Un correcto comportamiento del aire en el centro de datos puede sentar las bases para conseguir obtener una mayor eficiencia energética en el centro de datos, como trato demostrar a continuación. El gráfico número uno (a la derecha) indica las principales cuestiones con respecto al comportamiento (performance) del aire en una sala de cómputos entre las manejadoras de aire (CRAH: Computer Room Air Handling units) y los equipos de Tecnología Informática (IT:Information Technology).


Flujo de Presión Negativa (NP): Esto se debe a las altas velocidades (efecto Venturi) debajo del piso elevado donde el aire de la sala es aspirada nuevamente al pleno. Varía con el cuadrado de la velocidad. Esto típicamente ocurre en las rejillas de piso cercanas a las manejadoras.

Aunque el flujo de presión negativa no es tan común, las velocidades altas localizadas debajo del piso sí lo son, las cuales reducen la presión estática, lo que hará que las rejillas del piso norindan, por lo tanto no habrá suficiente frio en esa zona. Esto puede verificarse fácilmente, viendo la altura a la cual puede “flotar” una hoja de papel por arriba o ser succionada por la rejilla de piso.

Mientras que esto acarrea un problema para los racks mal ubicados, no afecta demasiado el balance general del aire, y por lo tanto es indicado en la figura de arriba con un bajo caudal (proporcional al ancho de las líneas). La única forma de reducir presiones dinámicas altas es reduciendo las velocidades del aire (menor caudal, redistribución de flujos, deflectores, eliminación de restricciones - ej. bandejas de cables).

Flujo de Bypass (BP): Es el aire enfriado que regresa a las manejadoras sin haber llegado a los equipos de TI. Mucho aire de Bypass significa que habrá menos aire para enfriar los equipos de TI. El aire de Bypass normalmente viene de las rejillas de piso que no están enfrente de los servidores (ej. En el pasillo caliente), perforaciones de piso para cables sin sellar (en la parte de atrás de los racks), y huecos en el piso elevado (parte inferior de racks, PDUs). Las soluciones simples son ubicar las rejillas de piso donde sean necesarias (enfrente de los servidores) y cerrar los huecos en el piso. Algunas veces, se ubican rejillas de piso del lado de la descarga de los servidores, ya que este aire está entrando en otro servidor. Sin embargo, este problema se resuelve mejor evitando que este aire caliente entre a otro servidor (barrera, re-ubicación).

Flujo de Recirculación (R): Es cuando el aire de descarga es aspirado nuevamente por los equipos de TI, debido a que hay una carencia de aire suministrado a ellos (debido a baja presión estática o bypass de aire).

El flujo de recirculación ocurre dentro de los racks (particularmente si no hay paneles de bloqueo) y por encima de los racks y por el costado de la fila de racks. Esto se resuelve normalmente instalando paneles de bloqueo, eliminando puertas frontales de vidrio (y otras restricciones) del rack y asegurando que suficiente aire enfriado es suministrado a la entrada de los equipos de TI. Los índices de performance del aire están basados en cuatro temperaturas promedio ponderadas que son características de cada sala de cómputos.

• Tci Temperatura climatizadoras (CRAH in) entrada (ejemplo 22ºC)
• Tco Temperatura climatizadoras (CRAH out) salida (ejemplo 17ºC)
• Tii Temperatura equipos TI (IT in) entrada (ejemplo 21ºC)
• Tio Temperatura equipos TI (IT out) salida (ejemplo 27ºC)

Al considerar que las cargas de climatizadoras y TI sean iguales, despreciando el flujo de presión negativa y trabajando con ecuaciones de masa y energía, se desarrollan las siguientes ecuaciones:

Performance de Caudales, también igual a 1-BP:

Performance Térmica, también igual a 1-R:

Disponibilidad de Aire, relación de caudales de manejadoras y TI:

Hay un punto característico por cada sala de cómputos. Para los valores dados arriba como ejemplo de temperaturas ponderadas, se deducen los siguientes índices de performance del aire:

• Performance de Caudales (1-BP) = 0.50
• Performance Térmica (1-R) = 0.6
• Disponibilidad de Aire = 0.6 / 0.50 = 1.20

Este punto característico es representado en la figura número 2:


Una aplicación útil del índice de Performance de Fluido es para calcular la cantidad de la carga de las manejadoras que es suministrado por la distribución de aire a los equipos de TI.

Al multiplicar la carga de las manejadoras en operación por la Performance de Fluido, nos provee la carga entregada a los equipos de TI. Una falta de suministro resultará en degradación de condiciones. Por ejemplo, en el caso del calentamiento del aire suministrado por flujo de recirculación. Así, con 1200kW de manejadoras operando en un centro de cómputos diseñado para 1000kW de carga de IT, el cual opera al 80% de capacidad, con una Performance de Fluido de 0.5, solamente podrá suministrar 1200kW * 0.5 = 600kW de carga a los equipos de TI (que requerían 800kW), la cual claramente no alcanza. Por lo tanto, los ventiladores de los equipos de TI tomarán más aire haciendo recircular (R) lo faltante de la expulsión de los equipos de TI. Esta información valiosa puede ser obtenida y procesada en obra en cuestión de horas. Es más, los siguientes gráficos provienen de las mismas lecturas en obra.

Rango de temperaturas

El diagrama número tres muestra las temperaturas de aire entrante a una muestra representativa de equipos de TI, las cuales han sido ordenadas de menor a mayor para indicar la cantidad de servidores que cumplen con los rangos de temperatura recomendados y permitidos por ASHRAE.

Sabiendo qué servidores tienen altas temperaturas, es posible resolver estas zonas calientes en forma local, suministrando más aire frío (reducir altas presiones dinámicas y caudal de bypass) y resolviendo las cuestiones de recirculación. Igualmente útil es la información sobre cómo están funcionando las manejadoras de aire.

El gráfico número cuatro de diferencias de temperatura del aire (entrada-salida) muestra una manejadora en modo de calefacción y otro grupo en sobrecarga (delta T alto).

Contención de pasillo frío

Para trabajos de reconversión, se están volviendo muy populares las soluciones de contención del pasillo frio (de ser posible). Ver la imagen número cinco. Esto resuelve los problemas de alta presión dinámica y de recirculación. Habrá una cierta cantidad de bypass, pero sin embargo son posibles ahorros muy importantes de los ventiladores de las manejadoras.

Con la recirculación resuelta, la temperatura de suministro de las manejadoras será la misma que la que reciben los equipos de TI. Por lo tanto, será posible incrementar los puntos de consigna sin tener zonas calientes, para lograr ahorros en la energía de refrigeración e incrementar las oportunidades para más horas de free cooling.

La gestión de la performance del aire no ahorra energía por sí misma, no hasta que se reduzcan las velocidades de los ventiladores de las manejadoras y se incrementen los puntos de consigna de refrigeración. También es el método más rentable para lograr resultados efectivos. Por lo tanto, la gestión de la performance del aire es el “facilitador” del ahorro energético.