Energía de centros de datos Modelo en vivo

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

Simulador

Tiempo 0 min
Temperatura de entrada a servidores 22.4 °C · Enfriadoras en marcha 2/3 · Enfriadoras disparadas (bloqueadas) 0 · Batería UPS 100% · 25 °C22.4 °C · IT 803 kW#1#2#3UPS 100%⚡ red · 🔌🌡 25 °C · COP 5.1 · PUE 1.34
  • 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 fría14.0 °C
COP de la enfriadora5.1
Carga de TI803 kW
Enfriadoras en marcha2
Enfriadoras disponibles (no disparadas)3
Enfriadoras disparadas (bloqueadas)0
Rearme del disparo posible en0 min
WUE0.00 L/kWh
Emisiones de CO₂484 kg/h

Tendencia

Temperatura de entrada a servidores: — °C40.015.0

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.
C_w · dT_chw/dt = Q_CRAH − Q_chillers − Q_econ, C_w = 20 m³ × 4186 J/(kg·K)[4]
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).
PUE = P_facility / P_IT[1][12][8]
Eficacia en el uso del agua; agua evaporada a partir de la energía necesaria para enfriar el aire del condensador.
WUE = water (L) / IT energy (kWh); evaporation = m_air · c_p · ΔT / h_fg[2][7]
Envolvente térmica ASHRAE para el aire de entrada de los servidores.
recommended 18–27 °C · A1 allowable 15–32 °C[3]
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.

Fuentes

  1. ISO/IEC 30134-2:2016 Data centres — Key performance indicators — Part 2: Power usage effectiveness (PUE) — ISO/IEC, 2016
  2. ISO/IEC 30134-9:2022 Data centres key performance indicators — Part 9: Water usage effectiveness (WUE) — ISO/IEC, 2022
  3. ASHRAE TC 9.9 — Thermal Guidelines for Data Processing Environments (recommended inlet 18–27 °C; class A1 allowable 15–32 °C) — ASHRAE, 2021
  4. F. P. Incropera et al. — Fundamentals of Heat and Mass Transfer: lumped capacitance, Q = UA·ΔT — Wiley, 2011
  5. Y. A. Çengel, M. A. Boles — Thermodynamics: An Engineering Approach — Carnot COP of refrigerators, COP = T_L/(T_H − T_L) — McGraw-Hill, 2019
  6. NFPA 110 — Standard for Emergency and Standby Power Systems (Type 10: power restored within 10 s) — NFPA
  7. IAPWS — enthalpy of vaporization of water (≈2442 kJ/kg at 25 °C, 2257 kJ/kg at 100 °C) — IAPWS / NIST Chemistry WebBook
  8. Directive (EU) 2023/1791 (Energy Efficiency Directive) Art. 12 and Commission Delegated Regulation (EU) 2024/1364 — data-centre reporting — EUR-Lex, 2023–2024
  9. Ember — Global Electricity Review 2025: world average grid carbon intensity 473 gCO₂/kWh (2024) — Ember, 2025
  10. IPCC AR5 WG3 Annex III — life-cycle emissions of electricity supply technologies (median gCO₂eq/kWh) — IPCC, 2014
  11. Schneider Electric (APC) White Paper 179 — Data Center Temperature Rise During a Cooling System Outage — Schneider Electric
  12. Uptime Institute Global Data Center Survey 2025 — average annual PUE 1.54 — Uptime Institute, 2025
  13. U.S. EPA — Greenhouse Gas Emissions from a Typical Passenger Vehicle: 10,180 g CO₂ per gallon of diesel (≈2.69 kg/L) — U.S. EPA

Quién se dedica a esto

Modelo educativo: no sirve para decisiones operativas. Las instalaciones reales calibran cada constante con sus propios equipos y datos.