Entre enero y abril de 2024, dos terremotos de 7,6 y 7,2 en la escala de Richter azotaron el este de Asia, causando miles de millones de dólares en daños y provocando la muerte de cientos de personas.
A pesar de la destrucción generalizada en Japón y Taiwán, donde se produjeron los terremotos, una cosa permaneció relativamente intacta en ambos países: sus fábricas de chips.
Esto se debe a que, aunque las fábricas están situadas en zonas propensas a actividad sísmica de nivel 4 y 5, muchas de ellas se han construido con suficiente integridad estructural para soportar tales desastres naturales.
Diseño de centros de datos resilientes
Si bien algunas técnicas de diseño y construcción vienen como estándar, Mauro Leuce, jefe global de diseño e ingeniería de Colt Data Center Services, dice que las diferentes regiones tienden a adoptar diferentes enfoques cuando se trata del fortalecimiento sísmico.
En Japón, donde se encuentran los centros de datos de Colt, el aislamiento de base es la técnica preferida, debido a la intensidad de la energía generada por las fallas sobre las que se asienta el país.
Utilizado por primera vez por Colt DCS en 2011, el aislamiento de base implica colocar cojinetes flexibles o almohadillas hechas de capas de caucho y plomo entre los cimientos del edificio y la estructura. Si se produjera un terremoto, los aisladores de base absorberían la mayor parte del impacto y, por lo tanto, reducirían el balanceo y las sacudidas del centro de datos.
Todos los centros de datos de Colt están diseñados actualmente con aislamiento de base como estándar. Leuce señala que, si bien se trata de una técnica ampliamente utilizada en Japón, en los EE.UU. es una innovación más reciente. En comparación, en Europa, donde la actividad sísmica es mucho más rara, los proveedores de centros de datos prefieren la denominada técnica de amarre.
“Desde una perspectiva de costos, probablemente sea más fácil aislar la estructura para que flote sobre la tierra mientras todo lo demás se mueve, en lugar de lo que generalmente se hace en edificios comerciales o residenciales, donde se intenta restringir los sistemas, como tuberías, cables eléctricos, transformadores, generadores, cualquier otra cosa”, dice.
“Dar vueltas y tratar de fijar las cosas lo más fuertemente posible contra las paredes cuesta más y requiere mucho más tiempo que simplemente empezar con un diseño que se pueda aislar del suelo”.
Leuce explica que cuando Colt DCS diseña el diseño de un centro de datos, se asegura de que las partes más críticas, como las salas de datos, las salas eléctricas y otras salas auxiliares necesarias para la continuidad del negocio, se coloquen sobre la base de aislamiento. Otros elementos, como los generadores, que a menudo están diseñados para resistir un terremoto, se pueden colocar directamente sobre el suelo.
Adicionalmente opina que también es importante asegurarse de no tener nada pesado suspendido sobre los servidores en caso de que se desprendan durante un terremoto y terminen aplastándolos.
Una última técnica empleada por Colt DCS es el uso de amortiguadores, dispositivos hidráulicos que disipan la energía cinética de los eventos sísmicos y amortiguan el impacto entre estructuras.
Después de haber implementado previamente amortiguadores de plomo en su primer centro de datos en Inzai, Japón, Colt ha ido un paso más allá en su instalación más reciente en Keihanna, Japón, donde utiliza una combinación de un amortiguador de aceite hecho de caucho laminado naturalmente más un sistema de péndulo de fricción, un tipo de aislamiento de base que le permite amortiguar tanto vertical como horizontalmente.
“La razón por la que mezclamos el péndulo de fricción con el amortiguador de aceite es porque con el amortiguador de aceite, en realidad se puede controlar la frecuencia de la pulsación armónica del edificio, dependiendo de la viscosidad del aceite, mientras que el péndulo de fricción hace el trabajo de amortiguar la energía en ambas direcciones, por lo que se combinan ambas tecnologías”, explica Leuce.
Como resultado de tener un aislamiento de base implementado, cuando el terremoto de Tohoku de magnitud 9,1 golpeó Japón en marzo de 2011, todo el centro de datos de Colt solo se movió 10 cm.
Este suele ser también el caso cuando se trata de garantizar la integridad estructural de los centros de datos, un número significativo de los cuales están situados en la costa oeste de Estados Unidos y en el este de Asia, donde una gran cantidad de tierra cubre fallas y, como tal, el riesgo de terremoto es bastante significativo.
Según Ibbi Almufti, director de riesgos y resiliencia de la consultora de ingeniería Arup, la actividad sísmica es uno de los fenómenos naturales contra los que resulta más difícil protegerse. Por ello, prefiere utilizar términos como "resiliencia" o "fortalecimiento" en lugar de "protección" cuando habla de estas técnicas de construcción.
El fabricante de chips TSMC describe algunas de estas técnicas en su sitio web, donde tiene una página que describe lo que llama “metodologías antisísmicas pioneras”.
Tras el terremoto de magnitud 7,3 de Chi-Chi ocurrido en 1999 en Taiwán, la empresa implementó una serie de planes de gestión de protección contra terremotos que superan los requisitos legales del gobierno taiwanés.
Estas incluyen agregar anclaje sísmico a todos los equipos e instalaciones, instalar pilotes flotantes en nuevas fábricas en el Parque Científico de Tainan para disminuir la amplitud sísmica en un 25 por ciento y designar 180 guardias de protección contra terremotos que estén completamente capacitados con conocimientos y prácticas sísmicas.
Como resultado, después de la ronda más reciente de terremotos, TSMC no reportó daños importantes a los equipos en ninguna de las instalaciones.
Almufti, con sede en California, trabaja con muchos proveedores de centros de datos y a menudo se involucra en el proceso desde el principio, cuando las empresas todavía están pensando en qué sitios construir.
Él explica que uno de los mayores impulsores de la selección del sitio actualmente es la disponibilidad de energía, pero los proveedores de centros de datos a menudo ya están muy informados sobre los riesgos potenciales cuando se acercan a él para consultar sobre proyectos, enumerando cosas que no necesariamente había considerado, como la posibilidad de que un descarrilamiento de tren afecte una instalación construida en las proximidades de las vías del tren, o un derrame de gas tóxico.
Por otro lado, Almufti dice que algunos proveedores creen que una instalación construida para cumplir con los códigos de construcción locales tendrá automáticamente el nivel de resistencia sísmica que requiere el sitio. Sin embargo, explica que este no es el caso, ya que los códigos de construcción a menudo solo están diseñados para proteger las vidas de los ocupantes del edificio.
Todavía hay algunas ocasiones en las que, por decirlo de algún modo, estas consideraciones se pasan por alto. El reforzamiento sísmico retroactivo de edificios es otro servicio que Almufti consulta y, en este momento, está ayudando a un proveedor de centros de datos que, sin saberlo, construyó sus instalaciones sobre una falla y ahora está tratando de minimizar cualquier daño potencial que pudiera sufrir la estructura en el futuro.
“La mayoría de las veces, son bastante inteligentes al respecto”, afirma. “Nunca construirías a sabiendas en ese tipo de zonas”.
Para ayudar aún más a los clientes menos experimentados, Almufti también ha ayudado a desarrollar lo que se conoce como las directrices de la Iniciativa de diseño de ingeniería basada en la resiliencia (REDi), un marco para desarrollar resiliencia que ofrece niveles de calificación Plata, Oro y Platino.
Creado para ayudar a los propietarios, arquitectos e ingenieros a implementar un “diseño basado en la resiliencia”, según su sitio web, el Sistema de Clasificación REDi proporciona “criterios de diseño y planificación para permitir a los propietarios reanudar las operaciones comerciales y proporcionar condiciones habitables rápidamente después de un desastre”, como terremotos, tormentas extremas e inundaciones.
Poniendo los racks a prueba
Está muy bien asegurarse de incluir sistemas de aislamiento de base, amortiguadores de última generación y que no haya tuberías pesadas suspendidas precariamente sobre sus servidores, pero ¿cómo sabe si eso es suficiente para proteger su centro de datos en caso de que se produzca un terremoto?
Cuando Nueva York fue tomada por sorpresa por un terremoto de magnitud 4,8 en abril, el ingeniero de IBM PJ Catalano bromeó en X, anteriormente Twitter: “¡Me complace informar que los 200 mainframes en Poughkeepsie, Nueva York, han pasado con éxito esta prueba de terremoto GRATUITA!”
En declaraciones a DCD después del terremoto, Catalano explica que para garantizar que sus mainframes sobrevivan cuando ocurra un desastre, se ha diseñado un enfoque de pruebas de varias fases al que se somete todo el hardware que se dirige a las instalaciones antes de ser instalado.
“Comenzamos con la simulación por ordenador, así que antes de construir nada, tenemos modelos que sometemos a simulación para evaluar qué materiales necesitan refuerzo y distribución del peso”, explica. “A partir de ahí, pasamos a una segunda fase de creación de prototipos para poder probar los materiales reales en el mundo real”.
Una vez que se han completado esas etapas, IBM lleva a cabo pruebas de vibración operativa y en mesa vibratoria. Las pruebas de vibración operativa tienen como objetivo garantizar que el bastidor y sus componentes seguirán funcionando en situaciones más parecidas a las que se dan en una línea de tren de alta velocidad o en una autopista muy transitada cerca de un centro de datos.
También hay una prueba de envío en la que IBM simula que sus racks están en la parte trasera de “un camión de 18 ruedas que vuela por la autopista a 100 km por hora” porque, como señala Catalano, “si no puede soportar eso, entonces un terremoto está fuera del alcance”.
Finalmente llega la prueba de terremoto, donde IBM prueba el refuerzo y el kit de terremoto que vende como un extra adicional a los clientes que operan en áreas con actividad sísmica significativa.
“Siempre que diseñamos, construimos y enviamos un mainframe de nueva generación, como el z16, pasamos por todo este conjunto de pruebas”, afirma Catalano. “Generalmente lo hacemos una vez para cada lanzamiento de hardware para asegurarnos de que la carcasa, los chasis y todos los componentes que se lanzaron pasen por este conjunto de pruebas al menos una vez”.
IBM también busca la certificación de laboratorios independientes para darle credibilidad adicional y demostrar a sus clientes que el sistema funciona como debería.
El cambio climático es la nueva frontera de la resiliencia
Si bien la actividad sísmica sigue siendo uno de los principales desastres contra los cuales las organizaciones quieren proteger su infraestructura crítica, Almufti opina que el clima extremo que se está experimentando como resultado del cambio climático está trayendo consigo toda una serie de nuevos desafíos de resiliencia.
Si bien los proveedores de centros de datos con sede en el Reino Unido probablemente no tengan la protección sísmica cerca de la cima de sus listas de tareas de construcción, cuando el país fue golpeado por una ola de calor récord en el verano de 2022, Google, Oracle y Guy's and St Thomas' NHS Foundation Trust, con sede en Londres, experimentaron cortes en sus centros de datos cuando las temperaturas se dispararon a un récord de 40 °C.
Almufti dice que las inundaciones son el desastre natural contra el que hay que protegerse más intuitivamente, ya que solo hay que levantar los cimientos o colocar estanques de retención o drenaje pluvial. También ayuda a los operadores a predecir cómo las futuras olas de calor o temperaturas extremas podrían afectar a sus sistemas mecánicos, lo que permite tenerlo en cuenta en cualquier plan de construcción.
Además, como la mayoría de los centros de datos están construidos con hormigón prefabricado o paredes prefabricadas que contienen muy pocas aberturas, son bastante resistentes a la mayoría de los vientos fuertes. Sin embargo, Almufti explica que, a menos que se construya un búnker de hormigón (algo que, según él, es posible pero muy costoso), es muy difícil protegerse contra otro fenómeno meteorológico común en Estados Unidos: los tornados.
“Cada [técnica] tiene sus matices, y lo ideal es intentar encontrar sinergias entre las medidas para que sean beneficiosas”, afirma.
Pero, para terminar donde empezamos, Almufti reitera su afirmación inicial de que el sismo sigue siendo el peligro más difícil contra el cual protegerse.
“En el campo de la sísmica, hay que centrarse en las entrañas de la estructura, así como en los elementos no estructurales y la envoltura”, afirma. “Por eso estoy tan entusiasmado con ella. También me encantan las otras cosas, pero la sísmica es realmente el proceso más riguroso desde el punto de vista académico por el que se pasa”.