Eres el ingeniero de instalaciones de una sala de datos de 1 MW: enfriadoras, un circuito de agua fría, baterías UPS y un generador de respaldo. El calor fluye de los servidores al aire, al agua y al exterior, y cada vatio que gastas en refrigeración se refleja en el PUE.
Qué aprenderás
Cómo se mueve el calor por una instalación y por qué el circuito de agua fría te da minutos de margen en una crisis.
Por qué las enfriadoras pierden eficiencia en los días calurosos (COP de Carnot) y qué miden realmente el PUE y el WUE.
Cómo se relevan las baterías UPS y los generadores durante un corte de la red.
Simulador
Tiempo 0 min
Entrada < 24 °C
Entrada ≥ 27 °C
Entrada ≥ 32 °C
◎Enfriadora en marcha
⟳Enfriadora arrancando (5 min)
✕Enfriadora disparada (bloqueada hasta el rearme)
Controles
Enfriadora n.º 1…n. Una enfriadora recién arrancada necesita 5 min antes de enfriar.
Agua más caliente = mejor eficiencia de la enfriadora, pero entradas de servidores más calientes.
Tareas por lotes pospuestas: menos calor y consumo ahora.
Usa el aire frío exterior a través de un enfriador seco cuando hace suficiente frío.
Evapora agua para enfriar el aire del condensador: mejor eficiencia, pero más consumo de agua.
Solo hace falta si falla el arranque automático. Tarda 3 min.
Borra el disparo de seguridad de una enfriadora una vez revisada la avería; se acepta a partir de 15 min después del disparo.
Indicadores
Temperatura de entrada a servidores
22.4°C
normal
PUE
1.34
normal
Potencia de la instalación
1076kW
Batería UPS
100%
normal
Temperatura del agua fría
14.0 °C
COP de la enfriadora
5.1
Carga de TI
803 kW
Enfriadoras en marcha
2
Enfriadoras disponibles (no disparadas)
3
Enfriadoras disparadas (bloqueadas)
0
Rearme del disparo posible en
0 min
WUE
0.00 L/kWh
Emisiones de CO₂
484 kg/h
Tendencia
Escenarios de crisis
Nivel 1 · Disparo de una enfriadora en hora punta
Una tarde calurosa, 32 °C en el exterior. TI consume 850 kW con dos de tres enfriadoras, y el agua fría circula a 16 °C para ahorrar energía, lo que deja las entradas de los servidores solo unos 2 K por debajo del límite recomendado por ASHRAE. Una enfriadora está a punto de dispararse. Mantén las entradas dentro del rango recomendado, mantén en marcha el trabajo de TI y devuelve la planta a la redundancia completa.
Entrada nunca por encima de 27 °C
Entrada ≤ 25 °C al final (vuelta a la normalidad)
Carga de TI media ≥ 750 kW (no te limites a apagar servidores)
Las tres enfriadoras disponibles de nuevo al final (unidad disparada restablecida)
Nivel 2 · Ola de calor y una solicitud de respuesta a la demanda
La temperatura exterior sube de 30 °C a 42 °C. Las enfriadoras pierden capacidad y eficiencia. Entonces el operador de la red emite una solicitud de respuesta a la demanda: mantener la potencia de esta instalación por debajo de 900 kW durante media hora.
Entrada nunca por encima de 27 °C
Potencia media de la instalación ≤ 900 kW durante la solicitud
Carga de TI media ≥ 720 kW durante el escenario
Nivel 3 · Corte de red y el generador no arranca
Cae la red. El generador debería entrar en diez segundos, pero esta vez no lo hace. Los servidores funcionan con baterías UPS con unos diez minutos de energía y las enfriadoras están apagadas.
Sin caída de TI
Batería nunca por debajo del 72 %
Entrada nunca por encima de 25 °C
Base: el modelo detrás de las cifras
Todas las relaciones que usa el simulador, con su fuente. Las constantes marcadas como supuestos son calibraciones ilustrativas.
Balance de energía del nodo de aire: los servidores calientan el aire y las baterías de refrigeración pasan el calor al agua fría.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Supuesto: las capacitancias, la conductancia de las baterías, el tamaño de las enfriadoras y la energía de la batería son valores ilustrativos para una sala de 1 MW.
Balance de energía del nodo de agua: la masa térmica del circuito amortigua la diferencia entre la carga térmica y la capacidad de las enfriadoras.
Eficiencia de la enfriadora como fracción fija del límite de Carnot: disminuye cuando el aire exterior es más caliente. La temperatura del evaporador sigue la temperatura real del circuito de agua fría (2 K por debajo), no la consigna, así que un circuito que se calienta tras un disparo eleva brevemente el COP.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Supuesto: las capacitancias, la conductancia de las baterías, el tamaño de las enfriadoras y la energía de la batería son valores ilustrativos para una sala de 1 MW.
Eficacia en el uso de la energía: potencia total de la instalación entre la potencia de TI (1.0 es lo ideal).
La energía de la batería del UPS se agota con la carga protegida hasta que el generador toma el relevo.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Supuesto: las capacitancias, la conductancia de las baterías, el tamaño de las enfriadoras y la energía de la batería son valores ilustrativos para una sala de 1 MW.
Tras cualquier transferencia de energía, las enfriadoras se detienen y deben reiniciarse.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emisiones a partir de la intensidad de la electricidad de la red, o del diésel cuando funciona el generador.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Otras constantes de funcionamiento que usa el modelo.
chillers 3 × 450 kW, derate 2.5 %/K above 35 °C · adiabatic effectiveness 70 % · loop P-gain 150 kW/K · IT shutdown at 40 °C inlet · manual generator start 3 min · chiller trip reset accepted 15 min after the trip · battery 150 kWh (≈10 min at full load), recharge 10 %/h · UPS η 95 %Supuesto: las capacitancias, la conductancia de las baterías, el tamaño de las enfriadoras y la energía de la batería son valores ilustrativos para una sala de 1 MW.
Aleatoriedad: un generador mulberry32 con semilla; distribuciones usadas: uniforme, exponencial (CDF inversa), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). La semilla se muestra y se puede compartir.