Fiabilidad del centro de datos modular: llevar el nivel al E-House

En los proyectos modulares de centros de datos de IA, los E-House, los módulos de cómputo y los equipos de refrigeración se fabrican por separado y se ensamblan en el emplazamiento. Llevar el montaje y el cableado a fábrica reduce el trabajo en obra, pero también adelanta muchas decisiones sobre fiabilidad. La alimentación que mantiene los servidores operativos durante el mantenimiento de una vía y el recorrido que evacúa el calor de los racks al aislar un ramal de refrigeración suelen quedar definidos antes de que los módulos salgan de fábrica.

En los E-House de distribución que ETENZ fabrica para centros de cómputo modulares en mercados internacionales, las entradas de cables, la puesta a tierra, las bandejas, los pasos sellados y las interfaces de climatización se preparan en fábrica. Los módulos se despachan por lotes y llegan listos para su instalación y conexión. Si el fabricante recibe los escenarios de mantenimiento durante el diseño, puede incorporar los puntos de aislamiento y los espacios de acceso desde el principio, con menos modificaciones de cables y tuberías en obra.

La interrupción puede estar aguas abajo de los equipos redundantes

Dos sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS), con capacidad de reserva y bypass de mantenimiento suficientes, pueden permitir que uno siga alimentando la carga cuando el otro se retira. Si ambas salidas se conectan a la misma sección de barras, desenergizarla para mantenimiento deja sin tensión los equipos aguas abajo. Algo parecido ocurre con dos bombas, una en servicio y otra de reserva, que comparten un único filtro: desmontarlo para limpiarlo obliga a detener el circuito y la refrigeración de la carga. Una solución habitual es separar la distribución en vías A y B y conectar a ambas los equipos con doble entrada de alimentación. Para los filtros, se pueden disponer dos unidades en paralelo con válvulas de aislamiento independientes o un filtro dúplex que permita cambiar de cámara durante el funcionamiento.

El sistema de clasificación de Uptime Institute incorpora esta condición en la definición de los niveles. Tier III exige que cada componente de capacidad y cada vía de distribución eléctrica y de refrigeración puedan retirarse de forma programada sin afectar a la operación de TI. Tier IV añade tolerancia a fallos: el fallo de un equipo o la interrupción de una vía tampoco debe afectar a la operación. Una retirada planificada y un fallo repentino son escenarios distintos; las secuencias de transferencia, la actuación de las protecciones y las condiciones de recuperación se prueban por separado.

En un módulo prefabricado, la comprobación debe llegar hasta la carga. La alimentación va desde la fuente aguas arriba, pasando por la distribución del E-House y las PDU de rack, hasta las entradas de los servidores. En refrigeración, el circuito primario va desde los equipos exteriores de disipación de calor, a través de bombas, filtros y válvulas, hasta la unidad de distribución de refrigerante (CDU); el secundario conecta la CDU con las placas frías. Al plantear la retirada de cada elemento, se comprueba si la vía restante soporta la carga y si interruptores y válvulas pueden accionarse con seguridad mientras el sistema sigue energizado o presurizado. Las condiciones que debe admitir el servidor al quedar una sola alimentación se trataron en el artículo anterior, «Alimentación para centros de datos de IA: A/B, UPS y PDU».

Qué cubren Tier, TIA-942 e ISO/IEC 22237

La certificación Tier de Uptime comprende tres etapas. La certificación de documentos de diseño revisa los planos; la de la instalación construida incluye demostraciones de los sistemas en el emplazamiento para comprobar que la instalación alcanza el nivel de diseño; la de sostenibilidad operativa evalúa la gestión de la operación y el mantenimiento. Cada etapa exige haber completado la anterior. Un «Tier III» en la documentación de un proveedor puede ser un objetivo de diseño o una certificación obtenida por un proyecto concreto en una de esas etapas. Conviene precisar cuál de las dos cosas es y qué instalación cubre.

Aunque TIA-942 se presenta como una norma de infraestructura de telecomunicaciones para centros de datos, su alcance incluye mucho más. La edición vigente ANSI/TIA-942-C, publicada en mayo de 2024, abarca telecomunicaciones, alimentación, refrigeración, arquitectura, protección contra incendios, seguridad y protección física. Sus niveles se denominan Rated-1 a Rated-4. Rated-3 corresponde al mantenimiento concurrente: todos los componentes de capacidad, incluidos los de las vías de distribución, pueden retirarse, sustituirse o mantenerse de forma programada sin interrumpir los servicios de TIC. Rated-3 y Tier III persiguen objetivos próximos, pero tienen requisitos y procedimientos de certificación distintos. En 2014, ambas organizaciones acordaron que TIA-942 dejara de utilizar el término Tier y empleara Rated. Especificar el sistema, la edición y el nivel en el acuerdo técnico permite trabajar con una base de aceptación definida.

ISO/IEC 22237-1:2021 clasifica las instalaciones de centros de datos por disponibilidad, seguridad y eficiencia energética. La parte 3 de la serie trata la distribución eléctrica y la parte 4 el control ambiental, con requisitos relativos a temperatura, circulación de fluidos y humedad relativa, entre otros. En los proyectos que siguen este sistema, las clases exigidas a la alimentación y al control ambiental se recogen en los documentos de cada sistema. De ellos se toman las entradas y salidas eléctricas, las conexiones de refrigeración y los puntos de supervisión.

Los módulos prefabricados cuentan también con evaluaciones orientadas al diseño del producto. En TIER-Ready, el fabricante y Uptime revisan juntos el diseño de una solución prefabricada concreta. Una vez transportados los módulos y conectados a la alimentación y la refrigeración locales, el centro sigue necesitando la certificación Tier; la condición Ready reduce el tiempo y el coste de ese proceso. TIA-942 Ready se dirige a centros de datos modulares prefabricados, tiene una validez de un año y se revisa anualmente. Que un módulo sea Ready describe su diseño; el nivel de la instalación se determina mediante la certificación tras la conexión en obra. Elegir el sistema de certificación y sus etapas al iniciar el diseño permite incluirlos en el plan de entrega, ya que la revisión de documentos se realiza sobre los planos previos a la fabricación.

El espacio de mantenimiento en los planos de interfaces

Cuando los equipos eléctricos y los de TI se alojan en módulos separados, conexiones que antes quedaban dentro de una sala cruzan los límites de las unidades de transporte. Hay que definir por qué cara del E-House salen A y B, si los cables entran al módulo de cómputo por el suelo o por una pared, cómo se enlaza la red de tierra y a qué lado se sitúan las válvulas de aislamiento de refrigeración. Estas posiciones se plasman en los planos de interfaces entre módulos y se convierten en aberturas del bastidor, soportes de bandejas, sellados de pasos de pared y puntos de fijación que se ejecutan en fábrica.

En un plano de distribución, el espacio de mantenimiento es fácil de perder al encajar los equipos. La extracción de un interruptor ocupa el pasillo frontal; el desmontaje de una unión de barras necesita espacio libre por encima; la maneta de una válvula requiere un radio de giro. Sustituir un equipo completo exige además un recorrido de traslado desde la puerta hasta la zona de trabajo exterior. El E-House de ETENZ para cómputo de IA tiene 3495 mm de anchura y mantiene libre el pasillo de inspección incluso con todas las puertas de la fila de cuadros abiertas. Las luminarias y los detectores quedan fuera de la vertical del conducto de barras, de modo que no es necesario desmontar primero la iluminación para realizar el mantenimiento de las uniones.

Separar la potencia en dos vías no siempre duplica el control y los servicios auxiliares. Un mismo controlador puede gobernar las dos bombas, o una sola alimentación de control accionar los interruptores de ambas vías. Incluir estos elementos junto a las vías de potencia en el esquema funcional permite comprobar si las bombas siguen funcionando al retirar el controlador, qué lógica adoptan los equipos locales si se pierde la comunicación y si las alarmas llegan a la supervisión del centro. Los resultados se incorporan a los planos de bornes, las listas de señales y la descripción de enclavamientos: la misma documentación sirve para el cableado en fábrica y la puesta en servicio en obra.

Cómo enlazar las pruebas de fábrica con las de obra

Las pruebas de aceptación en fábrica (FAT) verifican lo que ya está incorporado al módulo cuando se entrega. Antes de la expedición se comprueban dimensiones, posiciones de equipos, entradas de cables y continuidad de tierra; se energiza la distribución auxiliar y se simulan, una por una, las señales de supervisión, las alarmas y los enclavamientos bajo las condiciones acordadas. Si el módulo lleva instalados los equipos principales, el plan puede incluir pruebas funcionales o de carga, registrando carga aplicada, condiciones de alimentación, duración y resultado.

Cuando se suministra la envolvente con interfaces previstas para una instalación posterior, las FAT cubren esa envolvente y esas interfaces. La aceptación en obra continúa con las pruebas de los equipos principales una vez instalados. La lista de suministro y la de pruebas deben corresponderse, distinguiendo los registros que acompañan la entrega de los escenarios pendientes de verificar en el emplazamiento.

La cadena completa solo puede probarse en el emplazamiento. Tras conectar la alimentación aguas arriba, la refrigeración exterior y la supervisión del centro, las pruebas de sistemas integrados (IST) suelen realizarse antes de instalar los equipos de TI en los racks. Los bancos de carga simulan su consumo eléctrico y su generación de calor; en refrigeración líquida se puede conectar un banco de carga refrigerado por líquido al circuito secundario. Se retiran sucesivamente vías de alimentación, se aíslan ramales de refrigeración y se interrumpen comunicaciones. Se registran la alimentación en la carga, los cambios de caudal, presión y temperatura, y las respuestas del control local y de las alarmas remotas. La recuperación se evalúa por separado: cómo vuelve la carga a su reparto original al reincorporar los equipos y si se restablece la condición de reserva.

Usar los mismos identificadores de equipos y circuitos en planos, registros FAT y pruebas en obra permite relacionar una prueba fallida con su registro de fábrica. La certificación se intercala por etapas: revisión de documentos antes de fabricar y demostraciones de la instalación construida en el emplazamiento. Uptime evalúa Tier; los organismos de certificación autorizados por TIA evalúan TIA-942.

Qué cambia al conectar la segunda fase

La ampliación por fases modifica la carga de las vías existentes. En la primera fase, cada vía puede llevar la mitad de la carga y asumirla toda si se retira la otra. Si los nuevos módulos de la segunda fase se conectan a esas mismas vías, la que permanezca en servicio deberá soportar la carga de ambas fases; la reserva prevista inicialmente puede resultar insuficiente. La conexión de la ampliación también es un escenario de mantenimiento. Incorporar un nuevo módulo a las barras o tuberías existentes requiere puntos de conexión que puedan utilizarse sin detener la instalación. Prever posiciones de interruptores de reserva y conexiones con válvulas durante la fabricación de la primera fase simplifica ese trabajo.

La entrega por lotes se apoya en una plataforma de fabricación común y en documentación de interfaces actualizada para los equipos de cada lote. El E-House de ETENZ para cómputo de IA comprende cuatro módulos funcionales: media tensión, baja tensión, transformador de estado sólido y baterías. Los soportes de las filas de cuadros, los recorridos de barras y bandejas, la distribución auxiliar y las interfaces de protección contra incendios y seguridad se ejecutan en fábrica. Las listas de equipos, las posiciones de entrada y salida, las listas de señales y las pruebas se corresponden con cada lote.

Las marcas de equipos y los integradores que preparan un centro de datos de IA pueden iniciar la colaboración con ETENZ a partir del esquema unifilar, el esquema de refrigeración, la lista de equipos y los escenarios de mantenimiento. Con esa base, ETENZ diseña y fabrica las envolventes, prepara las interfaces e integra los subsistemas acordados. Los planos y registros de pruebas acompañan cada módulo y se mantienen como base documental para los siguientes lotes.