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Las aplicaciones del centro de datos requieren fuentes de energía confiables. Obtenga más información sobre las fuentes de alimentación ininterrumpida en los centros de datos.

El mundo de hoy está experimentando un aumento en el uso de la computación en la nube, y estar conectado a Internet en todo momento es la norma. La gente camina con teléfonos inteligentes conectados continuamente a internet. Combinar temporadas enteras de programas de servicios de transmisión se ha convertido en el método preferido para ver televisión. Hay tantos usos generalizados de la nube que no podría enumerarlos todos aquí. Una cosa es segura. Todo este uso de Internet y la nube requiere cantidades extraordinarias de espacio de almacenamiento e infraestructura. Ese es el trabajo del centro de datos.

El centro de datos es el corazón de internet. Para asegurarse de que esta información esté disponible el 100% del tiempo, los centros de datos están diseñados para ofrecer la máxima confiabilidad.

Imagen utilizada cortesía de manuel geissinger.

La fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) es una pieza del equipo que cada centro de datos utiliza para asegurarse de que los servidores y todas las piezas sensibles de los equipos informáticos nunca sean susceptibles a las perturbaciones de la línea de alimentación ni a los problemas de calidad de la misma.

Fuentes de alimentación de CC en sistemas de centros de datos

Todos los equipos de computación, como los servidores y los enrutadores, dependen de una fuente de alimentación interna para proporcionar la potencia de CC regulada necesaria para ejecutar los procesadores y dispositivos periféricos. Estas fuentes de alimentación solo pueden manejar una cierta variación en el voltaje de alimentación antes de que el equipo de cómputo sea susceptible de apagarse o sobrecargarse.

El Consejo de la Industria de Tecnología de la Información (ITI) ha creado una curva y una nota de aplicación que describe la envolvente de voltaje de entrada que el equipo típico de tecnología de la información puede tolerar. Se llama la curva ITI (CBEMA).

La curva ITI (CBEMA). Imagen de Keysight

La nota de aplicación define siete eventos de calidad de potencia que se describen en la curva ITI. Como ejemplo, la curva muestra que la mayoría de los equipos podrían soportar una caída de voltaje de hasta 20 ms. Un UPS está diseñado para garantizar que el voltaje de entrada al equipo de cómputo se encuentre dentro de la "Región sin interrupciones en la función" de la envolvente de voltaje.

Componentes de las fuentes de alimentación ininterrumpida

Existen varios tipos de fuentes de alimentación ininterrumpidas, que se definirán a continuación, pero todos los sistemas de UPS utilizarán los siguientes componentes.

• Rectificador: El rectificador convierte la entrada de alimentación de CA en alimentación de CC. Esta alimentación de CC se utilizará para alimentar un sistema de almacenamiento de energía.
• Almacen de energia: Cada UPS utilizará algún tipo de sistema para almacenar energía en caso de fallo de alimentación de entrada. Esta energía puede almacenarse en forma de baterías, volantes o supercapacitores y es lo que permite que un UPS suministre energía ininterrumpida.
• Inversor: El inversor convierte la energía de CC del rectificador o del sistema de almacenamiento de energía en la energía de CA requerida para ser utilizada por la carga.

Configuración básica del sistema de un ejemplo de UPS, un Eaton E-series DX trifásico de Eaton. Imagen utilizada cortesía de Eaton.

Tipos de fuentes de alimentación ininterrumpida

• En espera / fuera de línea: El UPS de reserva tiene dos modos. Durante el funcionamiento normal, la potencia de entrada se alimenta directamente a la carga de salida sin filtrado. Un interruptor de estado sólido se usa para transferir la carga a la fuente de la batería cuando se detecta una pérdida de energía.
• Línea interactiva: Similar a un UPS en espera, pero tiene la capacidad de ajustar la salida en respuesta a situaciones de voltaje excesivo y bajo sin cambiar a una batería. Un interruptor de estado sólido se usa para transferir la carga a la fuente de la batería cuando se detecta una pérdida de energía.
• Conversión en línea / doble: Un UPS en línea hace uso de la electrónica de potencia de doble conversión. En esta topología, el sistema de batería está siempre conectado y no requiere cambiar a la fuente de respaldo. El flujo de energía de funcionamiento normal es a través del rectificador, la carga del sistema de almacenamiento de energía y el inversor.

Sistemas de UPS de doble conversión en línea

Los centros de datos críticos normalmente utilizarán sistemas UPS en línea de doble conversión.

Ya sabemos que el UPS en línea tendrá un rectificador, un sistema de almacenamiento de energía y un inversor. Para aumentar aún más la confiabilidad del sistema, también se incluirá un interruptor de transferencia estática automática interna para permitir la transferencia a una fuente de derivación. La transferencia ocurrirá automáticamente si se detecta un problema o falla en el UPS.

Los sistemas de UPS en centros de datos críticos también hacen uso de un bypass de mantenimiento externo. Este es un dispositivo de conmutación que permite la transferencia manual de la carga crítica desde el UPS a una fuente de alimentación de derivación. La transferencia manual a la fuente de derivación externa permite que la energía se elimine por completo para permitir un trabajo de mantenimiento seguro dentro del UPS.

Redundancia de UPS para requisitos de alta disponibilidad

Para cumplir con los altos requisitos de tiempo de actividad de los centros de datos, los sistemas de UPS a menudo se implementan con redundancia.

N + 1 Redundancia

Definamos "N" como la capacidad total de UPS requerida para manejar la carga total. Para redundancia simple, se instala un módulo adicional.

En este sistema de múltiples módulos, cada UPS es capaz de proporcionar la potencia "N" requerida. Esto se conoce como redundancia N + 1.

Redundancia 2N

El equipo de TI de nivel empresarial a menudo admite la operación de suministro de energía dual. Este equipo se puede conectar a múltiples fuentes de alimentación. En un centro de datos, estas dos fuentes serían sistemas de UPS independientes. Un “lado A” y un “lado B” pueden alimentar el equipo de cómputo. Cada lado sería capaz de manejar el 100% de la capacidad de carga. Esto se conoce como redundancia 2N.

2 (N + 1) Redundancia

Estos dos conceptos también se pueden combinar. Tomemos, por ejemplo, tener un sistema de distribución de energía redundante 2N. En lugar de un solo módulo UPS en cada lado, habría múltiples módulos. Esto proporciona redundancia N + 1 en cada lado. Esto se conoce como redundancia 2 (N + 1).

Topología de UPS multinivel sin transformador

Hoy en día, los sistemas UPS más avanzados implementados en centros de datos utilizan una topología multinivel sin transformador. La topología garantiza la máxima fiabilidad y eficiencia.

Los fabricantes también están empezando a utilizar transistores de banda ancha, como el carburo de silicio (SiC). Esto está aumentando la eficiencia de los sistemas UPS hasta un 98% en el modo de doble conversión.

Conclusión

A medida que aumenta el uso de Internet día tras día, se están construyendo cada vez más centros de datos. El sistema UPS es el corazón de asegurarse de que todas las computadoras dentro de un centro de datos estén siempre funcionando.

La próxima vez que esté transmitiendo su programa favorito, recuerde que toda la información se proporciona sin interrupciones gracias a UPS.