Opciones de refrigeración para equipos montados en rack ... · estar familiarizados con los...

Opciones de refrigeración para equipos montados en rack con circulación de aire lateral

Informe interno N° 50

Por Neil Rasmussen

2004 American Power Conversion. Todos los derechos reservados . Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2004-0

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Resumen ejecutivo En los centros de datos de hoy, los equipos con circulación de aire lateral plantean desafíos

especiales en lo que se refiere a la refrigeración. Los racks y las disposiciones de racks

comunes son esencialmente incompatibles con la refrigeración lateral, lo que deriva en

temperaturas muy elevadas y, en última instancia, en una menor confiabilidad de los equipos.

En este informe se describen esos desafíos y algunos efectos secundarios que, por lo general,

no se tienen en cuenta. Se presentan diversas opciones de refrigeración, y se detallan sus

costos y beneficios relativos.


3

Introducción Los centros de datos y las salas de gestión de redes diseñados para permitir patrones de circulación de

aire con pasillo caliente/pasillo frío son más eficaces cuando los equipos montados en rack tienen un

patrón de circulación de aire anterior-posterior, como se ve en la Figura 1. La gran mayoría de los

servidores y dispositivos de almacenamiento de montaje en rack utilizan este patrón de circulación de

aire. Sin embargo, muchos tipos de switches y routers tienen limitaciones impuestas por su diseño que

hacen que requieran circulación de aire lateral.

Figura 1 – Método de refrigeración con pasillo caliente/pasillo frío

Suministrode aire frío

Pasillofrío

Pasillocaliente

Partefrontal

Parteposterior

Esto genera problemas debido a la tendencia actual a utilizar redes en las que convergen datos, voz y

video. En el pasado, los sistemas de telefonía se ubicaban por separado en salas pequeñas y seguras,

pero con el surgimiento de la convergencia, los equipos de datos, voz y video se hospedan juntos en

racks estandarizados. Otra tendencia que genera la convergencia son las Redes de área de

almacenamiento (SAN), en las que los equipos para almacenamiento se utilizan con dispositivos para

conmutar, como los routers. A medida que estas tendencias se imponen, los gerentes de sistemas ven


4

la necesidad de combinar equipos con circulación de aire lateral con los equipos tradicionales con

circulación de aire anterior-posterior.

Ya sea que los equipos estén diseñados para tener circulación de aire anterior-posterior o lateral, es

fundamental que reciban un suministro adecuado de aire frío. Si no se obtiene este suministro, la

disponibilidad de los equipos y de los procesos de negocios a los que estos brindan soporte se verá

afectada, ya que la vida útil de un dispositivo electrónico se relaciona en forma directa con la temperatura

a la que este opera. De acuerdo con el estándar MIL-HNBK 338, por cada 10°C (18°F) de aumento de

temperatura sobre la temperatura nominal, la vida útil de los equipos se reduce a la mitad. La Figura 2

muestra un ejemplo de los efectos de la temperatura en los componentes electrónicos. La vida útil y la

confiabilidad del condensador de película se reducen mucho a medida que aumenta la temperatura.

Figura 2 – Efectos de la temperatura en la confiabilidad de un condensador de película

Algunas de las soluciones más comunes que implementan los usuarios para contemplar en sus

esquemas la circulación de aire lateral no resuelven el problema con eficacia y tienen costos ocultos.

Desarrollaremos estas soluciones más adelante en este informe; pero para entender cuáles son las

soluciones más eficaces y poder diagnosticar problemas, los usuarios de los centros de datos deben

estar familiarizados con los principios básicos de la refrigeración que detallaremos en la próxima

sección.

Requisitos básicos de circulación de aire La circulación de aire dentro y alrededor de cualquier rack es clave para el rendimiento de los sistemas

de refrigeración. Para comprender la noción de circulación de aire en los racks es clave tener en cuenta

dos principios fundamentales:

Vida útil del capacitor Confiabilidad del capacitor

Capacitor con régimen de 70°F (21°C)

100.000200.000300.000400.000500.000600.000700.000800.000900.000

1.000.0001.100.0001.200.0001.300.0001.400.000

50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80

Temperatura de operación en °F

Vid

a út

il (e

n ho

ras)

89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%

Con

fiabi

lidad

Capacitor Lifetime

Capacitor Reliability

Confiabilidad en el tiempo = 5 años

Vida útil del condensador

Confiabilidad del condensador


5

• El aire acondicionado adecuado llega a la entrada de aire de los equipos.

• No debe restringirse la circulación de aire hacia el interior ni hacia el exterior de los equipos.

En el caso de equipos con refrigeración anterior-posterior, los racks pueden cumplir una función

respecto del sistema de circulación de aire (cuando se los utiliza correctamente), ya que evitan la

recirculación del aire caliente extraído a la entrada de aire de los equipos. El hecho de que el aire

extraído esté levemente presurizado, sumado a la succión en la entrada de los equipos, hace que se

induzca al aire extraído a regresar a la entrada, como se ve en la Figura 3A. La magnitud de este efecto

es mucho mayor que la del efecto de flotabilidad del aire caliente extraído que, según cree mucha

gente, debería hacer que el aire extraído se elevara y se alejara de los equipos en forma natural. En el

caso de la circulación de aire anterior-posterior, los racks, los equipos y los paneles de obturación

brindan una barrera natural que hace que el camino de recirculación del aire sea mucho más largo y, por

consiguiente, reduce la entrada de aire caliente extraído a los equipos, como se ve en la Figura 3B. Sin

embargo, estas funciones clave no se aplican a los equipos con circulación de aire lateral.

Figura 3 – Recirculación de aire a través de un panel de obturación faltante (circulación de aire anterior-posterior)

3A -- Sin paneles de obturación 3B – Con paneles de obturación

Está claro que todos los equipos de un centro de datos moderno se benefician al utilizar circulación de

aire anterior-posterior. Desafortunadamente, la función de algunos equipos simplemente no admite este

tipo de circulación. En la Figura 4, por ejemplo, gran parte de la superficie frontal de este router está

ocupada por numerosos cables y puertos de datos que no permiten que el aire frío pase por la parte

frontal del switch. Si se colocan los puertos en los costados del router, el aire podría entrar por la parte

frontal, pero esto sería poco práctico debido a los requisitos de acceso del personal del área informática.

Panel de obturación


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Por lo tanto, actualmente, el método común de refrigeración lateral para dispositivos como los routers

recurre a un enfoque poco eficiente, pero práctico.

Figura 4 – Router con circulación de aire lateral

Problemas de circulación de aire cuando se utiliza refrigeración lateral En la sección anterior se explica que el aire extraído de los equipos montados en rack vuelve en forma

natural a la entrada, y que los paneles de obturación bloquean esta circulación cuando se utiliza la

circulación de aire anterior-posterior. Sin embargo, si se utilizan equipos con circulación de aire lateral,

surgen tres inconvenientes graves que hacen que el aire caliente extraído de los equipos regrese a la

entrada y genere un aumento en la temperatura del aire de entrada. Estos inconvenientes incluyen:

1) Equipos adyacentes

2) Falta de particiones para separar el aire de entrada del extraído

3) Montaje en un gabinete

Estos inconvenientes aumentan en gravedad a medida que crece la densidad de potencia en el rack o

gabinete (la potencia total que consumen todos los equipos ubicados en cada rack).

Equipos adyacentes

A menudo, los equipos con circulación de aire lateral se colocan en racks de estructura abierta para

facilitar la refrigeración. Sin embargo, esto tiene una grave consecuencia cuando se colocan los racks en

una hilera con equipos en racks adyacentes. En este caso, la entrada de aire de los equipos puede estar

alineada directamente con el área de extracción de aire de los equipos adyacentes. El aire de entrada a

los equipos puede estar a una temperatura 10°C (18°F) más elevada que la temperatura ambiente,

situación que, por lo general, es inaceptable. Más aun, si algunos de esos racks están ubicados en una

hilera, la temperatura de entrada de cada rack subsiguiente será mayor a medida que el aire pase a

través de los racks, lo que generará temperaturas de entrada muy elevadas, como indican las flechas de

distintos colores en la Figura 5. El sobrecalentamiento por el aire extraído de los equipos adyacentes


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que se describe aquí es sorprendentemente común. Es muy difícil abordar los problemas relacionados

con la refrigeración en los racks de estructura abierta porque es complicado predecir los patrones de

circulación del aire.

Figura 5 – Equipos con circulación de aire lateral en racks de estructura abierta

Airefrío

Aire caliente

Falta de particiones para separar el aire de entrada del aire extraído

En la gran mayoría de las instalaciones de equipos con circulación de aire lateral no existen recursos

para bloquear o separar el aire extraído y evitar que este regrese a la entrada de los equipos. El aire

simplemente puede salir, pasar por la parte posterior de los equipos y regresar a la entrada ubicada del

otro lado de forma similar a lo que ocurre en los equipos con refrigeración anterior-posterior de la Figura

3A. Es más, en la mayoría de los casos, los equipos con circulación de aire lateral se disponen con

espacios verticales dentro del rack. Esto quiere decir que el aire extraído tiene la posibilidad adicional de

ir por encima o por debajo de los equipos y regresar a la entrada ubicada del otro lado; esta trayectoria

suele ser más corta que la trayectoria por la parte posterior de los equipos. En cualquier caso, cuando el

aire extraído regresa y se mezcla con el suministro de aire frío, la temperatura de entrada de los equipos

experimenta un aumento no deseado.

Montaje en un gabinete

En general, es conveniente instalar equipos con circulación de aire lateral en gabinetes, como se

describe en la introducción. Sin embargo, a diferencia del caso de la circulación de aire anterior-

posterior, en el que la presencia del rack aumenta la refrigeración, en el caso de la refrigeración lateral,

el gabinete tiene un efecto perjudicial en el proceso de refrigeración. El lateral del gabinete presenta una

pequeña resistencia adicional al aire frío entrante y al aire caliente extraído saliente. Si se combina esa


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resistencia adicional con la tendencia existente a que el aire extraído regrese a la entrada de los

equipos, el efecto es drástico. Una parte sustancial del aire extraído regresa a la entrada. Esta situación

se vuelve aun peor cuando los equipos adyacentes se anexan en hileras de racks sin que haya una

barrera contra el aire entre ellos. El uso de racks con equipos que poseen circulación de aire lateral

aumenta en forma significativa los efectos nocivos descritos en las secciones anteriores. Sin

embargo, existen diversas formas muy eficaces de utilizar gabinetes con equipos que poseen este tipo

de circulación de aire; las describiremos más adelante en este informe.

La necesidad de eliminar el sobrecalentamiento hace que los usuarios implementen cambios variados

con el fin de disminuir la temperatura de los equipos con circulación de aire lateral. Aunque se puede

disminuir la temperatura de los equipos, las soluciones convencionales muchas veces tienen costos

ocultos. Algunos de los métodos para disminuir la temperatura de los equipos hacen que el sistema de

refrigeración opere de manera ineficiente y pueden eliminar la redundancia en materia de refrigeración.

Para comprender estos costos, es importante tener en cuenta qué factores influyen en los costos de

refrigeración.

Factores que influyen en los costos de refrigeración Los costos de refrigeración son costos significativos. En muchas instalaciones, la electricidad que

consume el sistema de refrigeración representa casi la mitad de la que consume el centro de datos. A

menudo, el costo operativo de la electricidad para el sistema de refrigeración únicamente representa

una porción más importante del Costo total de propiedad que toda la inversión de capital para los

sistemas de alimentación y refrigeración. Por lo tanto, es prudente evitar el desperdicio de energía en el

sistema de refrigeración.

La recirculación no afecta la cantidad de vatios para refrigeración ni el tonelaje de la capacidad de

refrigeración que necesita un centro de datos; sin embargo, la eficiencia de los sistemas de refrigeración

se ve afectada en forma significativa y adversa. Esto se debe a que un sistema que tiene una

recirculación significativa posee las siguientes características:

A) Necesita que el aire proveniente del CRAC tenga una temperatura más baja para compensar la

mezcla con el aire extraído más caliente.

B) Hace que regrese aire más frío a la unidad CRAC debido a la mezcla de aire frío y aire caliente

extraído.

C) La temperatura de regreso del aire más frío del CRAC genera deshumidificación, que se debe

compensar con humidificación adicional.


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La recirculación y los puntos de concentración de calor asociados pueden generar un aumento de más

del 10% en los costos de electricidad del CRAC y hacer que se deban instalar unidades CRAC

adicionales, con los costos de capital y costos operativos que esto representa. Más aun, quizá no se

cumplan las expectativas en lo referente a la capacidad del sistema de operar con una unidad CRAC

desactivada para el mantenimiento. Estas cuestiones se analizan con mayor detalle en el Informe

interno Nº 49 de APC: “Cómo evitar errores que ponen en riesgo el rendimiento del sistema de

refrigeración en centros de datos y salas de gestión de redes”.

Métodos de refrigeración eficaces para equipos con circulación de aire lateral Se pueden utilizar diversos métodos para refrigerar los sistemas con circulación de aire lateral. En esta

sección, describiremos esos métodos junto con sus atributos clave. Las alternativas están resumidas y

comparadas en la Tabla 1 al final de esta sección, y servirán de ayuda para seleccionar el método

apropiado.

Racks de estructura abierta con mayor espacio entre racks

Habitualmente, los racks de estructura abierta se utilizan para los equipos con circulación de aire lateral.

Sin embargo, no evitan que el aire proveniente de los equipos adyacentes ingrese en las entradas de

aire ni separan en forma significativa el aire extraído de la entrada de aire. En una aplicación típica, los

racks no están totalmente ocupados con equipos de alta densidad. Los equipos se escalonan en forma

vertical de rack a rack para evitar la alineación de las salidas de aire caliente con las entradas de aire frío

adyacentes. Sin embargo, esta estrategia es solo parcialmente eficaz, debido a la dispersión del aire

extraído que ingresa en la entrada de los equipos adyacentes, como se ve en la Figura 6. Las

desventajas de este método radican en que los equipos deben instalarse en esquemas de baja

densidad, y la recirculación de aire es significativa, lo que reduce la eficacia del sistema de refrigeración,

como se detalló anteriormente. Dado que los racks no están totalmente ocupados, este método también

requiere mucho espacio en el piso, un aspecto que puede ser costoso en algunos mercados. No

obstante, este método es común porque es muy fácil de implementar.


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Figura 6 – Efecto de la dispersión de aire en equipos escalonados en racks de estructura abierta

Switchvista

frontal

Airecalienteextraído

Rack deestructura

abierta

Entrada

Suministrode aire frío

Swichvista

frontal

Rack deestructura

abierta

Extracción

Gabinetes de baja densidad

Como en el caso de los racks de estructura abierta, los equipos con circulación de aire lateral que se

colocan en gabinetes cerrados no ocupan la capacidad física total del gabinete debido a limitaciones

relacionadas con la alimentación y la refrigeración. Por lo general, los equipos se disponen con

espacios verticales dentro del rack y no se instalan paneles de obturación en los espacios en U que no

se utilizan. Esta disposición es eficaz a la hora de reducir la densidad de potencia del rack y, por

consiguiente, reduce las probabilidades de que se generen concentraciones de calor. Sin embargo, los

gabinetes siguen fomentando la recirculación esperable hasta cierto punto si se utiliza este método. No

se recomienda que se utilice este método en los mercados donde escasea el espacio físico, ya que si

se reduce la densidad de potencia por rack, la carga térmica debe distribuirse en un espacio ocupado

mayor.

Ventiladores adicionales

Los ventiladores adicionales son un método típico de respuesta al sobrecalentamiento. Estos

ventiladores pueden estar instalados en racks de estructura abierta o en gabinetes, pero es común que

se utilicen ventiladores que no requieren soportes. La idea consiste simplemente en soplar o aspirar el

aire caliente para que se aleje de los equipos calientes.

Los ventiladores básicamente funcionan como mezcladoras que combinan el aire extraído de los

equipos y el aire proveniente del CRAC para crear una temperatura de aire mayor que la del suministro

del CRAC pero menor que la del área de extracción de los equipos. Los ventiladores también

incrementan la circulación de aire a través de los equipos. Aunque, por lo general, un ventilador hace que


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la temperatura de operación de los equipos y las concentraciones de calor locales disminuyan, los

costos son significativos. La eficiencia del sistema CRAC disminuye debido a la menor temperatura del

aire que regresa al CRAC, lo que genera las consecuencias descritas anteriormente, entre las que se

incluyen: mayor deshumidificación/humidificación, menor capacidad del CRAC y la posible pérdida de

redundancia.

Distribución de aire lateral1

La distribución de aire lateral en los racks se puede utilizar para proporcionar aire frío en forma directa y

predecible a la entrada de los equipos y para atenuar la recirculación del aire extraído hacia la entrada de

aire. El aire frío ingresa por la puerta frontal y a través de un dispositivo de orientación de aire especial

ubicado sobre y/o debajo del equipo que se desea refrigerar. (Se debe dejar espacio en el panel frontal

del rack para este fin). Los ventiladores activos redireccionan el aire hacia los conductos, lo que

proporciona aire frío a los lados, que es utilizado por los equipos con circulación de aire lateral. El aire

extraído de los equipos sale de la parte posterior del rack y no tiene muchas posibilidades de regresar a

la entrada de aire de los equipos. En esencia, esto permite que el patrón de refrigeración para equipos

con circulación de aire lateral se convierta en patrón anterior-posterior y, de esa manera, se logre la

integración sin dificultades con otros equipos instalados en racks que responden al estándar EIA-310D.

Este método permite trabajar con mayores densidades de potencia y obtener el mejor rendimiento de

los sistemas de refrigeración, y se puede implementar con posterioridad a la instalación inicial en los

racks de servidores existentes. Se puede notar el ahorro en los costos al disminuir la cantidad de racks

necesarios y aumentar la eficiencia de los sistemas de refrigeración. En la Figura 7 se muestra un

ejemplo de un sistema de distribución de aire lateral que suministra aire frío a equipos con circulación

de aire lateral.

1Los diseños de los racks y de los accesorios para racks que implementan particiones para circulación de aire y redireccionamiento del la circulación de aire están sujetos a patentes en trámite de APC Corp.


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Figura 7 – Vista frontal superior de la circulación de aire lateral en un solo rack que utiliza circulación de aire lateral

La distribución de aire lateral permite que los racks se coloquen uno junto a otro y mantengan de todas

formas la adecuada circulación de aire. De esa manera, ocupan menos espacio en el piso. Sin

embargo, es imprescindible que la temperatura del aire que se desvía hacia los equipos con circulación

de aire lateral cumpla con los estándares ANSI2 y ASHRAE3 para la refrigeración de equipos

electrónicos.

Para garantizar que este método de refrigeración fuera eficaz, se llevó a cabo un estudio de medidas en

estado estable. Para realizar el estudio se utilizó un gabinete APC NetShelter VX de 42 U. Los equipos

que se montaron en el rack fueron un switch Cisco 6500 Series, en el centro, y múltiples cargas térmicas

Extracción de aire caliente

Entrada de aire frío


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de 1 U, colocadas sobre y bajo el switch para simular las cargas térmicas de los equipos adicionales. Se midió la temperatura en la entrada del switch Cisco para distintas cargas térmicas. Las mediciones

se hicieron con y sin el dispositivo de distribución de aire lateral, y dieron como resultado una diferencia

promedio de 15°F (8,3°C) entre ambos estudios. La Figura 8 muestra los resultados de esta prueba.

Figura 8 – Temperatura de entrada a los equipos vs. carga del rack

2El estándar T1.304-1997 del Instituto Nacional de Estándares de los Estados Unidos (ANSI) indica que las condiciones de operación aceptables para equipos de telecomunicaciones oscilan entre 41 y 104°F (5 y 40°C). 3El comité TC9 de la Asociación de Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado de los Estados Unidos (ASHRAE) recomienda que las temperaturas de entrada a los equipos electrónicos sean de entre 68 y 77°F (20 y 25°C).

110

105

100

95

90

85

80

75

70

77

104

Tem

p. e

ntra

da e

quip

os c

ircul

ació

n la

tera

l -°F

Tem

p. e

ntra

da e

quip

os c

ircul

ació

n la

tera

l -°

C

43

41

38

35

32

29

27

24

21

25

40

+Rango ANSI inaceptable

Temperatura de entrada de router sofisticado sin unidad de distribución de

aire lateral

Temperatura de entrada de router sofisticado con unidad de distribución

de aire lateral

+ Estándares de diseño ANSI

^ Rango recomendado por ASHRAE

Carga total del rack - kW*Todas las pruebas se realizaron en un gabinete APC Netshelter VX +ANSI – Instituto Nacional de Estándares de los Estados Unidos ^ASHRAE – Asociación de Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado de los Estados Unidos

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0


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Tabla 1 – Métodos de refrigeración lateral

Métodos de refrigeración lateral Variables de circulación

de aire lateral

Racks de estructura abierta con mayor

espacio entre racks

Gabinete de baja densidad Ventilador adicional Distribución de aire

lateral

Densidad de potencia

− 0-1 kW por rack − La carga térmica se

distribuye en más espacio ocupado

− 0-1 kW por rack − La carga térmica se

distribuye en más espacio ocupado

− 0-2 kW − 0-6 kW por rack

Optimización del espacio en

el piso

− Utiliza más espacio en el piso

− Utiliza más espacio en el piso

− Mejor utilización del espacio en el piso al aumentar la densidad de potencia por rack

− Requiere espacio vertical en el rack para el dispositivo de orientación del aire

− Se optimiza el espacio en el piso al aumentar la densidad de potencia por rack

Eficiencia del sistema de

refrigeración

− La mezcla de la circulación de aire caliente y frío reduce le eficiencia

− Se reduce la tolerancia a fallas en la refrigeración

− Al enviarse el aire caliente extraído al pasillo caliente, se separa la circulación de aire caliente de la de aire frío, lo que aumenta la eficiencia

− Es más eficiente si se utiliza un ventilador de techo en el gabinete

− Es menos eficiente si se utiliza un ventilador sin soporte y se reduce la tolerancia a fallas en la refrigeración

− Si se separa la circulación de aire caliente de la de aire frío se obtiene mayor eficiencia

Costo total de propiedad

(TCO)

− Costos de refrigeración más elevados

− Bajo costo por rack − Menos equipos por rack

significan más racks

− Costos de refrigeración más bajos

− Alto costo por rack − Menos equipos por rack

significan más racks

− Costos de refrigeración más elevados cuando se utilizan racks de estructura abierta

− Costos de refrigeración más bajos

− Si se necesitan menos racks, se ahorra en costos

− Se necesita menos espacio en el piso

Suministro de aire frío

predecible en la entrada

− No se impide la circulación de aire, pero esta no es uniforme y resulta difícil de controlar debido al calor proveniente de los sistemas adyacentes

− El calor de los equipos en los mismos racks hace que el suministro de aire no sea uniforme y resulte difícil de controlar

− Si se utiliza un rack de estructura abierta, pueden orientarse los ventiladores directamente hacia la entrada de los equipos, pero la circulación no es uniforme cuando se utiliza un ventilador de techo en un gabinete

− Suministro de aire frío a la entrada de los equipos uniforme y predecible

Confiabilidad de los equipos con circulación

de aire lateral

− Disminuye la confiabilidad de los equipos

− Disminuye la confiabilidad de los equipos

− Posibilidad de alcanzar las condiciones nominales pero impredecible

− Brinda condiciones nominales predecibles para mantener la confiabilidad esperada

Planificación del centro de

datos

− Es difícil de planificar ya que los racks de estructura abierta deben estar separados

− Simplifica la planificación futura al permitir la ubicación de racks estándar en cualquier

− En el caso de racks, simplifica la planificación futura al permitir la ubicación de racks

− Simplifica la planificación futura al permitir la ubicación de racks estándar en cualquier


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correctamente lugar del centro de datos. estándar en cualquier lugar del centro de datos.

lugar del centro de datos.

Seguridad física por rack

− No existe seguridad física por rack

− Seguridad física por rack − Seguridad física por rack sólo si se usan gabinetes

− Seguridad física por rack

Uso recomendado

− Racks aislados en un entorno de baja densidad

− Racks aislados en un entorno de baja densidad

− Centro de datos diseñado con pasillo caliente/pasillo frío y entornos de circulación de aire anterior-posterior

− Entorno de más alta densidad

− Disposición de pasillo caliente/pasillo frío (solo para gabinetes)

− Entorno de alta densidad − Disposición de pasillo

caliente/pasillo frío − Redes en las que

convergen voz, datos y video

Nota: Las partes sombreadas indican el mejor rendimiento para cada variable

Restricciones impuestas respecto de los equipos con circulación de aire lateral A menudo, los fabricantes de equipos publican pautas de instalación y ambientales para sus productos.

En el caso de los equipos con circulación de aire lateral, esas pautas se vuelven restrictivas, dada la

tendencia a la mala refrigeración a medida que aumentan las densidades de potencia. Como ocurre con

la mayoría de los equipos informáticos, los componentes electrónicos de los equipos con circulación de

aire lateral monitorean la temperatura interna. Si la temperatura de operación de entrada se eleva por

encima de la temperatura máxima recomendada (por lo general, 104°F [40°C]), los equipos se pueden

cerrar para evitar daños, lo que genera un tiempo de inactividad del sistema crítico.

A continuación se detallan pautas específicas sobre refrigeración tomadas de distintos fabricantes de

switches y routers:

• Dejar un espacio mínimo de 6 pulgadas (15,25 cm) entre las paredes y las ventilaciones de aire de

los chasis.

• Dejar una separación horizontal mínima de 12 pulgadas (30,5 cm) entre dos chasis.

• No ubicar el chasis en un rack que esté muy cargado.

• No colocar equipos cerca de la parte inferior del rack, porque pueden generar un calor excesivo que

sube hasta los puertos de entrada de los equipos superiores, lo que genera temperaturas extremas

en el chasis en la parte superior o cerca de la parte superior del rack.

• No instalar en ningún caso el chasis en un gabinete cerrado que no esté correctamente ventilado o

refrigerado.

• Instalar el chasis en un gabinete cerrado solo si este tiene ventilación adecuada o un ventilador de

extracción; utilizar racks de estructura abierta siempre que sea posible.


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• La planificación de la correcta ubicación y disposición del rack de equipos es fundamental para que

el sistema opere de forma exitosa.

• La unidad está diseñada para que se la instale en áreas de acceso restringido. Un área de acceso

restringido puede contemplar una herramienta especial, una traba, una llave o cualquier otro método

de seguridad.

Estas restricciones limitan la flexibilidad que tiene el gerente de sistemas a la hora de planificar la

disposición del centro de datos. Con el surgimiento de soluciones viables con gabinetes cerrados para

equipos con circulación de aire lateral, los gerentes de sistemas pueden adaptarse con más facilidad a

los cambios constantes que se producen en los centros de datos de hoy. En particular, la distribución de

aire lateral admite mayores densidades de potencia por rack, así como mayores y más predecibles

niveles de eficiencia en el sistema de refrigeración. Más aun, el método de distribución de aire lateral

facilita la convergencia de redes de datos y voz en un entorno de pasillo caliente/pasillo frío común.

Aunque no se lo menciona en las pautas, un gabinete también brinda mayor seguridad física, lo que

elimina la necesidad de métodos de seguridad independientes.

Conclusión La refrigeración de los equipos montados en rack que tienen circulación de aire lateral requiere una

planificación especial para evitar la ineficiencia y el funcionamiento defectuoso, en especial, cuando se

la utiliza en entornos de centros de datos con circulación de aire anterior-posterior. El inconveniente

principal que presenta la refrigeración lateral es que la entrada de aire de los equipos a menudo recibe

el aire extraído del propio equipo o de equipos adyacentes.

Las soluciones convencionales, como la separación de equipos o el uso de ventiladores adicionales, no

controlan las concentraciones de calor y disminuyen la eficiencia operativa del sistema de refrigeración.

En estos sistemas, se mezcla parte del aire extraído y del aire de entrada, lo que evita que la temperatura

de entrada de los equipos llegue a los niveles bajos ideales que se logran con la refrigeración anterior-

posterior convencional.

La creencia generalizada indica que no es posible usar gabinetes cerrados cuando existe un esquema

de circulación de aire lateral, y que deben utilizarse racks de estructura abierta. Sin embargo, si se

utilizan métodos de probada eficacia, es posible refrigerar gabinetes de alta densidad que contienen

equipos con circulación de aire lateral de manera muy eficiente. Esos métodos incluyen la toma de aire

de la parte frontal del rack, el redireccionamiento de ese aire hacia la entrada de aire del equipo ubicada

sobre un lateral de la unidad y la extracción del aire desde la parte posterior del rack. Este sistema lleva

la temperatura de operación de los equipos a niveles seguros y maximiza la eficiencia del sistema de


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refrigeración al separar el aire extraído del aire de entrada. Esta forma de conversión de la circulación de

aire lateral en circulación anterior-posterior permite una integración perfecta en los sistemas de

refrigeración de alta densidad para racks en un centro de datos por medio del reconocido diseño de

pasillo caliente/pasillo frío. El valor de convertir esos equipos está en que se puede predecir su

rendimiento en cualquier momento en el futuro sin la necesidad de tener que planificar por adelantado

dónde se ubicarán los equipos. Un gerente de sistemas puede implementar equipos con circulación de

aire lateral en cualquier momento y lugar, porque sabe que se integrarán de forma confiable en un

entorno de gabinetes. Así se elimina la necesidad de proyectar áreas de baja densidad especiales en

los centros de datos con equipos con circulación de aire lateral.

Acerca del autor:

Neil Rasmussen es uno de los fundadores y Director de Técnología de American Power Conversion. En

APC, Neil dirige el mayor presupuesto mundial de Investigación y Desarrollo que se destina al campo de

la infraestructura de energía, refrigeración y racks para redes críticas; los centros de desarrollo de

productos principales están ubicados en Massachusetts, Missouri, Dinamarca, Rhode Island, Taiwán e

Irlanda. En la actualidad, Neil conduce las iniciativas de APC orientadas al desarrollo de soluciones

modulares escalables para centros de datos.

Antes de fundar APC en el año 1981, Neil recibió los títulos de Bachelor y Master en Ingeniería Eléctrica

del MIT, donde realizó su tesis sobre el análisis de una fuente de potencia de 200 mW para un reactor de

fusión Tokamak. Desde 1979 hasta 1981 trabajó para MIT Lincoln Laboratories en sistemas de

almacenamiento energético de volante y sistemas de energía eléctrica solar.

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