Grupos electrógenos (tercera entrega)
05 de octubre 2017
Por Garcerán Rojas, presidente de PQC
Tags:
Grupos electrógenos

Por Gacerán Rojas, presidente de PQC

A la hora de determinar la configuración de los grupos como planta de emergencia en un data center, y para los escalones más elevados de disponibilidad, dos son las alternativas que se dan con mayor asiduidad. La variante en topología 2xN y la correspondiente a sistemas N+1.

Quizá la más típica, antes de que la corriente de la certificación tomase cuerpo en el sector, fuese exclusivamente la de N+1 (estándar histórico de diseño en grandes firmas en esto de los data centers, por ejemplo IBM). Esta disposición, entre otras cosas, permite un crecimiento progresivo en función de la potencia IT desplegada en el centro e ir, por tanto, adecuando la inversión a las necesidades de cada momento. Eso sí, factor este más habitual en data centers con potencias mayores, ya que en el caso de los grupos no se estila un crecimiento modular en los rangos habituales en los UPSs.

Ya en los tiempos donde la certificación ha adquirido, al menos de momento, una posición de fuerza en los proyectos, el asunto de las topologías se ha aupado a una posición preeminente. Y los enfoques son variados.

Si tenemos en cuenta las dos certificaciones más habituales (Icrea y Uptime) en los mercados en los que nos movemos, las aproximaciones son distintas. En lo que a UI se refiere, existe la máxima, amplia e internacionalmente discutida, de considerar los grupos electrógenos como fuente primaria de energía, teniendo a la red exterior, únicamente, como una alternativa económica. Ante este planteamiento, el cumplimiento del mantenimiento concurrente y de la tolerancia a fallos (características asociadas a los niveles III y IV respectivamente) requiere de un nivel de redundancia sólo alcanzable mediante disposiciones replicadas, al menos en cuanto a los embarrados de salida (existen soluciones en topología N+1 pero con salidas duplicadas a cuadros independientes y con sistemas de sincronismo independientes).

Sin embargo, desde el punto de vista de Icrea, la existencia de red exterior fiable es un argumento de peso a la hora de considerar la disponibilidad teórica de un data center. Así, topologías simples en ejecución N+1 podrían llegar al nivel IV (el máximo es V) si van acompañadas de doble suministro exterior independiente.

Existen, por otro lado, disposiciones menos utilizadas que podemos considerar como híbridas o mixtas, y que buscan resolver el problema de la topología con un menor número de componentes. Entre ellas, destacaré dos. Por un lado, la (2xN/2)+N/2, donde el grupo de cada rama es de potencia mitad y que, cuando debe alimentar al conjunto del data center, tiene que ser complementado por el grupo de reserva común. La idea no es mala, pero su puesta en práctica complicada, existiendo riesgos asociados importantes.

Por otro lado, existe una topología que se aplica a proyectos consistentes en sucesivas fases de construcción, y donde un bloque de reserva es común a todas las ampliaciones. Puede considerarse 2xN a nivel de cada bloque individual en servicio, de forma que, en condiciones normales, cada fase se encontrará alimentada desde su propio y único grupo, conmutando al de reserva solamente en caso de fallo, y estando previsto que el bloque de reserva pueda atender solamente el fallo del bloque de alimentación de una de las fases.

 

Transferencia de los grupos

Una vez determinada la topología de los grupos, otro aspecto importante a resolver es el de la forma en que tendrá lugar la transferencia red-grupo y donde la primera decisión es si ésta se realizará de forma abierta o cerrada. La transición abierta supone la apertura del interruptor de red antes de que cierre el de grupo, con el consiguiente paso por cero en la tensión de alimentación y sus efectos en UPSs (obligación de que entren las baterías a cubrir el tiempo de conmutación), en chillers (posible inhibición temporal del arranque posterior), etc.

En la transición cerrada, por el contrario, el cierre del interruptor de grupo precede a la apertura del de red, resolviendo el problema anterior, al menos cuando se produce la vuelta de red (el paso más habitual de red a grupo se produce cuando hay pérdida de red, lo cual ya es un primer paso por cero inevitable), pero añade una nueva dificultad, ya que para el solape de ambas fuentes es necesaria una sincronización que no siempre ha dado los resultados esperados.

Un sistema intermedio entre las transiciones abierta y cerrada lo constituye la transición con solape de neutro. En esta modalidad, el contacto de neutro del interruptor de grupo entra antes de que se abra el correspondiente del interruptor de red e igualmente a la inversa.

Este sistema se ha aplicado durante algunos años para evitar la pérdida de la referencia a tierra del neutro en transferencias tetrapolares y para eliminar, también, los picos de tensión que, en modo común, que se presentan en disposiciones abiertas de neutro.

Aquí se ha dado, casi siempre, una situación de duda para el proyectista, de forma que, habitualmente, no se tienen claras las condiciones con las que ha de dotarse al conjunto para realizar correctamente la puesta a tierra del neutro, pero este asunto lo trataré más adelante.

Un buen número de las soluciones descritas anteriormente {(N+1), (2xN/2)+N/2, transición cerrada, etc.} está basado en sistemas de sincronización, ya citados anteriormente y que, si bien se trata de una tecnología bastante común y suficientemente probada, presenta algunas situaciones de fallo que lo son sobre el elemento último de la cadena de suministro, es decir, aquél que debe estar operativo cuando todo lo demás ha fallado.

La sincronización se erige, por ello, en pieza clave del mecanismo, tanto en lo que respecta al paralelismo de grupos, como cuando se ha de efectuar una transición cerrada. La tecnología, en principio, está suficientemente contrastada, pero la realidad presenta un buen número de lugares donde ésta ha sido, precisamente, la causa de la pérdida final en la continuidad del servicio.

En función de dónde se encuentre ubicado el data center, las disposiciones que predominan son unas u otras. Así, en España, históricamente las transiciones han sido abiertas y sin solape de neutro, mientras que en la práctica totalidad de Latam, la situación cambia notablemente, siendo el tablero de paralelismo y sincronismo un denominador común de las instalaciones de data centers.

Precisamente, ese cuadro de paralelismo, en su mayoría único en la instalación, se está constituyendo en un punto crítico a la hora de cumplir con los requerimientos UI de certificación para los escalones más altos del ranking. Y la modificación necesaria para lograr alcanzar los requerimientos de, como mínimo, mantenibilidad concurrente, es de amplio calado y no siempre justificada, tanto por su complejidad como por su coste.

Además, en ese cuadro, se encuentra normalmente el dispositivo en el que radica el control general del automatismo, de características sofisticadas y, por lo general, con criterios de programación y control ajenos a los departamentos de operación y mantenimiento y difícilmente manipulables ante una eventualidad en la instalación. Es decir, que, o la situación que se plantea entra en alguno de los supuestos contemplados en la programación, o mal asunto, porque no queda espacio para la actuación manual (último recurso salvador en innumerables casos que jalonan la trayectoria de muchos data centers).

 

Grupos electrógenos

Nociones básicas de puesta a tierra de los neutros

Por último, y volviendo a tema de la puesta a tierra, cerraremos este tercer capítulo con una primera descripción general, que será ampliada y detallada en el próximo capítulo.

La puesta a tierra del neutro del grupo tiene varias razones que lo prescriben y que tienen que ver, tanto con aspectos relacionados con la continuidad del servicio como con garantizar la protección de la instalación ante determinadas amenazas en forma, sobre todo, de falta a tierra, el más común de los sucesos adversos que tienen lugar en las instalaciones eléctricas y el que está en el origen del mayor número de incendios de origen eléctrico.

En primer lugar, lo que se trata de decidir es si el neutro se pone o no a tierra y, en este último caso, si se hace de forma directa o a través de alguna impedancia interpuesta de forma expresa.

En la evolución de los data center, hubo un tiempo donde, en aras de una buena continuidad del servicio, el estado del arte llevaba a disponer de instalaciones aisladas de neutro, es decir, aquellas donde un defecto a tierra no se plasma en falta al no existir circuito de retorno para la corriente. Esta disposición, ya antigua, correspondía tanto a instalaciones de red como de grupo y fue evolucionando hacia otras donde en la parte de red se pasó a una referencia directa del neutro a tierra, mientras que en la parte de grupo, aun quedaron muchos ejemplos donde el grupo, de forma expresa o quizás inadvertida, quedaba en situación flotante.

En la actualidad, raro es el caso donde se den ejemplos como los citados, siendo la puesta a tierra una constante que, en alta tensión se resuelve con una ejecución impedante y, en baja, con una conexión directa, similar a la realizada en la parte de red.

El próximo capítulo lo comenzaremos con la explicación de la puesta a tierra de los neutros en alta y con la descripción de las variantes para la puesta a tierra en función de cómo se presente la conmutación red grupo.