones para
dimensionamiento del aire acondicionado

 • Numero de personas en el área
 • Área y grosor de las paredes
 • Material de las paredes

Control ambiental:
 Aire de precisión Vs Aire de confort
 PRECISIÓN CONFORT
Diseñado para control ambiental de equipos de IT Diseñado para mantener confort de las personas
Mayor costo inicial Menor costo inicial
Menor costo a largo plazo (Mantenimiento, Eficiencia, Mayor costo a largo plazo (Mantenimiento, Eficiencia,
Falla) Falla)
Alta densidad de calor (Hasta 5 veces lo de una Densidad de calor baja
oficina)
Funcionamiento continuo (24 horas por dia) Funcionamiento intermitente (8 horas por día)
Mantiene humedad y temperatura en un rango mas Mantiene humedad y temperatura en un rango mas
pequeño amplio
Poco calor latente Mas calor latente (Se necesita aire de mayor
 capacidad)
Maneja mayor volumen de aire (500-900CFM/ton) Menor volumen de aire (350-400 CFM/ton)

Control ambiental:
 Tipos de aires acondicionados
Expansión directa: Usa algún tipo de refrigerante para
enfriar.
 • Unidad interna (Evaporador): Enfría el aire que se va a suministrar a los equipos
 • Unidad externa (Condensador): Elimina el calor al ambiente
 *La unidad externa debe estar afuera del lugar que se desea enfriar
Agua (Water chilled): Se usa agua, previamente enfriada.
 • Usa una sola unidad.
 • Necesita una fuente de agua fría.

Control ambiental: Expansión directa

Control ambiental:
Sistema enfriado por agua (Water chilled)

Control ambiental:
Pasillo frio-Pasillo caliente

Seguridad

• Detección y extinción de incendios
• Control de acceso (Dispositivos biométricos )
• Monitorear actividad humana en el Datacenter

Cableado
Bandejas para cables y accesorios para manejo de
cables
 • Reducen probabilidad de falla por error humano o sobrecalentamiento
Se deben revisar los radios de curvatura cuando se
doblan los cables.
Se deben probar los cables (Especialmente los de
comunicaciones).
La capacidad de los cables se debe disminuir un 20%
de la capacidad nominal

Administración
• Administración de incidentes
• Administración de cambios
• Administración de capacidad
• Administración de disponibilidad
• Hardware y software de monitoreo de los componentes
 del Datacenter

Eficiencia:
PUE (Power Usage Effectiveness)

 _ 
 =
 _ 

Implementación Común
 Datacenter pequeño
• Uso aire acondicionado de confort
• Esquemas no modulares ni escalables
• Mayor preocupación por el costo inicial

Qué es el Arctic Bunker?
• El Arctic Bunker es un producto que incorpora en un solo gabinete, las
 necesidades de infraestructura física básicas para el funcionamiento
 de un Datacenter.
• Se incluye:
 • UPS
 • Aire acondicionado (Control de humedad opcional)
 • Sensores
 • PDU
 • Sistema de extinción de incendios (Opcional)
 • Monitoreo

Con el Arctic Bunker se espera
 • Mayor eficiencia energética
 • Mayor velocidad de instalación
 • Menor precio de instalación
 • Administración centralizada (Todos los equipos son monitoreados y controlados por un solo sistema)
 • Trasladable (Se puede cambiar de sede de pendiendo de la necesidad)
 • Escalabilidad (Fácil crecimiento)
 • Modularidad (Se pueden agregar componentes fácilmente) (Falta por desarrollar)
 • Ahorro de espacio
 • Capacidad para redundancia
 • Todos los equipos son suministrados por el mismo proveedor
 • Menor costo de mantenimiento
 • Evita ingreso de plagas (Ratones, insectos)
 • Usa un tipo de refrigerante que no daña el medio ambiente (R410A)

CONTROL ENERGIA

CONTROL AMBIENTAL

AIRE
 FRESCO
 CALOR

 ARTICK BUNKER
 UPS AIRE ACONDICIONADO

 ENERGIA
 ENERGIA PDU
 ELECTRICA
ELECTRICA REGULADA
 ESPACIO EN RACK 42U CON SOPORTE
 BATERIAS SENSORES

A
 B
 C
 Tierra
Neutro • Aislamiento térmico
 • Tamaño adecuado para
 flujo de aire
 • Seguridad para
 Espacio para
 CONVENCIONES equipos de
 computo
 Ubicación posterior
 en el rack manipulación y robos
 Cable electrico • Display frontal con toda
 Ventiladores la información
 Tubería de cobre • Sensores de
 Breaker temperatura, presencia
 de agua, presencia de
 humo, Apertura de

 2,03
 puerta.
 • Acople con los aires IN
 ROW
 • Apertura de emergencia
 por perdida de
 0,30 0,60
 alimentación
 UNIDAD AIRE RACK 42U
 CONDESADORA ACONDICIONADO
 Parte posterior
 Del equipo

 UPS 6KVA

Presentaciones ArcticBunker
• UPS
 • 3 KVA
 • 6KVA
• Aire
 • 3,5Kw Split in-rack
 • 3,5Kw All-in-one in row
 • 7Kw in-row
• PDU
 • Básica
 • Inteligente

TAMAÑO EN
 MODELO IMAGEN POTENCIA
 U
 UPO11-1RT AX 1KVA 2U

 UPO11-2RT AX 2KVA 2U

 UPO11-3RT AX 3KVA 2U
 BANCO DE BATERIAS
UPO11-3BC12-9RT 2U
 ADICIONAL TIPO RACK

 UPO22-6RT AX 6KVA 9U

 UPO22-10RT AX 10KVA 9U

 UPO22-15RT AX 15KVA

 UPO22-20RT AX 20KVA

MODELO IMAGEN POTENCIA TECNOLOGIA

 IN RACK
ARTIC 3.5 3.5 KW De precisión
 Por expansión directa

 ALL IN ONE o
 AUTOCONTENIDO
ARTIC 3.5 3.5KW IN ROW
 De precisión
 Por expansión directa

 IN ROW
 ARTIC 7 7KW De precisión
 Por expansión directa

PDU
 CABLES DE
 NEUTRO
 CALIBRE
 10AWG

 TARJETA FASE 1
 R1A

 R1B BREAKER
 TERMOMAGNETICO
 R1C 32A
 R1D

 R1E
 RELES DE
 R1F
 CONTROL X
 R1G FASE
 16A
 R1H 250Vac
 Cable de fase

 Cable de tierra
 calibre 12 AWG
 calibre 14 AWG

 calibre 10 AWG
 Cable de neutro

 Cable de control e
instrumentación 24 AWG
 CABLES DE
 FASE
 CALIBRE
 TARJETA FASE 2 14AWG
 R2A

 R2B

 R2C

 R2D
 13

 Relé 16A

corriente
Sensor de

 R2E
 Toma IEC 320-

 Chasis del PDU

 R2F

 R2G

 R2H

 TARJETA FASE 3
 R3A
 Interruptor

 R3B

 R3C
 termomagnetico 32A

 R3D

 R3E

 R3F

 R3G

 R3H

 MICRO
 CONTROLADOR

 P
 Display a color

SISTEMA TRADICIONAL VS
 ARCTIC

DISPLAY

SISTEMA
 DE
CONTROL
 PCB CONTROL SENSORES

 ARCTIC
BUNKER UPS AIRE
 PDU
 ACONDICIONADO

UPS UPS_SETTINGS UPS_GRAPHICS UPS_INFO
 SPLASH(0) Home(1)
 (3) (4) (5) (6)

 AIR AIR_SENSORS AIR_SETTINGS AIR_GRAPHICS AIR_INFO
 (7) (8) (9) (10) (11)

 BATT BATT_ACTIONS BATT_SETTINGS BATT_GRAPHICS BATT_INFO
 (12) (13) (14) (15) (16)

 PDU PDU_INFO
 PDU_OUTLETS PDU_SETTINGS PDU_GRAPHICS
 (17) (27)

NAVEGACION
 EN EL
 PDU_OUTLET_A PDU_SETTINGS_A PDU_GRAPHICS_A
 (18) (21) (24)

 PDU_GRAPHICS_B

 ARCTIC
 PDU_OUTLET_B PDU_SETTINGS_B
 (19) (22) (25)

 PDU_GRAPHICS_C

 BUNKER
 PDU_OUTLET_C PDU_SETTINGS_C
 (20) (23) (26)
 GENERAL_SETTINGS
 (28)

 HISTORY
 (29)

 SYSTEM INFO
 (30)

NAVEGACION
 EN EL
 ARCTIC
 BUNKER

PANTALLA PRINCIPAL

PANTALLA DE UPS

PANTALLA DE AIRE ACONDICIONADO

PANTALLA DE PDU

PANTALLA DE CONTROL PDU

UNIDADES DE
POTENCIA RACKS AIRE UPS PDU
 RACK

 TOTAL: 42U 24 SALIDAS
 1 3.5KW IN RACK 3KVA TIPO RACK
 DISPONIBLES: INTELIGENTE
 3.5KW
 TOTAL: 42U 24 SALIDAS
 1 3.5KW IN RACK 3KVA TIPO RACK
 DISPONIBLES: INTELIGENTE
 TOTAL: 84U 48 SALIDAS
 6KVA TIPO RACK
 DISPONIBLES: INTELIGENTES
 7KW 2 7KW IN RACK
 TOTAL: 84U 48 SALIDAS
 10 KVA TIPO RACK
 DISPONIBLES: INTELIGENTES
 TOTAL: 126U 72 SALIDAS
 2 UPS DE 10KVA (UNA POR RACK) TIPO RACK
 DISPONIBLES: INTELIGENTES
 14KW 3 2 AIRES 7KW IN RACK
 TOTAL: 126U 72 SALIDAS
 1 UPS DE 20KVA TIPO RACK
 DISPONIBLES: INTELIGENTES
 TOTAL:168 U 96 SALIDAS
 2 UPS DE 10KVA TIPO RACK
 DISPONIBLES: INTELIGENTES
 21KW 4 3 AIRES 7KW IN RACK
 TOTAL:168U 96 SALIDAS
 1 UPS DE 20KVA TIPO RACK
 DISPONIBLES: INTELIGENTES
 TOTAL:252U 144 SALIDAS
 3 UPS DE 10KVA TIPO RACK
 DISPONIBLES: INTELIGENTES
 30KW 6 4 AIRES 7KW IN RACK
 TOTAL:252U 144 SALIDAS
 1 UPS DE 30KVA EXTERNA
 DISPONIBLES: INTELIGENTES
 TOTAL:336U 192 SALIDAS
 45KW 8 6 AIRES 7KW IN RACK 1 UPS DE 50KVA EXTERNA
 DISPONIBLES: INTELIGENTES

SOLUCIÓN DE 3.5KW IN RACK
 ARTICK A
 B
 C

 BUNKER Tierra
 Neutro

 CONVENCIONES SENSORES
 Ubicación posterior
 en el rack

 Cable electrico

 Tubería de cobre Display
 Breaker

 Puerta
 principal

 2,03
 PDU

 AIRE

 0,60

 UNIDAD Puerta de RACK 42U
 CONDESADORA AIRE 3KW
 emergencia UPS 3KVA

SOLUCIÓN DE 3.5KW IN RACK ELECTRONICA DE
 CONTROL Y
 MONITOREO
 SENSORES DE
 HUMO

 PDU DE
 DISTRUBUCIÓN
 ELECTRICA

 AIRE
PRESENTACIÓN PRESENTACIÓN ACONDICIONADO IN
 EXTERNA INTERNA RACK 3.5KW

SOLUCIÓN DE 3.5KW ALL IN ONE
 A
 B
 C
 Tierra
 Neutro

 Espacio para
 CONVENCIONES equipos de
 computo
 Ubicación posterior
 en el rack

 Cable electrico

 Ventiladores

 Tubería de cobre

 Breaker
 2,03

 AIRE
 ACONDICION RACK DE 42U:
 ADO • 1 UPS 3KVA
 3.5KW • 2 PDU
 0,30 0,60 • 24OUTLETS
 UNIDAD AIRE RACK 42U
 CONDESADORA ACONDICIONADO
 Parte posterior
 Del equipo

 UPS 6KVA

SOLUCIÓN DE 7KW IN ROW

Solución de UPS independiente
Por cada RACK
Solución de UPS para toda la solución

 RACK DE 42U:
 RACK DE 42U:
 • 1 UPS 10KVA
 • 2 PDU
 • 2 PDU
 • 24OUTLETS
 • 24OUTLETS

 RACK DE 42U: RACK DE 42U:
 • 1 UPS 3KVA • 1 UPS 3KVA
 • 1 PDU • 2 PDU
 • 24OUTLETS AIRE ACONDICIONADO • 24OUTLETS
 3.5KW

MINIDATACENTER

La idea de los mini datacenters CDP, es utilizar los aires tipo IN ROW y generar un pasillo frio aislado como se muestra en
la imagen (B), en donde el aire caliente generado por los equipos de computo es enviado hacia atrás para ser manejado
por otro tipo de aire.

SISTEMA DE MONITOREO

http://190.84.240.71/jquery.ajaxZoom_ver_4.3.20/examples/arcticBunker/arcticBunker.php

SISTEMA DE MONITOREO
 • Sistema multiplataforma
 (cualquier sistema
 operativo, cualquier
 dispositivo que soporte
 navegador).
 • No invasivo a la red.
 • Tecnología en la nube
 • Aplicaciones para móviles
 • Notificaciones por correo,
 SMS, y escritorio
 • Publicación de
 WebService para el
 consumo de los clientes.

http://190.84.240.71/jquery.ajaxZoom_ver_4.3.20/examples/arcticBunker/arcticBunker3KWAllInOne.php

Referencias
• Calculo de los requisitos totales de refrigeración para centros de
 datos. Neil Rasmussen. APC White papper 25. Disponible en inglés en
 http://www.apc.com/salestools/NRAN-5TE6HE/NRAN-
 5TE6HE_R3_EN.pdf. Consultado en noviembre de 2016
• Precision versus Comfort Cooling: Choosing a Cooling system to
 Support Bussines-Critical IT environments. Emerson White papper.
 Disponible en:
 http://www.emersonnetworkpower.com/documentation/en-
 us/brands/liebert/documents/white%20papers/data-center-
 cooling_24644-r09-10.pdf Consultado en noviembre de 2016
• Data Center Handbook. Hwaiyu Geng. Wiley. 2015.

Referencias
• Data Center. Disponible en https://en.wikipedia.org/wiki/Data_center.
 Consultado en noviembre de 2016
• Datacenter Physical infrastructure: Optimizing Business Value. Wendy
 Torrel. Shneider Electric White papper 117. Disponible en
 http://www.apc.com/salestools/VAVR-5X4MCQ/VAVR-
 5X4MCQ_R1_EN.pdf. Consultado en noviembre de 2016
• The Eaton Rack and Enclosures Fundamentals Handbook. Disponible
 en http://switchon.eaton.com/power-essentials/handbook-
 guides/order-rackenclosure. Consultado en noviembre de 2016

Referencias
• Physical Security In Mission Critical Facilities. Suzanne Niles. APC
 White papper 82. Disponible en
 http://www.apcdistributors.com/white-
 papers/Security%20and%20Fire%20Protection/WP-
 82%20Physical%20Security%20in%20Mission%20Critical%20Facilities.
 pdf . Consultado en noviembre de 2016.

• Mitigating Fire Risks In Mission Critical Facilities. Victor Avelar.
 Shneider Electric White papper 83. Disponible en
 http://www.apc.com/salestools/SADE-5TNRPF/SADE-
 5TNRPF_R2_EN.pdf. Consultado en noviembre de 2016