Los grupos electrógenos como planta de emergencia en los data centers (II)
06 de julio 2017
Por Garcerán Rojas, presidente de PQC.
Grupos electrógenos

Por Garcerán Rojas, presidente de PQC.

En el pasado artículo sobre este tema, terminamos considerando que los grupos no se comportan bien ante cargas capacitivas, sufriendo alteraciones en las regulaciones de tensión y de frecuencia, tanto más acentuadas cuanto mayor el componente capacitivo en las formas de onda. Es esta, por tanto, una de las desclasificaciones que deben considerarse  para el dimensionamiento de los grupos, con las que reanudamos esta serie de artículos.

A la hora de dimensionar un grupo electrógeno, se han de atender distintas desclasificaciones que, por una u otra causa, afectan al funcionamiento de este elemento. Así, la altitud, la temperatura, los armónicos, la capacitiva y el “porsiaca”, son los conceptos más habituales.

Los fabricantes manejan, habitualmente, una tabla combinada en la que se tienen en cuenta, por un lado, la altura sobre el nivel del mar, y, por el otro, la temperatura del lugar. Se trata de una primera evaluación que es de todo punto necesaria y que forma parte de los criterios de diseño a destacar en MAYÚSCULAS en los proyectos que realizamos para ubicaciones como CDMX (2.240 m) o Bogotá (2.600), entre otras. Obviamente, cuanto mayores la altura y la temperatura, mayor grado de desclasificación (para un nivel no exagerado de temperatura, un valor típico es 0,75 para las alturas citadas). Eso sí, este factor es simplemente referencial y útil para las primeras consideraciones, pero debe siempre ser contrastado por el fabricante, quien determinará finalmente las condiciones reales de funcionamiento.

Quizá uno de los conceptos que más ha influido históricamente en el dimensionamiento de los grupos, ha sido el de la distorsión armónica. Esta distorsión, generada por las cargas no lineales, tuvo en los grupos electrógenos una de sus primeras y principales víctimas. De hecho, los niveles más altos de distorsión en tensión con los que nos hemos encontrado, salvando los resultantes de los fenómenos de resonancia, han sido los derivados de grupos trabajando en isla contra cargas de alta distorsión en corriente.

En el mundillo del data center, han existido dos ejemplos muy típicos de esta situación, uno de ellos representado por los UPS de los años 80 y 90 y el otro por las propias fuentes de alimentación de los equipos IT. Los factores de desclasificación para el grupo venían determinados, principalmente, por los UPS, siendo en ocasiones la relación de 1 a 3 (es decir, para UPS de 500, grupo de 1500), mientras que las características de las fuentes de alimentación influían sobre todo en los conductores de neutro y su, en general, inapropiado dimensionamiento. Esas fuentes, con tecnología SMPS (Switch Mode Power Pupply), tenían una forma de onda de corriente muy pulsante, con un alto contenido del armónico de orden 3 que, como es conocido, suma en el conductor neutro los valores de las tres fases.

Con el paso del tiempo, las nuevas generaciones de UPS han ido eliminando la distorsión en su corriente de entrada, con lo que la desclasificación de los grupos por ese motivo ha ido reduciéndose hasta el mínimo. De hecho, ha habido hasta no hace mucho tiempo, publicidad específica de fabricantes de UPS poniendo de manifiesto la no necesidad de desclasificación y estableciendo una relación con respecto a los UPS de 1 a 1. A pesar de ello, los proyectos suelen recoger un margen mínimo del 10% con el que cubrir las posibles desviaciones

Por su parte, las fuentes de alimentación de los equipos IT, también con el paso de los años, fueron dejando paso a nuevas generaciones que eliminan los problemas relacionados con la distorsión armónica, pero creando, a cambio, una situación donde, si bien las formas de onda asociadas a estas nuevas fuentes son prácticamente senoidales, presentan un adelanto de la corriente respecto de la tensión, es decir, un factor de desplazamiento capacitivo. Es decir, que para cuando prácticamente se eliminan los problemas en el grupo debidos a los UPS, nacen otros motivados por los propios equipos IT.

ilustración grupos electrógenos

En este caso, la carga que los grupos ven de forma directa la mayor parte de su vida útil es la de los UPS (dejando a un lado los sistemas de climatización). Por tanto, el hecho de que la práctica totalidad de estas máquinas, en la actualidad, tenga en su entrada una forma de onda muy senoidal y con factor de potencia prácticamente unitario, hace que no existan problemas en esas condiciones. La cosa se empieza a torcer cuando los UPS tienen que pasar a bypass por la razón que sea y encuentran, aguas arriba, que no es la red quien está suministrando la potencia demandada sino los grupos. Ante esta situación, pueden presentarse alteraciones en los parámetros asociados a la forma de onda de salida y, quizás, poner en aprieto la continuidad del servicio en los equipos IT (existen muchos ejemplos de ello).

Como medidas preventivas se están adoptando algunas directrices, entre otras la de inhibir el bypass cuando el grupo está en funcionamiento (salvo que sea absolutamente necesario) o eliminar también el modo ECO de operación en los UPS. Por ello, y en dirección completamente opuesta, resulta ciertamente chocante comprobar cómo Uptime Institute puede certificar un Tier III con una sola rama de UPSs, condicionando las operaciones de mantenimiento de esa rama a la conexión directa de las fuentes de la otra a los grupos electrógenos.

En fin, este tema de la capacitiva es una amenaza real a día de hoy, y el hecho es que, salvo honrosas excepciones, los grupos no se ensayan con ese tipo de carga y tampoco existen criterios claros de desclasificación para estos casos, con lo cual el diseñador, y eso sólo en el caso de conozca el problema, tiene que basar la estimación en su propia experiencia. Lanzar aquí un porcentaje recomendado de desclasificación sería muy aventurado pero, como detalle de ayuda, citar que para en caso de activación del bypass de los UPS, no se debería tener en cuenta la carga de las baterías, con lo cual existiría un margen de potencia extra disponible.

En ese mismo sentido, citar que en ciertos proyectos, sobre todo en aquellos lugares donde ya han sufrido las consecuencias de fenómenos iguales o parecidos a los anteriormente descritos,  estamos constatando la inhibición de la carga de las baterías de los UPS cuando se produce la entrada de los grupos. No son entornos certificables, pero ni falta que les hace.

El último de los conceptos citados al principio (seguro que hay más) y asociado con la desclasificación, es el de “porsiaca”, ese plus que añadir al sumatorio de todo lo anterior o ese porcentaje global de seguridad que contenga un valor válido para cubrir los márgenes individuales de cada concepto. Aun reconociendo que esta no es una descripción muy científica que digamos, a la hora de los diseños y cálculos, siempre nos vemos en una de estas y sin datos de referencia sobre los que justificar las decisiones, o sea que “topalante” una vez más y el que venga detrás que arree.

Un paso más adelante a la hora de dimensionar el grupo, sin que resulte propiamente una desclasificación pero que sí implique decisiones en la misma línea, tenemos el asunto de los ratings, de suma actualidad y polémica en los últimos años.

Según las clasificaciones de los distintos fabricantes o en relación con la norma de referencia (ISO 8528-1) existen varios modos de funcionamiento, siendo los más habituales, el modo emergencia, el stand-by, el prime o principal y el continuo. En función del número estimado de horas al año de funcionamiento, serían de aplicación uno u otros de estos modos.

Sin embargo, lo cierto es que en un data center, el número habitual de horas de funcionamiento por causas “naturales” es, en general, pequeño, pero se debe cubrir la eventualidad de que se den unas condiciones que puedan requerir una extensión de ese tiempo. Con esa idea, la polémica surgió cuando Uptime Institute exigió, para sus niveles de alta disponibilidad, es decir, Tier III y IV, la aplicación de grupos en modo continuo o prime desclasificado, en ambos casos con la “etiqueta” de tiempo de funcionamiento ilimitado.

La exigencia obligaba a un sobredimensionamiento importante, con lo que, si incluíamos todo el cálculo de desclasificaciones y, encima, a la hora de seleccionar modelo, nos íbamos a los más restrictivos, había que irse a modelos mucho más caros y voluminosos. Por ello, en los casos en los que hubo que cumplir los requerimientos citados, el cálculo de los márgenes según los criterios expuestos solía limitarse bastante.

Pero cambiaron los tiempos, y la exigencia de ir a modos continuo o prime limitado dejó de serlo en la medida que ciertos fabricantes declararon que otros modelos podía aportar la potencia requerida de una forma ilimitada en el tiempo. De esta forma, y con esa carta-declaración encima de la mesa, el organismo certificador eliminó la restricción, con lo que el cálculo de desclasificación vuelve a tener un peso muy importante en el diseño de un data center.

En próximos artículos iremos desarrollando nuevos conceptos asociados al que, sin duda, es el componente básico de máxima seguridad para el data center.