Los fallos en los sistemas de refrigeración de los centros de datos pueden provocar sobrecalentamiento, daños en los equipos y tiempos de inactividad. Las simulaciones físicas avanzadas son fundamentales para evitarlo: dan forma al diseño del sistema, mitigan los riesgos, mejoran la eficiencia energética y ayudan a determinar las prácticas operativas.
En un mundo cada vez más dependiente de Big Data, la capacidad operativa y el servicio continuo de los centros de datos son cruciales. Existen requisitos estrictos para garantizar que se mantiene la integridad operativa incluso en situaciones de fallo (según los estándares Tier III o IV del Uptime Institute). Convencionalmente, esta resiliencia se consigue mediante redundancia con la capacidad suficiente, asimismo mediante las fuentes de alimentación de reserva (SAI y Generador). Sin embargo, este enfoque puede fallar a la hora de analizar y abordar riesgos operativos como la compleja dinámica de fluido de los sistemas de refrigeración, el flujo de aire interno en las salas IT, los patrones climáticos externos y sucesos transitorios como la pérdida y el restablecimiento del suministro eléctrico.
Por todo ello, las simulaciones CFD avanzadas son fundamentales. Si un sistema de refrigeración falla o funciona por debajo de su capacidad debido a cualquiera de estos riesgos, aunque sea durante un breve periodo de tiempo, puede provocar sobrecalentamiento, daños en los equipos y un posible tiempo de inactividad superior al permitido.
En Deerns utilizamos simulaciones CFD avanzadas para llevar el diseño de los centros de datos más allá de la redundancia convencional, modelando comportamientos dinámicos en el entorno de las instalaciones. Técnicas como la dinámica de fluidos computacional (CFD) y las simulaciones de dinámica de fluido unidimensionales (1D) nos proporcionan información crítica que se utiliza para optimizar el diseño y el funcionamiento de los centros de datos. Además, los modelos energéticos y térmicos dinámicos pueden proporcionar una comprensión holística de la respuesta térmica y la demanda energética de los centros de datos en función de los distintos patrones climáticos y de uso.
Aprovechar la dinámica de fluidos computacional (CFD)
La dinámica de fluidos computacional (CFD) ayuda al equipo de Deerns a analizar y comprender los problemas relacionados con el flujo de fluidos, incluidos el aire y el agua. La utilizamos para simular el flujo de aire y la transferencia de calor en distintos espacios críticos. Esto nos permite comprender en detalle cómo funcionarán los sistemas de refrigeración en distintas condiciones, como la variación de las cargas de los equipos y el funcionamiento de las unidades de refrigeración (por ejemplo, en modo “normal” y “en fallo”).
Las simulaciones también nos ayudan a recomendar la ubicación de los equipos en el mismo centro de datos, así como establecer criterios de operaciones eficientes durante periodos de bajas cargas IT. Al modelizar el movimiento del aire y la transferencia de calor/frío dentro de las salas IT, y su interacción con los equipos activos, podemos identificar posibles puntos calientes y sugerir soluciones de mitigación.
Simulación transitoria con modelos de termofluidos unidimensionales
La modelización de flujo de fluidos en 1D es otra potente herramienta que utilizamos en el diseño de centros de datos y el análisis de operaciones. A diferencia del análisis tridimensional de la CFD, el modelado 1D se basa en las interacciones de termofluidos entre nodos que se utilizan para representar equipos, componentes y espacios. Esto permite tiempos de simulación más rápidos en comparación con los modelos CFD típicos, lo que hace posible modelar el comportamiento dinámico de grandes sistemas de fluidos a lo largo del tiempo, capturando los efectos de los eventos transitorios y las interacciones de todo el sistema. Por ejemplo, la modelización 1D puede utilizarse para analizar todo el sistema de agua fría de un edificio de centros de datos y su efecto en la refrigeración de salas IT.
Las simulaciones 1D ayudan a predecir el comportamiento de los sistemas de refrigeración en situaciones transitorias, como la pérdida o restablecimiento del suministro eléctrico, fallos en los equipos o cambios repentinos en la carga, y a comprender su efecto en las operaciones. Podemos predecir cómo responderá un sistema de refrigeración a lo largo del tiempo, incluida la rapidez con que subirán las temperaturas en caso de fallo o cambio de carga, y cuánto tardarán en volver a niveles seguros una vez restablecida la capacidad adecuada. Nuestros diseñadores lo utilizan para mitigar los riesgos de diseño y ayudar a los operadores de centros de datos a mitigar los riesgos.
Un ejemplo clásico es el uso de modelos 1D para analizar un escenario de pérdida/restablecimiento de suministro eléctrico. La modelización puede revelar durante cuánto tiempo el sistema de refrigeración puede mantener temperaturas seguras sin suministro eléctrico y con qué rapidez pueden recuperarse una vez restablecido el suministro. Esto es esencial para garantizar que un centro de datos pueda soportar perturbaciones eléctricas sin riesgo de sobrecalentamiento de los equipos ni tiempos de inactividad.
Modelización térmica y energética dinámica
Esta herramienta toma los cálculos energéticos y térmicos básicos y los aplica en un entorno dinámico para contabilizar los cambios en las condiciones de entrada que se producen mediante variación de las condiciones meteorológicas, los patrones de ocupación, temperatura, humedad o los puntos de ajuste de la ventilación.
Este enfoque, junto con la flexibilidad de establecer parámetros de rendimiento para las cargas y la eficiencia de los sistemas MEP, crea una potente herramienta para predecir el rendimiento térmico y el consumo energético de un Data Center. Además, cuando se combina con la importación de datos históricos sobre el rendimiento energético del edificio ya operativo, este enfoque puede utilizarse para ayudar a comprender el rendimiento y las implicaciones financieras de cambiar las estrategias operativas. Todo ello puede ayudar a reducir el consumo y los costes energéticos del edificio, aumentar la eficiencia y reducir las emisiones de CO2.
Donde aprovechamos la modelización avanzada
Las técnicas avanzadas de simulación física de edificios, como la CFD, 1D y el modelado energético/térmico, son esenciales para comprender, optimizar y demostrar la solidez del diseño y el rendimiento operativo óptimo de los centros de datos.
Con estas herramientas, nuestros ingenieros pueden ver más allá de las estrategias de redundancia tradicionales y comprender mejor todos los factores que influyen en el rendimiento operativo de los centros de datos, lo que nos ayuda a colaborar con los operadores de centros de datos para prepararnos ante acontecimientos esperados e inesperados y ofrecer una verdadera resiliencia operativa.
El futuro es la simulación
Gracias a los increíbles avances logrados en las últimas décadas en el campo de la computación de alto rendimiento y el software que la sustenta, ahora es posible obtener más información y capacidad de predicción sobre el rendimiento de los Data Centers. Deerns sigue ampliando los límites de lo posible con la investigación en áreas como el uso de modelos basados en Inteligencia Artificial e innovaciones similares para aportar el máximo valor a los clientes.