Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica

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1 Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica IE 0502 Proyecto Eléctrico Modelo Integral para el diseño de facilidades electromecánicas en centros de datos Por: Andrés Astúa Chavarría Ciudad Universitaria Rodrigo Facio 07 del 2010

2 Metodología de diseño de facilidades eléctricas para centros de datos. Por: Andrés Astúa Chavarría Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de: BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA Aprobado por el Tribunal: Ing. [NOMBRE] Profesor Guía Ing. [NOMBRE] Profesor lector Ing. [NOMBRE] Profesor lector ii

3 DEDICATORIA Primeramente a nuestro señor Jesucristo por darme fuerzas y guiarme en los momentos difíciles. A mis padres por apoyarme en todo momento y por estar siempre atentos. Y por último quiero agradecer a todos los profesores que aportaron valiosas enseñanzas en mi formación universitaria. En especial al Ing. Alexander Monestel Msc., Ing Jose Miguel Paez y el Ing Alexander Muñoz Msc. 3

4 Índice General CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN Justificación Objetivos Metodología CAPÍTULO 2: DISEÑO CONCEPTUAL DE LOS CENTROS DE DATOS Disposiciones generales del capitulo segundo Definiciones Centro de datos: Facilidades de un centro de datos: Tier: Niveles de confiabilidad ICREA Pentágono de Goyo Capacidad de un centro de datos: Disponibilidad eléctrica: Confiabilidad de sistemas Cuánto y por qué invertir en confiabilidad, disponibilidad y capacidad de un centro de datos? Método de los ingresos requeridos Método de costo por tiempo de interrupción (CPIT) Análisis de riesgos y administración de los mismos Análisis de riesgos Clasificación y tratamiento cualitativo de riesgos Clasificación y tratamiento cuantitativo de riesgos El análisis de costos por contingencia, es una de las claves para poder determinar decisiones y administración de los riesgos, con una conciencia y un panorama mas claro de las implicaciones de cada una de las fuentes de riesgo a la cuál se encontraría expuesta el futuro centro de datos Administración de riesgos Caso de estudio Diseño de centro de datos para Regional Electronics CAPITULO 3: CONFIABILIDAD EN LOS CENTROS DE DATOS Índice de "Frecuencia y Duración de la Interrupción Interrupciones causadas por la compañía de servicio eléctrico Probabilidad de falla, frecuencia de falla y tiempo de puesta en marcha pos falla, de los componentes de la infraestructura electromecánica de un centro de datos Índices de confiabilidad según ICREA y Up Time Institute índice de confiabilidad según Up Time Institute Índice de confiabilidad según ICREA-Std

5 CAPÍTULO 4: DISTRIBUCIÓN DEL ESPACIO FÍSICO Influencia de las cargas eléctricas en la distribución de espacio Distribución de gabinetes dentro del sitio Espacios anexos al centro de datos Espacio de infraestructura electromecánica del sitio Área de descarga y recepción de los equipos Laboratorio de configuración y puesta en marcha Áreas generales de seguridad, NOC y almacenamiento Comedor y cuarto de conferencias Espacios de circulación Diseño del caso de estudio CAPITULO 5: DISEÑO DE FACILIDADES ELÉCTRICAS EN UN CENTRO DE DATOS Distribución Eléctrica en un centro de datos Cálculos de calibres de los conductores en los circuitos ramales Corrientes que circulan el conductor Ambiente en que se ubica el conductor Busway Dimensionamiento del PDU principal para un centro de datos Potencia del sistema y distribución eléctrica Voltajes del sistema Contenido armónico del sistema Protecciones Dimensionamiento y especificación del sistema UPS Definición de un sistema UPS en línea de doble conversión Requerimientos de los sistemas redundantes según la norma ICREA STD Especificación de equipos UPS según ICREA STD Dimensionamiento y especificación de plantas eléctricas Motor mecánico de combustión Generador eléctrico Controles electrónicos Transferencias Eléctricas Sistema de abastecimiento Sistemas misceláneos para plantas eléctricas Diseño de protecciones para centros de datos Introducción Protección para transformadores Protección para circuitos ramales Especificación para protecciones contra picos de voltaje Caso de estudio Introducción Planeamiento de voltajes Sistema de distribución Busway PDU s del centro de datos Sistema de UPS Especificación de plantas eléctricas Transformador de distribución Cableado y canalización

6 CAPÍTULO 6: EFICIENCIA ENERGÉTICA EN CENTROS DE DATOS Introducción al Capítulo Aumento de eficiencia en las cargas finales Por qué buscar el aumento de eficiencias en las cargas como prioridad? Aumento de eficiencia en tecnologías innovadoras de microprocesadores Servidores tipo Blade y virtualización Fuentes de poder de servidores y equipo de telecomunicaciones Aumento de la eficiencia energética de los sistemas eléctricos Transformadores de Distribución Sistema eléctrico de distribución Sistema de respaldo UPS Aumento en la eficiencia en el sistema de aire acondicionado Introducción Scroll Digital Variadores de frecuencia en el sistema de ventilación Sistema de enfriamiento suplementario Enfriamiento por medio de piso elevado Encapsulamiento del pasillo frío Monitoreo y optimización Nociones generales del monitoreo de variables eléctricas y mecánicas para centros de datos Métricas para la cuantificación de la eficiencia energética en centros de datos CAPÍTULO 7: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones Recomendaciones BIBLIOGRAFÍA Publicaciones formales Sitios en Internet

7 Índice de tablas Tabla 1: Tipos de riesgos que afectarían a un centro de datos con fines comerciales (Data Center Consultores Inc. Año 2009) 20 Tabla 2: Fuetes de los riesgos que afectarían la fiabilidad o productividad de un centro de datos (Data Center Consultores Inc. Año 2009) 21 Tabla 3: Análisis cualitativo de riesgos (Data Center Consultores, 2009) 23 Tabla 4: Impacto probable de las fuentes de riesgo en evaluación (Data Center Consultores, 2009) 23 Tabla 5: Tabla de contingencia 24 Tabla 6. Contingencia esperada para el centro de datos de Regional Electronics 26 Tabla 7: Distribución de áreas del caso de estudio 52 Tabla 8: Ecuaciones para determinar la redundancia apropiada de un sistema UPS 63 Tabla 9: Especificaciones necesarias para el PDU principal 79 Tabla 10: Especificaciones necesarias para las UPS del sistema. 80 Tabla 11: Cargas generales y de iluminación del centro de datos 80 Tabla 12: Especificación de los generadores eléctricos tipo Diesel 81 Tabla 13:Cálculo de caídas de tensión en los ramales del sistema 83 Tabla 14: información asociada a los conductores y ramales del sistema eléctrico 83 7

8 Índice de Ilustraciones Ilustración 1: Leyenda para lectura de hojas cartográficas de planeamiento y riesgos (CNE) 21 Ilustración 2: Fragmento Hoja cartográfica Orosi (CNE) 22 Ilustración 3. Ubicación de Regional electronics en la Hoja ABRA 26 Ilustración 4: Frecuencia de falla y tiempo e puesta en marcha pos falla, para desconectarores eléctricos. (IEEE STD-493, Capitulo 3, pagina 42) 31 Ilustración 5: Tabla número 8. TIA-942, anexo G. 35 Ilustración 6: Unifilar general de la configuración propuesta "Tier" 1 (Uptime Institute, Data Center Site Infrastructure Tier Standard: Topology, 2009). 36 Ilustración 7: Unifilar general de la configuración propuesta "Tier" 2 (Uptime Institute, Data Center Site Infrastructure Tier Standard: Topology, 2009). 37 Ilustración 8: Configuración Propuesta "Tier 3" (Uptime Institute, Data Center Site Infrastructure Tier Standard: Topology, 2009). 38 Ilustración 9: Configuración Propuesta "Tier 4" (Uptime Institute, Data Center Site Infrastructure Tier Standard: Topology, 2009). 39 Ilustración 10: Porcentajes de disponibilidad u tiempos en bajo anuales para cada nivel "Tier" 40 Ilustración 11: Indicies de disponibilidad y tiempo en bajo para cada nivel de ICREA (Data Center Consultores, 2009) 40 Ilustración 12: Unifilar propuesto para el nivel de disponibilidad de ICREA I (Data Center Consultores, 2009) 41 Ilustración 13: Unifilar propuesto para el nivel de disponibilidad de ICREA II (Data Center Consultores, 2009) 42 Ilustración 14Unifilar propuesto para el nivel de disponibilidad de ICREA III (Data Center Consultores, 2009) 42 Ilustración 15: Unifilar propuesto para el nivel de disponibilidad de ICREA IV (Data Center Consultores, 2009) 44 Ilustración 16: Unifilar propuesto para el nivel de disponibilidad de ICREA V (Data Center Consultores, 2009) 45 Ilustración 17: Vista superior de tres gabinetes con separaciones de pasillo frío y pasillo caliente (TIA- 942, página 38, agosto de 2005) 48 Ilustración 18: Combinación de flujos de aire ente el pasillo frío y el pasillo caliente (Data Center Consultores, año 2009) 48 Ilustración 19: Esquema conceptual de las proporciones y espacios necesarios en un centro de datos. (Figura 1, Norma TIA-942,Agosto 1995) 51 Ilustración 20: Simulación de la distribución de espacios en el centro de datos y el cuarto de equipo electromecánico. 53 Ilustración 21: Enfriamiento por medio de piso elevado. (Emerson, 53 Ilustración 22: Ampacidad y temperatura de conductores (NFPA70, ARTÍCULO 310, 2008) 56 Ilustración 23: Canalización tipo Conduit (NFPA70 Handbook, artículo 353.1, ilustración 353.1) 57 Ilustración 24: Sistema "Busway" 58 Ilustración 25: Tablero de disyuntores del PDU FPC de Liebert (www.liebert.com) 59 Ilustración 26: Transformador de alto asilamiento con factor K20 y protecciones principales del FPC (www.liebert.com 59 Ilustración 27: Diagrama de bloques de un sistema en línea de doble conversión (Liebert/Emerson 2010, 62 Ilustración 28: Apariencia física del equipo Nx 64 Ilustración 29: Especificaciones eléctricas del sistema UPS Nx 65 Ilustración 30: Tiempo de autonomía para plantas eléctricas exigido para cada nivel de ICREA (Data Center Consultores, 2009) 69 Ilustración 31: Tiempo de autonomía para plantas eléctricas exigido para cada nivel de "Tier" (Data Center Consultores, 2009) 69 Ilustración 32: Interruptor principal de una instalación eléctrica industrial 71 8

9 Ilustración 33: Tiempo de cortocircuito crítico para conductores de cobre (IEEE, Norma IEEE-Std , figura 9-4) 74 Ilustración 34: Tiempo de respuesta de dos diferentes disyuntores en función de la corriente del evento de falla (IEEE, Norma IEEE-Std , figura 9-6) 75 Ilustración 35: ilustración del sistema "Busway" modular 77 Ilustración 36: Distribución típica de los consumos en un centro de datos. 84 Ilustración 37: Efecto en cascada de las eficiencias de un centro de datos. (Emerson Network Power) _ 85 Ilustración 38: Procesador Opteron EE (Teich. P., Multi-Core Procesor Technology Maximizing Performance, AMD ) 86 Ilustración 39: Certificación de eficiencia energética 80 Plus Gold para fuentes de poder 87 Ilustración 40: Eficiencia mínima aceptada por DOE a 35% de carga. (Deparment of Energy of USA, Energy Conservation Program for Commercial Equipment: Distribution Transformers Energy Conservation Standards; Final Rule, octubre del 2007) 88 Ilustración 41: Eficiencia del sistema en función del porcentaje de carga del mismo, curva característica para UPS en línea 89 Ilustración 42: Ilustración física del sistema de Scroll Digital 91 Ilustración 43:Componentes internos del sistema de compresión en espiral por fuerza centrifuga 91 Ilustración 44: Sistema de aire acondicionado "In Row" 92 Ilustración 45: Refrigeración por medio de piso elevado 93 Ilustración 46: Encapsulamiento de pasillo frío en un centro de datos 94 Ilustración 47: Software de monitoreo (Emerson Network Power, 95 Ilustración 48: Servidores de comunicación SNMP (Emerson Network Power, 95 Ilustración 49: Nivel de eficiencia del sistema según la medición del PUE 96 Ilustración 50: Clasificaciones de confiabilidad para la metodología de medición del PUE a seleccionar 96 9

10 RESUMEN En el presente documento se describe la metodología de diseño y especificación para centros de datos. Dicha metodología se fundamenta en normas y criterios emitidos por IEEE, UpTime Institute, TIA, ICREA, Data Center Consultores y The Grind Gris. De manera paralela al desarrollo de esta metodología, se realiza un caso de estudio en el cual se pone en práctica la metodología de diseño propuesta. El caso de estudio se especifica y diseña de tal forma que se cumpla con lo estipulado por el nivel Tier 2 para centros de datos según TIA-942, y de igual manera con el nivel ICREA III para centros de datos según ICREA Std

11 CAPÍTULO 1: Introducción 1.1 Justificación En el mundo de hoy es realmente apreciable poder realizar trámites e intercambio de datos al instante. Para la empresa actual esta apreciabilidad de parte del consumidor se traduce en ganancias económicas. Dichas ganancias son fruto de una organización logística y tecnológica. Por estos factores surge la necesidad de los centros de datos o búnkeres tecnológicos. Los cuales brindan un soporte de respaldo y transferencia de la información vital para la empresa actual, siendo muy utilizados en la industria de banca y finanzas así como en la industria de servicio al cliente entre otros. Día con día la velocidad y la cantidad de la información que se desea tramitar crece considerablemente, por esto mismo también es necesario garantizar la confiabilidad, continuidad y seguridad de un centro de datos. Ya que la falta de los factores anteriores se traducen en pérdidas considerables para las compañías dedicadas a el negocio de tecnologías de la información e incluso los clientes de estas mismas. Por ello la inversión en las facilidades de centros de datos, que aumenten la confiabilidad, rendimiento e eficiencia energética, en sistemas eléctricos, electrónicos y mecánicos ha tomado auge en la última década Existe hoy en día rigurosa normativa y estandarización para el diseñó e implementación de facilidades en centros de datos. Es importante cumplir estos estándares ya que los mismos dan cabida a una posible certificación del centro de datos. Las cuales a su ves dan garantía de buenas prácticas, por esto la importancia que conlleva la certificación de un centro de datos con respecto a alguna norma en específico, es claramente la garantía al cliente y a la empresa misma, de la continuidad de la información y por ende de la industria específica. Otro aspecto importante en cuanto a las facilidades de un centro de datos, es el aspecto ambiental que se traduce en ahorro de energía, y por en ahorro económico. Esto además de ser un crucial tema, debido a que la humanidad se encuentra en una época en la cual se debe colaborar con el ambiente. Por ello surge la necesidad de crear un modelo que integre estos factores en el diseño de facilidades para centros de datos. Que sirva como metodología general base para la creación de centros de datos que cumplan con la normativa internacional y que a la vez sean energéticamente eficientes. 1.2 Objetivos Objetivo general Crear un modelo general e integral para el diseño de facilidades electromecánicas en los centro de datos. El cual sirva de metodología base, para que el diseño de dichas 11

12 facilidades cumpla con lo requerido por la norma ICREA-Std , ANSI/TIA-942 y IEEE-Std Objetivos específicos Realizar un estudio sobre el diseño de las principales facilidades electromecánicas en un centro de datos. Investigar en cuanto a centros de datos se refiere, las principales tendencias, normas y estándares internacionales. Tomando en cuenta los aspectos de ahorro energético y certificaciones. Integrar el estudio previo al diseño de facilidades en un centro de datos, en un modelo integral. El cual considere la problemática general de los centros de datos actuales. Aplicar los criterios antes mencionados en un caso de estudio específico. 1.3 Metodología Se necesita realizar primeramente un estudio bibliográfico de dos normas de diseño de centros de datos. Estas son la norma TIA-942 y la Norma ICREA Std Las cuales son las dos principales normativas de diseño en cuanto a centros de datos se refie3re a nivel mundial. Si bien es cierto dichas normativas especifican cualidades y buenas prácticas para el diseño de centro de datos, estas no toman en cuenta muchos otros aspectos que deben ser considerados en una instalación eléctrica industrial cualquiera. Por lo tanto el estudio bibliográfico de las normas TIA-942 y ICREA Std , debe ser complementado por las siguientes normas: a) Norma NFPA (Código eléctrico nacional) b) Norma IEEE Std (Blue Book) c) Norma IEEE Std (Buff Book) d) Norma IEEE Std (Violet Book) e) Norma IEEE Std (Orange Book) f) Norma IEEE Std (Red Book) g) Norma IEEE Std (Gold Book) Las anteriores gozan de prestigio internacional y intervienen en temas como planeamiento de voltajes, confiabilidad de sistemas eléctricos, administración de la energía, protecciones, cálculo de corto circuito, entre otros temas de interés para este documento. De manera paralela a la realización de la metodología de diseño, se aplicarán a manera de ejemplo estas prácticas en un caso de estudio específico. El cuál se diseñará y 12

13 especificará para que cumpla con los criterios de los niveles Tier 2 según la TIA-942 y nivel ICREA III según la norma ICREA Std

14 Capítulo 2: Diseño conceptual de los centros de datos 2.1 Disposiciones generales del capitulo segundo En el capitulo presente, se presentan las definiciones y conceptos, acerca de que es un Centro de datos y cuales son las facilidades necesarias tanto eléctricas, como mecánicas. Para que este mismo cumpla con lo estipulado en las normas ANSI/TIA- 942, IEEE-Std , ICREA-Std y IEEE-Std Este conjunto de definiciones y requerimientos serán enfocados en un caso de estudio ficticio denominado Diseño del Data Center de Regional Electronics. El cual servirá como base y aplicación de las normas y las metodologías de diseño, propuestas a través de todo el proyecto en general. Siendo esto una herramienta ilustrativa para este proyecto. 2.2 Definiciones Centro de datos: Un centro de datos o Data Center en su traducción al inglés, es el espacio físico destinado para el alojamiento de cierta cantidad de servidores, los cuales están destinados al tráfico y procesamiento de datos. Este mismo aloja todas las facilidades y estructura necesaria para su óptimo funcionamiento. Esta misma infraestructura con sus facilidades, dependerá en complejidad del mercado meta y los requerimientos de la empresa o cliente al cual pertenece el centro de datos. Facilidades de un centro de datos: Es toda aquella infraestructura ya sea eléctrica, mecánica o de software, que es necesaria para llevar a cabo las operaciones regulares en un centro de datos. La consideración de los límites y alcances de las facilidades de un centro de datos están estrechamente ligadas a las operaciones del mismo. Dichas facilidades pueden ser normadas cuando esto sea requerido por cuestiones de mercado y competitividad del sitio. Tier: Esta palabra corresponde a la clasificación de infraestructura de centros de datos propuestas en 1994 por Ken Bill en el UP-Time Institute e incluidas en la norma ANSI/TIA-942. Estas clasificaciones se dividen en cuatro niveles principales y los mismos se basan en la capacidad, funcionalidad y la confiabilidad esperada de las infraestructuras particulares representadas por cada uno de los niveles Tier. Niveles de confiabilidad ICREA: Son la clasificación de una infraestructura de centro de datos, y sus facilidades, en cinco diferentes niveles. El nivel de ICREA que alcanza un centro de datos depende de la disponibilidad y confiabilidad de su infraestructura, con las disposiciones reunidas en la norma ICREA-Std Pentágono de Goyo: Forma de evaluar la confiabilidad de un centro de datos según ICREA El pentágono de Goyo es la forma precisa que permite en forma confiable evaluar el Perfonrmance de la infraestructura de un centro de datos (curso ICREA sección 1.5) 14

15 Capacidad de un centro de datos: La capacidad de un centro de datos generalmente se define en términos de la capacidad de servidores que se pueden alojar dentro de él, esto definido por la capacidad energética del lugar además del espacio físico en metros cuadrados del lugar. Otro criterio importante es el tráfico de información que este puede manejar y procesar en el centro de datos, este se puede cuantificar en GB/s. Disponibilidad eléctrica: Término aplicado al rendimiento de componentes individuales de un sistema o de un sistema en general. Es un promedio de la fracción de tiempo en el cual un componente o sistema se encuentra en servicio y con rendimiento satisfactorio. Otra posible definición es la posibilidad en estado estable, de que un componente o sistema se encuentre en servicio. (IEEE-Std Página 4) Confiabilidad de sistemas: Criterio de que tan confiable es un sistema tomando en cuenta su disponibilidad y la capacidad de enfrentar eventos de falla fortuitos. Tomando en cuenta el tiempo de reparo de una falla en el sistema. Existen varios índices y criterios para calcular la confiabilidad de un sistema eléctrico, propuestos por diferentes entidades. Como por ejemplo los propuestos en la norma IEEE-Std (capítulo 2) Redundancia: Por redundancia se entiende la existencia de uno o más equipos o componentes extra en paralelo al equipo estelar. Dichos componentes adicionales deberán estar en la capacidad individual o conjunta, de suplir de manera total las necesidades y funciones que cumple el equipo estelar, en la ausencia o falla de este mismo. Existen entonces redundancias tipo N+1,N+2, etc., dependiendo de la cantidad de equipos o conjuntos de ellos que suplen en múltiples ocasiones las funciones del equipo estelar. 2.3 Cuánto y por qué invertir en confiabilidad, disponibilidad y capacidad de un centro de datos? La respuesta a la pregunta de Por qué y cuánto invertir en confiabilidad, disponibilidad y capacidad de un centro de datos?, con lleva respuestas particulares para situaciones específicas. Es posible clasificar la inversión posible en un centro de datos en tres clasificaciones generales. Las cuales son infraestructura y software, certificaciones y material humano, en este documento se hará estudio específico de las dos primeras. El por que invertir en infraestructura y software, esta ligado a la capacidad, disponibilidad y confiabilidad del negocio particular en cuestión. Ya que las necesidades son particulares ligadas al mercado en el cual una empresa específica se encuentra inmersa. Es importante delimitar entonces los clientes meta y los servicios a brindar con sus respectivos requerimientos. Así como el dinero que se puede perder a partir de la falta de capacidad, disponibilidad y confiabilidad del sitio en específico. Existen varias propuestas para aproximar la pérdida de capital por falta de confiabilidad y disponibilidad. En otras palabras la cantidad de dinero que se pierde en una industria o negocio, por causa de una falla que ocasione un paro no programado en el sitio. Esto mismo esta ligado la cantidad de dinero que se requiere invertir en mejorar la confiabilidad, disponibilidad y capacidad en un centro de datos específico. En los 15

16 Color Book de IEEE, se proponen ciertas metodologías para aproximar esta cuantificación. Algunos de los métodos de análisis económico aceptados por IEEE son: - Método de los ingresos requeridos (RR) - Método de la inversión de retorno (ROI) - Método del costo del ciclo de vida (LCC) (IEEE-Std , capítulo 2, pag. 23 ) Aunado a estos métodos, se hace referencia al Método de costo por tiempo de interrupción, propuesto en la norma IEEE-Std Estás metodologías matemáticas sirven de base para dar una idea de la necesidad de inversión en disponibilidad y capacidad de un centro de datos. Las mismas toman en cuenta los aspectos y variables tangibles del sistema. Las metodologías propuestas toman en cuenta o relacionan la pérdida económica de un negocio particular, o la posible pérdida que tendrían los clientes a los cuales se les brinda el servicio. En el presente documento se hará referencia específica al Método de los ingresos requeridos (RR), y al Método de costo por tiempo de interrupción Método de los ingresos requeridos Este método es propuestos en el capitulo segundo de la norma IEEE-Std El mismo tiene como resultado directo el índice de los ingresos mínimos requeridos (MRR). En cuestión la cantidad de servicios o productos que se necesitan vender, para obtener una ganancia mínima aceptable con respecto a la inversión específica. Una vez que se tenga el índice de MRR es posible tomar una decisión en cuanto a la inversión económica aceptable que se debe hacer para mejorar la confiabilidad, disponibilidad y capacidad en un centro de datos. El MRR toma en cuenta aspectos económicos como los gastos de operación variable, Los mínimos ingresos requeridos, la depreciación, los impuestos al ingreso y los gastos fijos de operación. Esto hace que sea una herramienta muy completa, por los aspectos económicos y contables que toma en cuenta. Mas su principal desventaja es el amplio estudio previo que se debe realizar para determinar las variables del mismo, en un caso de estudio particular. Sumado a esto, el método no es una respuesta directa a la interrogante de cuanto se debe invertir en la infraestructura de un centro de datos. Más esta respuesta se encuentra inmersa en el MMR. Sin más preámbulos a continuación las ecuaciones que definen el método de los ingresos requeridos y sus aclaraciones respectivas: Donde: MRR X C * F (2-1) 16

17 X es el factor acosijado a los gastos de operación variables. C es el factor asociado al capital de inversión. F es el factor asociado a los gastos fijos de producción A continuación se define el cálculo de los factores anteriores: Gastos de operación variables (X): Este factor esta íntimamente asociado a la falla de un componente y a las malas prácticas de ingeniería en el sistema en estudio. Estos anteriores aspectos generales, aumentaran o disminuirán el peso de este factor. Que tanto este factor varíe dependerá del componente específico que presente la falla en el sistema y de la infraestructura de facilidades eléctricas que este implementada en el sistema. Este factor aumentará con el tiempo que se necesite para atender y solucionar la falla o problema que cause el cese de operaciones de un sistema. Otros factores que además de las fallas incrementan este factor son: Daños en equipos del sistema, componentes fuera de especificación, costos extra por mantenimiento y costos de reparación de la falla. A continuación las ecuación matemáticas que definen X y sus respectivas anotaciones. Donde (2-2) λ son las fallas por año o el índice de probabilidad de falla. x i son los gastos incurridos por falla, en unidades económicas. g p son las ganancias perdidas por hora mientras el sistema esta fuera de servicio. En unidades económicas. x p es el ahorro económico por hora, de los costos de producción mientras el sistema esta fuera de servicio. En unidades económicas por hora. r es el tiempo asociado a la reparación de una falla o el tiempo transcurrido mientras se realiza la trasferencia del sistema a otro alimentador. Este esta asociado a la topología específica de una infraestructura eléctrica del sistema. Se cuantifica en horas. s es el tiempo de inicio de operaciones una vez solucionada la falla en horas. Inversión (C): Cada topología de distribución de potencia industrial, tiene consigo una inversión particular. La topología que usualmente lleva consigo la menor inversión es la topología radial. Al variar la calidad de los componentes y la construcción de un sistema, la inversión asociada variará ampliamente. (IEEE-Std , capítulo 2, pag. 28 ) Factor de carga a la inversión (F): Este factor es propuesto por Dickinson y su desarrollo se puede encontrar en su obra literaria Fundamentals of reliability techniques as applied to industrial power systems. Este factor es una relación constante entre la tasa de retorno mínima aceptable de la inversión, los impuestos a cancelar, la depreciación y los gastos fijos de la industria particular. Una manera simple de cuantificar el factor F, a partir de factores normalizados se expone a continuación: 17

18 F r d t e (2-3) Donde: r es el retorno sobre la inversión normalizada por dólar de C. d es la depreciación sobre la inversión normalizada por dólar de C. t son los impuestos normalizados por dólar de C. e son los gastos fijos por dólar de C Es posible entonces con esta información calcular el MRR en el caso de estudio Método de costo por tiempo de interrupción (CPIT) La segunda metodología a tratar en este escrito se trata denomina Costo por tiempo de interrupción y es una serie de ecuaciones contables que se extraen de la norma IEEE- Std , en su página número cuarenta y dos. Este método tiene la ventaja de calcular directamente el costo económico que tiene una interrupción en una industria determinada. Más las ecuaciones contables solo consideran el entorno de la industria en el momento puntual de la falla, sin tomar en cuenta impuestos, depreciación, entre otros. Costo total de la falla Costo totalde la falla E H I E AD(1.5 B C) H FG (2-4) I JK( B C) LG Donde: E es el costo en dólares por la mano de obra H es el costo en dólares por el material desperdiciado por causa de la falla. I es el costo en dólares de reinicio por causa de la falla. A es el número de empleados efectivos afectados por la falla. B es el salario base de los empleados en dólares por hora. C son los gastos generales por hora y por empleado en dólares. D duración de la interrupción de la planta. F unidades del material desperdiciado por causa de la falla G costo por unidad de material desperdiciado en dólares por causa de la falla. J tiempo de reinicio de operaciones. K número de empleados involucrados en el reinicio de operaciones. 18

19 L unidades de material desperdiciado por causa del reinicio de operaciones. 2.4 Análisis de riesgos y administración de los mismos Análisis de riesgos Es importante a la hora de realizar una inversión en un centro de datos, garantizar que los aspectos geográficos y geológicos del lugar sitio donde se ubicará el centro de datos, además de la obra civil en cuestión. En estos factores se deben tomar en cuenta, de manera que no influirán negativamente en la seguridad y por consiguiente, en la confiabilidad y disponibilidad del mismo. Por ello es importante realizar las recomendaciones de acuerdo a las normas de centros de datos, ICREA-Std y ANSI/TIA-942. La norma ANSI/TIA-942, hace principal referencia a la arquitectura interna de la obra civil, mientras que en la norma ICREA-Std , además de la obra civil interna, toma en cuenta aspectos de ubicación geográfica.. Tomando en cuenta aspectos de riesgos geológicos, aspectos energéticos, aspectos de logística, entre otros. Esto para mejorar el desempeño y la confiabilidad del centro de datos en cuestión. Como se ha mencionado con anterioridad. En el documento presente se toman estos aspectos contemplados en las normas y se proyectan desde la problemática y realidad de Costa Rica. La metodología propuesta para llevar a cabo este aspecto, consiste en analizar las 138 cartas geográficas de planeamiento y riesgos naturales elaboradas por la Comisión Nacional de Emergencia (CNE). Estas registran de manera detallada las zonas con riesgos geográficos como deslizamientos, inundación, sismos y fenómenos oceánicos, en todo el territorio nacional. Como lo muestra la ilustración número uno. De estas cartas geográficas se obtendrá la información para alimentar la matriz de riesgos con la cual se podrá determinar que tan seguro será el terreno en estudio, para alojar un centro de datos. Es importante mencionar que por cuestiones de facilidad, no es posible adjuntar en su totalidad estas cartas al presente documento. Se tomarán en cuenta las que estén asociadas con el caso de estudio Diseño de Data Center de Regional Electronics. y algunas otras con motivos ilustrativos. Como se muestra en la ilustración número dos Se menciona además, que las cartas de planeamiento y riesgo geográfico pueden ser adquiridas sin costo alguno en las oficinas centrales de la Comisión Nacional de Emergencia. 19

20 En la siguiente tabla se muestran los tipos de riesgos generales que afectan la producción he inversión en un centro de datos: Tabla 1: Tipos de riesgos que afectarían a un centro de datos con fines comerciales (Data Center Consultores Inc. Año 2009) TIPOS DE RIESGO Ítem Descripción 1 Tecnología (TI) 2 Humanos (toma de decisiones) 3 Organizacional 4 Operacional/Dirección 5 Herramientas 6 Requerimientos 7 Estimación 8 Políticos 9 Económicos/Financieros 10 Naturales Todo riesgo tiene una causa, en el análisis de riesgos es importante entonces tener en cuenta las causas o fuentes de dichos riesgos. Esto con el fin de tener la conciencia necesaria para poder administrar los riesgos. En la tabla número 2 se clasifican las diferentes fuentes de riesgos. Fuentes que producirían eventualmente eventos desafortunados que afectaría la producción o fiabilidad de un centro de datos. Una vez identificados las fuentes de riesgo de la zona y los riesgos propiamente, es posible realizar valoraciones de tipo cuantitativo y cualitativo de los mismos y sus consecuencias. Estos análisis tiene el fin de arrojar a la luz variables como: a) Inversión posible en seguridad contra riesgos b) Perdidas posibles por motivo de paros en producción c) Perdidas posibles en equipo e infraestructura d) Perdidas posibles por falta de credibilidad (Circusntacias políticas, aspectos técnicos, etc.) 20

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