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Implantacin de zonas de alta densidad en un centro de datos de baja densidad

Revisin 1

por Neil Rasmussen y Victor Avelar

Introduccin 2

El problema: alta densidad no gestionada

4

La solucin: zonas de alta densidad

4

Mtodos de contencin de zonas

7

Ventajas adicionales de las zonas de alta densidad

13

Implantacin interna frente a implantacin asistida por el proveedor

15

Gestin en tiempo real de zonas de alta densidad

18

Conclusin 19

Recursos 20

Apndice A 21

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White Paper 134

Los nuevos avances en la tecnologa de alimentacin y refrigeracin permiten una implantacin sencilla y rpida de zonas de alta densidad autnomas dentro de un nuevo centro de datos de baja densidad o en el actual. La independencia de estas zonas de alta densidad permite el funcionamiento predecible y fiable de sus equipos de alta densidad sin que ello afecte de forma negativa al rendimiento de la infraestructura de alimentacin y refrigeracin de baja densidad actual. Un beneficio adicional es que estas zonas de alta densidad operan con una eficacia elctrica mucho mayor que los diseos convencionales. Se proporcionan instrucciones sobre el diseo, la implantacin y la operacin predecible de la planificacin de zonas de alta densidad.

Sumario >

los White Papers ahora forman parte de la biblioteca de documentos tcni-cos de Schneider Electric creados por el centro cientfico de centro de datos de Schneider Electric [email protected]


Schneider Electric Centro cientfico de centros de datos White Paper 134 Rev. 1 2

Los equipos de alta densidad, como servidores Blade, servidores 1U y servidores de varios ncleos de alta gama ofrecen ms clculos por vatio si se comparan con los servidores de la generacin anterior. Sin embargo, una vez consolidados, esta nueva generacin de equipos requiere recursos de alimentacin y refrigeracin concentrados. Los operadores de centros y los ejecutivos de TI a menudo dudan sobre la capacidad de los centros de datos actuales y si se debe construir un nuevo centro de datos para soportar mayores densidades de racks. Afortunadamente, existe una solucin sencilla que permite la implantacin rpida de racks de alta densidad dentro de un centro de datos de baja densidad tradicional. Una zona de alta densidad, como se ilustra en la Figura 1, permite a los responsables de los centros de datos dar soporte a un entorno de centros de datos de densidad mixta por una pequea parte del coste de la construccin de un nuevo centro de datos. En este documento, una zona de alta densidad se define como una o varias filas de racks que soportan un promedio de densidad por rack de 4 Kw o superior. Una zona de alta densidad se ubica dentro de los lmites de un gran centro de datos de baja densidad. La zona de alta densidad no es lo mismo que un centro de datos de alta densidad, que es un centro de datos dedicado a dar soporte nada ms que a racks de alta densidad. La gestin para la implantacin y el funcionamiento de un centro de datos de alta densidad no se trata en este documento.

Introduccin

High-density zone

Hot/cool air circulation is

localized within the zone

HEAT OUTTo buildings heat rejection system

Low-density room

A high-density island in the room A mini data center with its own

cooling Thermally invisible to the rest of

the room (ideally) Hot/cool air circulation is localizedwithin the zone by short air paths and/or physical containment

Figura 1

Concepto bsico de zona de alta densidad



Zona de alta densidad comparada con la estrategia de dispersin

Aunque actualmente los equipos de TI funcionan con una densidad de alimentacin alta; es decir, cada servidor consume mucha energa, no siempre significa que estos dispositivos se deban implantar en modo de alta densidad reunindolos todos en un rack. De hecho, una estrategia popular ha sido dispersar los servidores de alta densidad mediante la instalacin de unos pocos en cada rack. Si los equipos se dispersan de esta forma, la densidad de alimentacin media del centro de datos probablemente permanecer en el intervalo para el que se dise originalmente el centro de datos. As se puede evitar diversos problemas tcnicos. Sin embargo, la estrategia de dispersin puede no ser viable por varias razones: Consumo de superficie de suelo adicional, que puede ser difcil de justificar

o simplemente imposible

La percepcin por parte de la direccin de que los racks parcialmente llenos son un desperdicio

Mayores costes de cableado (debido a distancias largas) Mayor coste y dificultad de mantenimiento: el cableado y el montaje pueden

entrelazarse con otros equipos de una manera no estndar, dispersos por toda la sala

Menor eficacia elctrica del centro de datos, ya que las vas de distribucin de aire del sistema de refrigeracin son ms largas y peor focalizadas, esto aumenta la mezcla de aire caliente y fro, lo que resulta en una temperatura de retorno inferior a la del aire acondicionado (vase ms adelante la barra lateral Por qu las vas de distribucin de aire ms cortas aumentan la eficacia de los centros de datos)

Por estas razones, se espera que los operadores de los centros de datos comenzarn a implantar equipos de TI en su capacidad de densidad total, por zonas, en lugar de intentar mantenerse dentro de una densidad de alimentacin global en la sala mediante la dispersin de la carga. Con las nuevas tecnologas de alimentacin y refrigeracin, existe ahora una relevancia significativa de la eficacia desde la concentracin de equipos de alta densidad en zonas. En este documento se supone que la eleccin se ha hecho para implantar racks de TI de alta densidad en un centro de datos de baja densidad. La refrigeracin en filas, como una tcnica para implantar estas zonas de alta densidad, se presenta como una solucin sencilla para hacer frente a los problemas de alimentacin y refrigeracin de alta densidad en centros de datos actuales y nuevos. Para obtener ms informacin relacionada con las alternativas para la implantacin de equipos de alta densidad, incluida la opcin de dispersin de los equipos de TI, vase el Documento tcnico 46, Estrategias de refrigeracin para servidores Blade y racks de densidad ultra alta.

Estrategias de refrigeracin para servidores Blade y racks de densidad ultra alta

Recurso relacionado Documento tcnico 46

> La alta densidad permite alta eficacia En los centros de datos tradiciona-les con alimentacin y refrigeracin basadas en salas, los racks de alta densidad no gestionados pueden provocar efectos desestabilizado-res como la ineficacia de refrigera-cin, la prdida de redundancia de refrigeracin, puntos calientes, apagados a causa de la temperatu-ra y sobrecarga de circuitos. Sin embargo, con las nuevas tecnologas de alimentacin y refrigeracin actuales, los racks de alta densidad ofrecen una oportunidad para aumentar de forma drstica la eficacia y la predictibilidad, si se ha implantado con eficacia y con la ayuda de una alimentacin y refrigeracin inteligente en filas. Las zonas de alta densidad descritas en este documento proporcionan una forma de implantar la alta densidad y, al mismo tiempo, lograr una mayor eficacia global del centro de datos mediante una alimentacin y una refrigeracin focalizada, escalable y localizada.



El diseo tradicional de centros de datos utiliza un falso suelo para distribuir la refrigeracin a equipos de TI de baja densidad (Figura 2a). Sin embargo, cuando los equipos de alta densidad se instalan al azar en un centro de datos de baja densidad, la estabilidad de refrigeracin se pierde y comienzan a aparecer puntos calientes (Figura 2b). La construccin de centros de datos diseados para racks de baja densidad (generalmente de 1 a 2 Kw/rack) vara de forma drstica. Las alturas de los techos, las profundidades de los suelos elevados, la geometra de la sala, la distribucin de la alimentacin y los obstculos en el falso suelo son muy diferentes. Adems, los responsables de TI tienen distintas ideas sobre cmo definir un rack de alta densidad. En este documento se define un rack de alta densidad como de 4 Kw o superior. Independientemente del nmero que se utilice para referirse a un rack de alta densidad, se deben tener en cuenta los siguientes problemas de implantacin: Retraso en la implantacin de servidores: la incertidumbre de saber qu rack puede

refrigerar un servidor recin adquirido solo se suma al largo retraso de tener que realizar una evaluacin de la refrigeracin

Tiempo de inactividad no planificado: debido a circuitos de distribucin de alimentacin sobrecargados o apagados a causa de la temperatura de los equipos de TI

Refrigeracin impredecible en todo el centro de datos: no hay ninguna certeza de que todos los servidores de alta densidad se refrigeran correctamente despus de cada movimiento, adicin o cambio

Prdida de redundancia de refrigeracin: cuantos ms racks de alta densidad se agregan, ms unidades de aire acondicionado, que alguna vez fueron redundantes, se requieren ahora para suministrar el flujo de aire concentrado. En algunos subsistemas es muy poco prctico o muy costoso calcular su consumo de energa (por ejemplo, las unidades PDU debido al nmero de conexiones de salida o conmutadores)

Afortunadamente existe una solucin que puede neutralizar estas cuestiones y se explica en las secciones siguientes. La colocacin de racks de alta densidad en una zona autnoma aislada y estandarizada del centro de datos proporciona una solucin de bajo coste y viable para los retos mencionados anteriormente. Esta zona de alta densidad evita la dependencia de la naturaleza impredecible de la refrigeracin de falso suelo y no requerira un complejo anlisis de la dinmica de fluidos computacional (CFD) previo a la instalacin.

La solucin: zonas de alta densidad

El problema: alta densidad no gestionada

Low-density room

Concentrated high-density IT equipment

Unpredictable cooling

Low-density room

Stable cooling

Figuras 2a (izquierda) y 2b

2a Centro de datos de baja densidad 2b Puntos calientes de alta densidad



La Figura 3 ilustra tres metodologas de implantacin de zonas de alta densidad que son capaces de admitir la distribucin de alimentacin independiente, SAI y sistemas de refrigeracin. Esta solucin provisional elimina los puntos calientes en la Figura 2b simplemente introduciendo los equipos de alta densidad en la zona. El calor generado por los equipos de TI de alta densidad dentro de esta zona se desva hacia el exterior sin que afecte al sistema de refrigeracin actual del centro de datos o a los racks de TI de baja densidad situados en los alrededores. De hecho, la zona acta como su propio centro de datos de alta densidad dentro del actual centro de datos de baja densidad y es trmicamente invisible para el resto de la sala. Qu es neutral con la sala?

Las zonas de alta densidad funcionan bajo la idea de aislar el calor de salida del servidor y dirigirlo todo a las tomas de entrada del aire acondicionado, donde el aire se enfra antes de ser redistribuido a la parte frontal de los servidores. Al aislar las corrientes de aire caliente y fro, la zona de alta densidad neutraliza el impacto trmico que los racks de TI de alta densidad tendra, de lo contrario, en los centros de datos de baja densidad tradicionales. En otras palabras, la zona presenta una carga neutral con la sala de cara al actual sistema de refrigeracin del centro de datos. Aunque el objetivo principal de este documento es la refrigeracin de las zonas de alta densidad, tambin es posible alimentar una zona con su propio SAI dedicado y su distribucin de alimentacin. Esto puede ser deseable en situaciones en las que el SAI actual del centro de datos est al lmite de su capacidad o se est eliminando gradualmente debido a que se est agotando o cuando es necesaria la disponibilidad de alimentacin focalizada para una zona especfica. El sistema de la Figura 4 integra un grupo de racks de TI de alta densidad con un sistema de refrigeracin en filas de alta densidad, un SAI de alta densidad y el sistema de distribucin de alimentacin en una zona fabricada y probada con anterioridad.



Low-density room

Uncontained HOT-AISLE containment

RACK containment

Three basic methods(Top view)

High-density zone

HEAT OUT to buildings heat rejection system

Figura 3

Zona de alta densidad aislada (neutral con la sala)



Arquitectura de refrigeracin en filas

Una arquitectura de refrigeracin en filas hace que sea posible disponer de una zona de alta densidad neutral con la sala. La refrigeracin en filas es un mtodo de distribucin de aire en el que los acondicionadores de aire se dedican a una fila especfica de racks. Esto est en marcado contraste con la refrigeracin basada en la sala donde los acondicionadores de aire perimetrales se dedican a toda la sala. Los acondicionadores de aire basados en filas se pueden instalar por encima de racks de TI, a su lado o una combinacin de ambos mtodos. En la Figura 5 se muestra un ejemplo de aire acondicionado basado en filas. Aunque la mayora de instalaciones y el personal de TI entienden la idea bsica detrs de las zonas de alta densidad, cuestionan cmo la zona puede ser neutral con la sala en medio de constantes movimientos, adiciones de equipos y cambios. Teniendo en cuenta su experiencia anterior con la variabilidad y la naturaleza en tiempos tan desconcertantes de refrigeracin de falso suelo, no sorprende el escepticismo hacia la predictibilidad a largo plazo de las zonas de alta densidad. Aunque los falsos suelos y las zonas de alta densidad se rigen por las mismas leyes de dinmica de fluidos y termodinmica, uno de los principales aspectos que los diferencia es la estandarizacin. Si los falsos suelos se estandarizaron para que todos tuvieran la misma profundidad, las mismas dimensiones, los mismos obstculos bajo el suelo, el mismo patrn de flujo de aire bajo el suelo y las mismas fugas en los

Integral row-based air conditioners

Air conditioners return neutralized (ambient room temperature) air to the front of the racks

Hot air is exhausted to the hot aisle andreturns to the back of the air conditioners

Figura 4

Vista frontal de una zona de alta densidad con va-rios racks modulares estanda-rizados (en este ejemplo no hay contencin)

> Unidades de refrigeracin en filas En comparacin con el mtodo orientado a la sala tradicional, las vas de circulacin de aire del aire acondicionado basados en filas son ms cortas y mucho ms predecibles. Adems, se puede aprovechar toda la capacidad nominal del aire acondicionado y se puede alcanzar una mayor densidad de potencia. Al mismo tiempo, la capacidad utilizable del sistema de refrigeracin perimetral (basado en sala) aumenta, y en algunos casos la redundancia de refrigeracin se restaura al diseo original, ya que la carga se retira de este sistema y se coloca en la zona.

Aunque no se explica en este documento, la refrigeracin en filas tambin es un mtodo eficaz para la refrigeracin total de pequeas salas de centros de datos de baja densidad (de 1 a 3 filas de racks).



recortes de las baldosas, podran modelarse ms fcilmente en tiempo real para as predecir su comportamiento mediante herramientas de software de planificacin y diseo. Si existiera esta estandarizacin, los responsables de TI podran predecir el impacto que tendra en la refrigeracin la adicin de un chasis Blade a un rack determinado y tomar decisiones racionales basndose en la prediccin. Sin embargo, estos atributos del falso suelo por su propia naturaleza son personalizados y no contribuyen a la estandarizacin. Adems, la variabilidad de todos estos atributos haran que la modelizacin de la dinmica de fluidos computacional (CFD) en tiempo real fuera casi imposible en un centro de datos tpico. En contraste, las zonas de alta densidad utilizan anchos de pasillos de calor/fro, alturas de racks y distancias de distribucin de aire al rack estandarizadas. La refrigeracin en filas tambin elimina la variabilidad introducida por el falso suelo. Estas simplificaciones permiten disear zonas de alta densidad predecibles con instrumentos estandarizados. Estas herramientas de diseo proporcionan la confianza de que cualquier diseo capturar y neutralizar la cantidad esperada de aire caliente. Para obtener ms informacin sobre la arquitectura de refrigeracin en filas y cmo compararla con la refrigeracin basada en sala, consulte el Documento tcnico 130, Ventajas de las arquitecturas de refrigeracin en filas y por racks para centros de datos. El calor de escape del servidor se puede devolver a los acondicionadores de aire de tres maneras: sin contencin, contencin de pasillos calientes y contencin de aire en rack (consulte la Figura 5). Todos estos mtodos aprovechan un sistema de refrigeracin en filas (por ejemplo, el acondicionador de aire se desplaza a unos pocos metros del rack de TI).



Low-density room

High-density zone

Three ways to create a room-neutral island in a low density room

1

2

3

Uncontained

HOT-AISLE containment

RACK containmentRoom-neutral island

in a low-density room

Ventajas de las arquitecturas de refrigeracin en filas y por racks para centros de datos

Recurso relacionado Documento tcnico 130

Mtodos de contencin de zonas

Figura 5

Mtodos de contencin de zonas de alta densidad



1. Sin contencin

Las zonas sin contencin se basan en el diseo estndar y anchos pasillos calientes comunes y la distribucin de pasillos calientes y pasillos fros para mantener mezcladas las corrientes de aire fro y caliente. Por esta razn, las zonas sin contencin dependen de varios racks en una fila y no son eficaces en la refrigeracin autnoma de racks de TI. Los pasillos calientes y fros formados en filas de racks (y en algunos casos paredes) son los que estn aislados de las corrientes de aire caliente y fro, como se ilustra en la Figura 6. Cuanto ms se acerque un rack de equipos de TI a un acondicionador de aire en filas, mayor ser la cantidad de aire de escape que se capture y se enfre. A medida que aumente la distancia entre el rack de TI y el acondicionador de aire en filas, ms aire caliente de escape se mezclar con el aire circundante en el centro de datos. Cundo se utiliza este mtodo: Cuando los racks de TI destinados a la zona se muevan y reubiquen con frecuencia Cuando se utilicen racks de TI de una gran variedad de formas de diferentes

proveedores

Equilibrio: Se necesitan ms acondicionadores de aire en filas a ms bajas densidades para

capturar correctamente el aire caliente de todos los racks de TI.

CR

AC

CR

AC

CR

AC

Rack Rack Rack Rack

REAR

FRONT

WALL or ROW to help form hot aisle

Hot aisle

Figura 6

Zona de alta densidad sin contencin

> Importancia de los paneles aislantes Una refrigeracin en filas adecuada depende del aislamiento de las corrientes de aire caliente y fro. Si alguno de los espacios verticales de un rack no est ocupado por equipos, los espacios entre los equipos permiten al aire caliente de escape fluir a travs del rack y hacia la parte frontal de los equipos como servidores. Esta mezcla entre las corrientes de aire caliente y fro reduce la eficacia de la refrigeracin en filas. Para obtener ms informacin, consulte el documento tcnico 44, Cmo mejorar el rendimiento de la refrigeracin de racks con paneles aislantes de Airflow Management (vnculo en la seccin Recursos)



2. Contencin de pasillos calientes

Las zonas de contencin de pasillos calientes son idnticas a las zonas sin contencin, excepto por el hecho de que el pasillo caliente se contiene en cada par de filas. El pasillo caliente se convierte en el canal de escape de aire caliente al rodearlo con los paneles del techo y una puerta en cada extremo del pasillo (Figura 7). Adems, se eliminaron las puertas traseras de los racks. El aire caliente de escape se contiene fsicamente y no se mezcla con el aire ambiental del centro de datos. Se requiere una pared u otra fila de racks para formar un pasillo de aire fro con el fin de aislar el suministro de aire fro.

Cundo se utiliza este mtodo: En los casos donde debe conservarse el espacio del suelo. Este mtodo es popular

debido a que consume el mismo espacio que dos filas de racks de baja densidad.

Diseo de pasillos calientes/pasillos fros en centros de datos Equilibrio: Los paneles de contencin de pasillos calientes aumentan el coste econmico La contencin de pasillos calientes puede exceder las polticas del entorno de trabajo

debido a las altas temperaturas

Incompatible con algunos tipos de cables, regletas de alimentacin, etiquetas y otros materiales que no estn clasificados para las altas temperaturas

No es posible con una sola fila de racks

Por qu las vas de distribucin de aire ms cortas aumentan la eficacia de los centros de datos Con la tradicional refrigeracin perimetral basada en sala, el suministro de aire fro debe viajar ms lejos a cada rack, lo que requiere una alimentacin adicional del ventilador. Adems, si no hay un falso suelo, se puede mezclar eficazmente el suministro de aire fro con el aire de escape caliente de la sala, lo que requerir bajar la temperatura de suministro muy por debajo de lo que se necesita en los racks de TI. Los puntos calientes pueden obligar a bajar la temperatura de suministro an ms para controlar el sobrecalentamiento. La temperatura de alimentacin demasiado baja puede correr el riesgo de condensacin en la bobina de refrigeracin, lo que provoca un desperdicio en la deshumidificacin, la rehumidificacin y la reduccin de la capacidad del sistema de refrigeracin. Los retornos largos pueden causar de forma similar la mezcla de aire, lo que reduce la temperatura de retorno a la unidad de refrigeracin. Una temperatura de retorno baja disminuye la velocidad de transferencia de calor a la bobina, por lo que el calor se elimina de forma menos eficaz. Las vas de distribucin de aire ms cortas en la refrigeracin en filas disminuyen drsticamente la mezcla de aire de suministro y retorno (y con la contencin y los paneles aislantes eliminan virtualmente la mezcla). Por el lado del suministro, este funcionamiento permite una temperatura de bobina superior, lo que requiere mantener menos energa de enfriador y es mucho menos probable que se desperdicie condensacin. Por el lado de retorno, produce una temperatura de retorno ms alta que aumenta la tasa de eliminacin de calor. En comparacin con los sistemas de refrigeracin de largas vas de distribucin, estos efectos combinados de vas de distribucin cortas (1) aumentan la eficacia de refrigeracin operativa y (2) aumentan la capacidad de refrigeracin del sistema de disipacin de calor.



Las autoridades con jurisdiccin (AHJ) pueden requerir equipos de extincin de incendios en los pasillos calientes

3. Contencin en rack

La contencin en rack (tambin denominada contencin de aire en rack) es similar a la contencin de pasillos calientes, excepto que el aire caliente de escape se contiene con el marco trasero de los racks de los equipos y una serie de paneles para formar un canal de aire trasero. Este canal se puede conectar a un solo rack de TI o a una fila de racks (Figura 8). Los paneles utilizados para crear el canal de aire caliente de escape aumentan la profundidad de un rack normal en 20 cm. En los diseos de contencin en rack que requieran una contencin completa de los flujos de aire caliente y fro se pueden utilizar una serie de paneles frontales opcionales, como se muestra en la Figura 9. Esta contencin frontal opcional agrega una profundidad adicional de 20 cm al rack. Cundo se utiliza este mtodo: En los casos en que la contencin de pasillo caliente es el mtodo preferido, pero se

deja sin contencin una sola fila impar

Cuando se requiere acceso frecuente y fcil manipulacin de los cables de comunicacin Para el aislamiento completo en casos como los entornos de centro de datos abiertos

autnomos o diseos combinados; solo cuando se utiliza la contencin frontal opcional

En armarios de cableado que carecen de cualquier tipo de refrigeracin, exponiendo los equipos de alta densidad a temperaturas elevadas; solo cuando se utiliza la contencin frontal opcional

Cuando es necesario atenuar el sonido; solo cuando se utiliza la contencin frontal opcional

Equilibrio: La contencin de paneles frontales y traseros aumenta el coste econmico En una configuracin de un solo rack, el coste aumenta considerablemente cuando se

requiere redundancia de refrigeracin

CR

AC

CR

AC

CR

AC

Rack Rack Rack Rack

CR

AC

CR

AC

CR

AC

Rack Rack Rack Rack

Hot aisleREAR

FRONT

FRONT

Containedhot aisle

Figura 7

Zona de alta densidad con contencin de pasillos calientes

> Por qu NO se utiliza la contencin? Puede parecer que la contencin debera ser la mejor eleccin para cualquier escenario de refrigeracin en filas. Sin embargo, ste no siempre es el caso. Se necesitan ms acondicionadores de aire en filas a ms bajas densidades para capturar correcta-mente el aire caliente de todos los racks de TI. Cuanto mayor sea esta ratio mayor ser la distancia entre los racks de TI y los acondicionado-res de aire, con ms oportunidad para que el aire caliente escape. Las densidades ms altas, por el contrario, significan una menor proporcin de racks de TI para los acondicionadores de aire, con las vas de distribucin de aire ms cortas y menos posibilidades de que el aire caliente de escape se escape; en este caso, la contencin es menos importante, ya que el flujo de aire est bien dirigido y tiende a actuar por s mismo. Adems, puede haber considera-ciones de orden prctico que descarten la contencin, tales como mayor coste en ciertas densidades de alimentacin de racks, restricciones de la empresa en entornos de trabajo calientes (es decir, un pasillo caliente de contencin) e incompatibilidad con los racks existentes.



Una comparacin general de los mtodos de zonas de alta densidad se muestra en la Tabla 1.

Figura 8

Zona de alta densidad con contencin en rack

CR

AC

CR

AC

CR

AC

REAR

FRONT

Solid rear doors

Return air contained

RackRackRackRack

CR

AC

CR

AC

CR

AC

Rack Rack Rack Rack

REAR

FRONT

Solid rear doors

Solid front doors

REAR

FRONT

Solid rear doors

Solid front doors

CR

AC

RackUn solo rack

Mltiples racks

Contencin frontal opcional

Figura 9

Zona de alta densidad con contencin en rack y contencin frontal opcional



Criterios de seleccin

Sin contencin

Contencin de pasillos calientes

Contencin de aire en rack

Comentarios

Minimizacin del impacto

Buena Buena De media a escasa

SIN contencin y contencin de PASILLOS CALIENTES proporciona un espacio de fila mnimo Contencin de aire en RACK aade 8 cm a la

profundidad del rack, pero puede ser aceptable en aplicaciones de consolidacin La contencin frontal Y trasera aade 41 cm a la

profundidad del rack; debe valorarse frente a la superficie de suelo disponible

Facilidad de gestin de cambios

Buena De media a escasa De media a escasa

Introducir y retirar racks de una fila existente es ms difcil cuando los sistemas de contencin limitan el rack con hardware, especialmente con la contencin frontal

Minimizacin de consumo de energa

Media Buena Buena El diseo SIN contencin est estrechamente

relacionado con el diseo de los centros de datos existente que podran aumentar el nmero de unidades en filas

Facilidad de redundancia

Media Buena De media a escasa

Las posiciones de CRAC en la contencin de PASILLOS CALIENTES en filas son independientes de la redundancia Se necesitan ms CRACs en filas para mantener

la redundancia en la contencin en rack

Minimizacin del nmero de CRACs en filas (particularmente a baja densidad)

De escasa a media Buena De media a buena

La contencin de aire en RACK y la contencin de aire en RACK con contencin frontal puede ser limitada, ya que no todo el aire del rack puede compartirse entre todos los enfriadores en filas, como con la contencin de PASILLOS CALIENTES SIN contencin depende en gran medida de la

densidad de alimentacin del rack donde altas densidades requieren menos enfriadores en filas La contencin de aire en RACK y la contencin de

aire en RACK con contencin frontal estn muy influenciadas por la redundancia (se necesitan ms enfriadores)

Atencin al sonido

Escasa De media a escasa Buena

De escasa a media solo con contencin de aire en RACK Buena cuando se usa contencin de aire en RACK

con contencin frontal Se reducir el nivel de decibelios de los equipos

de refrigeracin, pero no se elimina completamente el ruido

Instalacin en trmicamente inestable o sin espacio en el centro de datos

Escasa Escasa Buena

De escasa a media solo con contencin de aire en RACK Buena cuando se usa contencin de aire en RACK

con contencin frontal Los ejemplos incluyen armarios de cableado, oficinas

y espacios comerciales

Coste Dependiente de variables como la densidad de alimentacin del rack

y el nmero de racks

Aunque la contencin de pasillos calientes tiene paneles adicionales que aumentan los costes, se requiere menos refrigeracin en filas que sin contencin, sobre todo a bajas densidades de alimentacin de rack

Tabla 1

Comparacin de los mtodos de contencin de zonas



La decisin sobre si seguir adelante con la implantacin de una zona de alta densidad tambin debe considerar los siguientes beneficios: Estandarizacin de elementos de diseo Compatibilidad con cualquier centro de datos, nuevos o existentes Facilidad de configuracin con SAI dedicados y distribucin de alimentacin Facilidad de configuracin con cualquier nivel de redundancia Facilidad de configuracin con cualquier nmero de racks de TI

Elementos de diseo estandarizados

Para que las zonas de alta densidad proporcionen un rendimiento predecible deben incluir elementos de diseo estndar. Esto incluye componentes tales como aire acondicionado, distribucin de alimentacin, SAI y racks. Adems, las dimensiones estndar juegan un papel clave en la previsibilidad del aislamiento de los flujos de aire caliente y fro. Las dimensiones estndar son anchos de pasillos calientes y pasillos fros, altura del rack y las distancias estndar (cortas) de las vas de distribucin del flujo de aire. La modularidad es tambin un beneficio de la estandarizacin y permite que las zonas de alta densidad se implanten rpidamente, se modifiquen con el tiempo e incluso se trasladen a otro centro de datos. Los componentes y las dimensiones estandarizadas simplifican mucho el proceso de diseo. Estas soluciones estndar prediseadas incluso pueden reordenarse para otros centros de datos. El personal del centro de datos tambin puede aprovechar la estandarizacin mediante la implantacin de la capacidad predecible y el software de gestin de cambios que mantiene el mximo rendimiento de la zona de alta densidad (esto se explica ms adelante). Para obtener ms informacin acerca de la estandarizacin, consulte el Documento tcnico 116, Estandarizacin y modularidad en la infraestructura fsica de red. Compatible con cualquier centro de datos, nuevos o existentes

Las zonas de alta densidad son modulares e independientes de las arquitecturas de refrigeracin basadas en sala y las arquitecturas de SAI existentes. Por lo tanto, pocas restricciones existen para evitar su implantacin en centros de datos nuevos o existentes. Debe haber disponible superficie suficiente y el suelo debe tener suficiente capacidad para soportar el peso. Todos los dems aspectos de una zona de alta densidad estndar se pueden copiar en varios tipos de centros de datos. Configurable con SAI dedicados y distribucin de alimentacin

La arquitectura de la zona de alta densidad permite la implantacin de configuraciones de SAI y PDU especficas para la zona en situaciones donde el SAI del centro de datos existente est al lmite de su capacidad o se est eliminando gradualmente debido al final de su vida. Estos sistemas estn basados en rack y diseados para ser modulares y escalables. Configurable con cualquier nivel de redundancia

Los niveles de redundancia varan en funcin de la criticidad de los activos de TI. El tradicional diseo de centros de datos es tal que toda la infraestructura fsica est construida para satisfacer los requisitos de redundancia del conjunto de activos ms importantes. Este tipo de diseo es extremadamente costoso, tanto desde el punto de vista econmico como operativo. Un diseo mucho ms rentable es proporcionar refrigeracin y alimentacin redundante solo

Ventajas adicionales de las zonas de alta densidad

Estandarizacin y modularidad en la infraestructura fsica de red crtica

Recurso relacionado

White Paper 116



dnde y cundo se necesite. Las zonas de alta densidad permiten, para este mtodo cuyo objetivo es la redundancia y la disponibilidad, la inclusin de mdulos de refrigeracin y la alimentacin redundantes cuando sea apropiado. Tenga en cuenta que la infraestructura bsica, como los tubos de agua fra y la entrada de servicio elctrico, debe estar diseado y construido el primer da con el mayor nivel de redundancia requerido. Configurable con cualquier nmero de racks de TI

Las zonas de alta densidad son escalables puesto que ajustan el nmero de racks de TI requeridos a una densidad de alimentacin especfica. Estas zonas pueden variar en tamao desde un solo rack de TI hasta 20 o ms racks en funcin de los cdigos locales. La combinacin de estas caractersticas da como resultado una solucin de alta densidad muy flexible que puede ampliar la vida de un centro de datos antiguo y posponer el desembolso econmico requerido para la construccin de uno nuevo.

Atributo Enfoque

tradicional Enfoque

por zonas Comentarios

Posicionamiento del centro de datos como una fuente de ventaja empresarial competitiva

Difcil Ms fcil Economa simple; el coste de hacer negocios es menor por unidad de

salida computacional

Implantaciones de TI justo a tiempo

Muy difcil Fcil

Las implantaciones son muy dependientes de la alimentacin

y la refrigeracin modular y predecible que afecta a la gestin y a la capacidad de

implantacin rpida

Predictibilidad del rendimiento

Alta Baja Estrechamente vinculada a la

eficacia de la infraestructura del centro de datos

Probabilidad de puntos calientes

Alta Muy baja

Las aplicaciones de gestin aseguran la colocacin ptima de los equipos en zonas para

evitar puntos calientes

Eficacia de refrigeracin

Escasa Excelente

Las unidades de refrigeracin basada en sala estn

sobredimensionadas para superar los obstculos por debajo del

suelo, la distancia, la mezcla de aire, la competicin por la

demanda, etc.

Capacidad de planificacin

Escasa Excelente

La estandarizacin y la predictibilidad facilitan escenarios del tipo qu pasara si... antes de movimientos, adiciones y cambios

Tabla 2

Implantacin de equipos de alta densidad: enfoque tradicional frente a por zonas



El propietario del centro de datos tiene dos opciones para la implantacin de zonas de alta densidad: implantacin interna o asistida por el proveedor. En ambos casos, es necesario un plan de proyecto slido. Informacin ms especfica sobre los proyectos de centros de datos y la planificacin del sistema est disponible en el Documento tcnico 140, Proyectos de centro de datos: Proceso estandarizado y 142, Proyectos de centro de datos: Planificacin de sistemas Implantacin interna

Los responsables de TI pueden implementar fcilmente las zonas ms pequeas o centros de datos pequeos (menos de 20 racks) sin experiencia previa. En el Apndice A se proporciona una hoja de trabajo y una lista de comprobacin. Esta hoja de trabajo puede servir como una gua til y facilita la recopilacin de informacin necesaria para especificar e implantar una zona de alta densidad. La hoja de trabajo supone que el propietario del proyecto tiene conocimiento de los equipos de TI asociados a la zona de alta densidad planificada (por ejemplo, requerimientos de alimentacin total, requisitos de enchufes, los requisitos de racks de altura U y los requisitos del cableado de comunicaciones). Si la hoja de trabajo est debidamente cumplimentada, se puede tomar una decisin bien fundamentada sobre el mtodo de contencin de zona a elegir. APC TradeOff Tool y Selector de contencin de Data Center InRow, (consulte la Figura 10) pueden ayudarle a seleccionar el mtodo de contencin de zona ms apropiado. Los resultados generados por la herramienta se basan en escenarios tpicos y, en algunos casos, la opcin de contencin recomendada puede diferir del diseo final real. Una vez elegido el tipo de contencin, debe tomarse una decisin sobre qu componentes se incluirn en la zona. La hoja de trabajo ayuda al personal del centro de datos a determinar si incluir un SAI dedicado, PDU o enfriador. En algunos casos, ciertas preferencias y limitaciones determinan qu componentes estn incluidos en una zona y cules no. En la Tabla 3 se proporciona una lista de las posibles limitaciones que puedan afectar a la configuracin definitiva de la zona de alta densidad.

Implantacin interna frente a asistida por el proveedor

Proyectos de centro de datos: Proceso estandarizado

Recurso relacionado White Paper 140

Proyectos de centro de datos: Planificacin de sistemas

Recurso relacionado

White Paper 142

Recurso relacionado APC TradeOff ToolTM

Data Center InRowTM Selector de contencin



Tabla 3

Componentes de la zona de alta densidad bajo varias limitaciones

Limitacin Requisito de la zona de alta densidad

Ninguno Racks y unidades de refrigeracin en filas

Posiciones de distribucin de alimentacin sin reserva

Racks, unidades de refrigeracin en filas, unidad de distribucin de alimentacin (PDU) en filas

Sin capacidad de alimentacin de reserva en un sistema SAI existente

Racks, unidades de refrigeracin en filas, sistema SAI en filas y PDU en filas

Sin capacidad de refrigeracin de reserva en el enfriador existente

Racks, unidades de refrigeracin en filas y enfriador empaquetado

Sin capacidad de alimentacin o refrigeracin en el enfriador y los SAI existentes

Racks, unidades de refrigeracin en filas, sistema SAI en filas y enfriador empaquetado

Sin capacidad de alimentacin o refrigeracin en el enfriador y los SAI existentes o posiciones de distribucin de alimentacin de reserva

Racks, unidades de refrigeracin en filas, sistema SAI en filas, enfriador empaquetado y PDU en filas



Figura 10

Herramienta interactiva para la seleccin del mtodo de contencin

Figura 11

Zona de alta densidad autnoma empaquetada

A pesar de la limitacin de no disponer de SAI de reserva, enfriador o capacidad de distribucin de alimentacin, todava es posible ampliar la vida de un centro de datos existente mediante la instalacin de una zona de alta densidad con sus propios recursos de refrigeracin y alimentacin dedicados. Por ejemplo, la zona de alta densidad de la Figura 11 incluye su propia planta enfriadora, SAI y distribucin de alimentacin. Se supone que la entrada del servicio elctrico del centro de datos tiene suficiente capacidad no utilizada para suministrar energa a esta solucin empaquetada. En los casos donde un centro de datos se ha quedado sin capacidad de servicio elctrico de reserva, se debe tomar la decisin de instalar suministros de alimentacin adicionales o construir un nuevo centro de datos. Otros factores que van ms all del alcance de este documento, como la superficie de suelo disponible, el potencial de virtualizacin, los objetivos del negocio, los contratos de arrendamiento y los futuros planes de crecimiento son factores a tener en cuenta en la decisin de compra o construccin.

Packaged chiller

Cooling distribution unit



Desde el momento que se identifica la necesidad de una zona de alta densidad, el personal de las instalaciones y de TI pueden esperar tardar de uno a tres meses en rellenar los racks en una zona determinada, suponiendo que se apruebe el presupuesto necesario. Sin embargo, los procesos internos de la empresa puede ampliar el plazo propuesto. Implantacin asistida por el proveedor

Aunque es posible que el personal del centro de datos implante zonas de alta densidad sin ayuda externa, los proyectos de centros de datos con 20 o ms racks pueden ser considerablemente ms complejos. En estos casos, se recomienda consultar a expertos en diseo y responsables de proyectos. La implantacin asistida por el proveedor por lo general comienza con una evaluacin de los centros de datos existentes o los planes de diseo de un nuevo centro de datos. En cualquier caso, una evaluacin de los expertos en diseo proporciona una valiosa informacin con las preferencias y limitaciones, lo que permite tomar decisiones de diseo ptimas. Las evaluaciones ayudan a responder preguntas como: Se puede adaptar a posteriori una fila existente con acondicionadores de aire en filas

para evitar el tiempo de inactividad?

Si no hay suficiente capacidad de intercambio de agua fra de reserva, debe utilizarse una unidad de aire acondicionado autnoma en lugar de un enfriador empaquetado?

Qu medidas se pueden tomar para aumentar la velocidad de implantacin de una zona de alta densidad futura?

Una evaluacin eficaz (por ejemplo, Blade Server Readiness Assessment de Schneider Electric) mide la capacidad de refrigeracin y alimentacin masiva de reserva, as como tambin la capacidad de distribucin de reserva. La capacidad de refrigeracin masiva se mide en el enfriador mientras que la capacidad de distribucin se mide en las unidades CRAH en el suelo del centro de datos. Estos datos proporcionan una estimacin de la capacidad de refrigeracin y compara las limitaciones respecto a los requisitos actuales y futuros. En ltima instancia, esto ayudar a responder a la pregunta: Cundo se acabar la capacidad de refrigeracin y se necesitar una zona de alta densidad? Despus de medir y analizar los datos, se crea un plan para satisfacer las futuras necesidades de alta densidad. En definitiva, un plan de diseo eficaz para centros de datos de densidad mixta debe incorporar la eficacia de utilizacin del espacio del suelo, la alimentacin y la refrigeracin. Un plan de diseo eficaz permite a un centro de datos utilizar todos sus recursos de alimentacin, refrigeracin y espacio en el mismo punto en el futuro, evitando as los recursos no utilizados. La arquitectura de refrigeracin en filas hace que sea posible la modelizacin en tiempo real del rendimiento refrigeracin. Las herramientas de diseo pueden configurar racks, acondicionadores de aire en filas, SAI y la distribucin de alimentacin basada en las especificaciones de la zona de alta densidad, tales como la densidad de alimentacin media y mxima por rack, la contencin, la redundancia y los tipos de enchufes. Una vez implantada la zona de alta densidad, las herramientas de gestin y la planificacin en tiempo real, se permite al personal de TI mantener el funcionamiento predecible, incluso despus de que se produzcan movimientos, adiciones y cambios. Los ejemplos del diseo apropiado y las herramientas de planificacin incluyen InfraStruxure Designer y Capacity and Change Manager de APC. Para obtener ms informacin sobre la gestin y su papel crtico en el rendimiento predecible, consulte el Documento tcnico 150, Gestin de la capacidad de alimentacin y refrigeracin de los centros de datos.

Gestin en tiempo real de zonas de alta densidad

Gestin de la capacidad de alimentacin y refrigeracin de los centros de datos

Recurso relacionado Documento tcni-co 150



En el pasado, la implantacin con xito de una combinacin de equipos de alta densidad y baja densidad en el espacio del centro de datos era un gran reto para el personal de TI. Los centros de datos tradicionales estaban especificados para enfriar una densidad de alimentacin de rack uniforme y no eran capaces de refrigerar de forma predecible un gran nmero de racks de alta densidad. Ahora, las arquitecturas de refrigeracin por filas permiten la implantacin rpida de zonas de alta densidad dentro de un nuevo centro de datos de baja densidad o en el actual. La refrigeracin y alimentacin modular en filas ahora se aade donde y cuando se necesitan racks de alta densidad, sin que afecte a la infraestructura a nivel de sala existente. Junto con la capacidad y los sistemas de gestin de cambios, las zonas ofrecen una solucin de implantacin de alta densidad capaz de mantener un funcionamiento predecible y neutral con la sala, incluso despus de movimientos, adiciones y cambios.

Conclusin

Neil Rasmussen es vicepresidente snior de innovacin de Schneider Electric. Es responsable de establecer la direccin tecnolgica del mayor presupuesto mundial de I+D dedicado a las infraestructuras de alimentacin, refrigeracin y racks para redes crticas. Neil tiene 19 patentes relacionadas con el suministro elctrico e infraestructura de refrigeracin a centros de datos de alta eficiencia y densidad, y ha publicado ms de 50 documentos tcnicos relacionados con el suministro elctrico y los sistemas de refrigeracin, muchos de ellos publicados en ms de 10 idiomas, los ms recientes, con un enfoque en la mejora de la eficiencia energtica. Es un conferenciante reconocido internacionalmente en el tema de centros de datos de alta eficiencia. Neil trabaja actualmente para desarrollar la ciencia de soluciones escalables para la infraestructura de los centros de datos de alta eficiencia y alta densidad y es el principal diseador del sistema InfraStruxure de APC. Antes de fundar APC en 1981, Neil recibi del MIT tanto su licenciatura como su mster en ingeniera elctrica, donde realiz su tesis sobre el anlisis de un suministro elctrico de 200 Mw a un reactor de fusin Tokamak. Desde 1979 hasta 1981 trabaj en los MIT Lincoln Laboratories en sistemas de almacenamiento por volante de inercia y sistemas solares de alimentacin elctrica. Victor Avelar es analista de investigacin snior en Schneider Electric. Es responsable de la investigacin de operaciones y diseo de centros de datos y consulta con los clientes las evaluaciones de riesgos y las prcticas de diseo para optimizar la disponibilidad y la eficacia de los entornos de los centros de datos. Victor se licenci en Ingeniera mecnica en el Rensselaer Polytechnic Institute y tiene un MBA del Babson College. Es miembro de AFCOM y de la American Society for Quality.

Acerca el autor



Estrategias de refrigeracin para servidores Blade y racks de densidad ultra alta Documento tcnico 46

Ventajas de las arquitecturas de refrigeracin en filas y por racks para centros de datos Documento tcnico 130

Estandarizacin y modularidad en la infraestructura fsica de redes cricas Documento tcnico 116 Proyectos de centros de datos: Proceso estandarizado Documento tcnico 140

Proyectos de centro de datos: Planificacin de sistemas Documento tcnico 142 Gestin de la capacidad de alimentacin y refrigeracin de los centros de datos Documento tcnico 150

Mejorar el rendimiento de la refrigeracin de los racks con paneles aislantes de Airflow ManagementTM Documento tcnico 44

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Pngase en contacto con el representante de Schneider Electric

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Datos/entrada Valor Comentarios

La z

on

a

1 Nivel de criticidad:

1, 2, 3 o 4

Objetivo para la disponibilidad y fiabilidad de la zona, en consonancia con la misin empresarial.

Consulte el Documento tcnico 122 para obtener ms informacin y elegir el nivel de criticidad

apropiado

2 Densidad de alimentacin media

por rack (Kw) Carga de TI media por rack. (La refrigeracin de

la zona estar diseada para controlar esto).

3 Densidad de alimentacin mxima

por rack Carga de TI anticipada mxima en cualquier rack

de la zona. (La refrigeracin de la zona estar diseada para controlar esto).

4 Hay suficiente capacidad de entrada de servicio para admitir esta zona de

alta densidad? (S/No)

La capacidad de entrada de servicio elctrico debe ser capaz de admitir la carga de alimentacin

incremental que agrega la zona (carga de TI ms la infraestructura de alimentacin y refrigeracin).

La s

ala

5 Tipo de suelo del centro de datos: falso

suelo frente a suelo duro

6

Qu altura hay disponible de suelo a techo para los equipos de la zona,

teniendo en cuenta los espacios libres de servicio? (indique pies o m)

La altura disponible para los equipos propuestos y futuros, teniendo en cuenta todos los espacios

libres de servicio aplicables por la jurisdiccin local. Por ejemplo, los aspersores contra incendios

afectarn a la altura disponible.

Po

ten

cia

7 La zona incluir un SAI dedicado

independiente? Si no, pase al elemento 12.

8 Cul es la tensin de entrada de la

fuente disponible en los SAI o las PDU?

9 Cul es la cantidad de corriente

disponible en el subpanel que alimentar los SAI o las PDU?

Corriente total de reserva del subpanel de alimentacin de la sala; debe compartirse con

el equipo de refrigeracin del elemento 21. Un electricista es la mejor fuente de informacin.

10 Cuntas posiciones de interruptores de

3 polos estn disponibles en los paneles?

El nmero total de posiciones de 3 polos de reserva

disponibles para utilizarlas con los SAI y las PUD. Un electricista es la mejor fuente de informacin.

11 Cul es el tiempo de funcionamiento

preferido del SAI? (minutos)

Para obtener ms informacin, consulte el

Documento tcnico 52.

12 Capacidad total de reserva de todos los

sistemas SAI existentes dedicados al centro de datos

Esto determinar si existe suficiente capacidad con los SAI existentes para admitir la nueva zona

de alta densidad, teniendo en cuenta la redundancia y la distribucin deseadas.

13 Cmo se dirigen los cables de

distribucin elctrica desde las PDU a los racks? (por el techo o bajo el suelo)

Apndice A: Hoja de trabajo y lista de comprobacin para la implantacin de una zona de alta densidad




refr

iger

aci

n

14

Qu mtodo utilizar esta zona de alta densidad? Sin contencin, contencin de pasillos calientes

o contencin en rack?

15

Qu mtodos de disipacin de calor estn disponibles en el sitio

actualmente? Agua enfriada, glicol, refrigerante, agua refrigerada?

Identifique los tipos de sistemas de disipacin de calor disponibles en el sitio. Esto le ayudar en el

diseo de una zona de alta densidad con un sistema de refrigeracin compatible.

16 Cul es la capacidad sensible total (en Kw) del sistema de refrigeracin

existente?

La capacidad de refrigeracin total (en Kw) disponible en el sistema de refrigeracin

existente. En los sistemas de agua enfriada, ser la capacidad de la planta de enfriamiento. En los sistemas DX, ser la suma de todas las unidades

CRAC.

17 Cul es la capacidad sensible de

reserva del sistema de refrigeracin existente? (Kw)

Para rellenarse si la capacidad de agua fra de

reserva se utilizar para esta zona de alta densidad.

18 Cul es el recorrido de los tubos del

sistema de refrigeracin? Por el techo o bajo el suelo?

Identifique el recorrido de lo siguiente: DX glicol, agua con condensador, lneas de condensacin

y humidificacin Agua enfriada tubos de suministro y retorno

19 Por dnde irn los tubos de agua fra

a las nuevas unidades de refrigeracin? Por el techo o bajo el suelo?

Recorrido para las lneas de condensacin, refrigerante y humidificacin

20 Cul es la tensin de entrada de la

fuente para las nuevas unidades CRAC/CRAH? (voltios)

Si no, pase al elemento 12.

21

Cul es la cantidad de corriente disponible para la alimentacin de las

nuevas unidades CRAC/CRAH? (amperios)

22 La solucin de refrigeracin requiere entradas de alimentacin crticas y no

crticas? Si NO, pase los dos elementos siguientes.

23 Qu voltaje proporciona la tensin de alimentacin crtica de la unidad

de refrigeracin? Tensin para la alimentacin de ventiladores y controles

24 Qu voltaje proporciona la tensin

de alimentacin no crtica de la unidad de refrigeracin?

Tensin para la alimentacin del compresor (solo DX), el humidificador y la bomba




Su

per

visi

n

y g

esti

n

25

Qu tipo de sistema de seguridad fsica es necesario para la zona de alta

densidad? Tarjetas de puertas, cmaras, detectores de movimientos?

26

Qu sistema de gestin de edificios (BMS) utiliza el centro de datos

existente? (Nombre del sistema o no se utiliza ninguno)

27

Qu sistema de gestin de redes utiliza el centro de datos existente?

(Nombre del sistema o no se utiliza ninguno)

28 Cul es el nivel de instrumentacin

preferido? (tpico o completo)

Identifique el nivel de instrumentacin preferido para la zona de alta densidad, utilizando varios sensores, tales como temperatura, humedad,

agua y movimiento.

29 Cmo es el cableado estructurado en el recorrido del centro de datos?

Por el techo o bajo el suelo?

Cableado estructurado hace referencia a los cables de red que conectan la

infraestructura de los equipos.

nran-782axb_r2_es

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