NORMATIVAS Y REQUERIMIENTOS EN EL DISEÑO DE UNA SALA DE SERVIDORES

1. Introducción

Para la construcción de una Sala de Servidores se debe cumplir con la norma internacional TIA - EIA – 942.

Entre las características básicas que deben tomarse en cuenta para diseñar una Sala de Servidores podemos mencionar:

• Ser modular y escalable.

• Tener Alta Disponibilidad (7x24x365).

• Las puertas de ingreso y salida al local deben abrir hacia afuera.

• Disponer de falso piso (piso elevado) y falso techo.

• No debe de tener distribución de agua de ningún tipo.

• Disponer de alarma y detectores contra humo que cumplan con las normas establecidas.

• Confiabilidad y seguridad frente a incendios.

• Monitoreo continuo.

• Conectividad de redes de alta velocidad y performance.

• Redundancia.

• Buen sistema de seguridad.

• Sistema eléctrico mediante UPS con redundancia.

• Buen Sistema de Climatización, (el más recomendado para estos casos es el de Alta Precisión con redundancia y con suministro de aire frío por falso piso), debido a que los servidores en U (rack de 19” en gabinetes), generan más calor y densidad de carga empaquetada por la mayor concentración en espacios cada vez más reducidos.

• Debe ser tal que permita acomodar rápidos cambios.

• Se debe contemplar la posibilidad de ir creciendo posteriormente, adicionando más componentes, de modo que la potencia y la climatización puedan ir creciendo y adaptándose con este crecimiento. Sin embargo, en lo que se refiere a la infraestructura física, detección y extinción de incendio y los demás sistemas complementarios, el diseño debe contemplar la implementación total.

Para la confección de este documento se han tomado en cuenta las recomendaciones, normativas y requerimientos de la Norma TIA-492, así como otros documentos consultados en Internet, donde se dan las distintas recomendaciones para el diseño de las Salas de Servidores, Centros de Datos, etc.

La Norma ANSI/ TIA – 942, es la norma de infraestructura de telecomunicaciones para Centros de Datos, una norma que ofrece orientación sobre el diagrama de distribución del Centro de Datos

Además de la Norma TIA – 492 se han tomado en consideración las normas: NFPA, NOM, NEC, Documentación diversa de Sun Microsystems, Cisco system, ITSM y NEMA.

2. Normativas y Requerimientos

2.1. Espacio requerido.

2.1.1. Datos que se tomarán en cuenta:

1. Cantidad de gabinetes que se instalarán inicialmente.

2. Crecimiento que se conoce habrá próximamente.

3. Se considerará un crecimiento mínimo del 7% durante los próximos 10 años o del 10 % para los próximos 7 años.

4. Se incluirá áreas de espacio libre y flexible en que se pueda reasignar a una función en particular, tal como un área para equipos nuevos.

5. Los recorridos de los cables debe ser tal que no superen las distancias recomendadas y que los cambios no sean innecesariamente difíciles.

2.1.2. Requerimientos del local.

1. Paredes.

Serán de color claro para reflexión de la luz, con pintura plástica, no inflamable y lavable para poder limpiarlas fácilmente y evitar la erosión.

No podrán existir ventanas que den al exterior.

2. Puertas.

Las puertas deben abrir hacia afuera con el fin de eliminar el posible ingreso de “aire caliente” en la sala y provocar un desbalance en la temperatura deseada.

Estas serán preferiblemente de dos hojas, de 1,40 m, pero nunca menores de 1 m.

3. Falso Techo.

Será registrable de material anti polvo, que permita la instalación de las luminarias y la posibilidad de conductos de retorno de la climatización del local.

La altura entre falso techo y el techo debe ser tal que permita los conductos de retorno del aire acondicionado si se escoge esta variante y el cableado eléctrico para la iluminación.

4. Falso Piso.

Las losas serán antiestáticas, de madera prensada y metal, de 600 mm x 600 mm, montadas en gatos metálicos, que permita soportar el peso de los equipos y personal, así como el flujo del aire frío, el cableado de energía y cableado estructurado a los gabinetes tal y como se indica más adelante. Debe evitarse que los cables se conviertan en una barrera para el flujo del aire.

La cargabilidad del falso piso será superior a 1 500 Kg / m2

La altura del falso piso estará determinada por la climatización y la cantidad de cables a distribuir y será de 400 mm interior mínima.

La altura libre entre el falso piso y el falso techo debe estar entre 2.70 m y 3.30 m para permitir la movilidad del aire. Esto significa que debe quedar como mínimo 0,50 m por encima del equipo.

La norma exige un sistema de aterramiento de los gatos del falso piso formando un sistema multipunto, o sea se formará una malla con cinta de cobre.

Gran flexibilidad para reconfigurar las rejillas facilitando el reacomodo de cargas en el Sitio.

2.2. Climatización

2.2.1. Transferencia de calor en los locales de Servidores

Los servidores, dispositivos de áreas de almacenamiento y los equipos de comunicación vienen cada vez más pequeños y potentes. La tendencia es usar más equipos en espacios más pequeños, y de esta forma se concentra una cantidad increíble de calor.

El estándar TIA-942 regula que el nivel de temperatura debe oscilar entre 20 a 23 grados y la humedad promedio entre 45 a 55% para lograr un correcto funcionamiento del equipo a utilizar.

Para favorecer la circulación de aire, la industria ha adoptado un procedimiento conocido como “hot aisle/cold aisle” (“pasillo caliente/pasillo frío”).

En una configuración hot aisle/cold aisle, los gabinetes de los equipos se disponen en filas alternas de pasillos calientes y fríos. En el pasillo frío, los racks de los equipos se disponen frente a frente. En el pasillo caliente, están lado posterior contra lado posterior.

Las losas perforadas en el piso elevado de los pasillos fríos permiten que llegue aire frío al frente de los equipos. Este aire frío envuelve al equipo y se expulsa por la parte trasera hacia pasillo caliente. En el pasillo caliente, desde luego, no hay placas perforadas para evitar que se mezclen el aire caliente con el frío. Para obtener los mejores resultados con este método, los pasillos deben tener dos losas de ancho para permitir el uso de losas perforadas en ambas filas, si fuera necesario.

Este método obtuvo una gran aprobación por parte de la industria. De hecho, forma parte de la recomendación de la norma TIA-942. Lamentablemente, el sistema no es perfecto. Si bien es normal que los equipos expulsen calor por la parte trasera, no es un procedimiento universal. Algunos equipos succionan aire por la parte inferior y expulsan el aire calentado por la parte superior.

En estos casos podrá utilizarse alguna de las siguientes alternativas:

– Aumentar la altura del piso elevado. Duplicar la altura del piso ha demostrado aumentar la corriente de aire hasta un 50%.

– Usar gabinetes con una malla en el frente y el dorso como alternativa.

– Reemplazar las losas perforadas por otras con agujeros más grandes. La mayoría de las losas vienen con 25% de agujeros, pero las hay que tienen entre 40 y 60% de agujeros.

2.2.2. Sistema de enfriamiento.

Existen diversas topologías para refrigerar una Sala de Servidores, dentro de las cuales se destacan:

• Los sistemas de refrigeración perimetral que inyectan aire por debajo del piso técnico.

• Los de refrigeración por hilera que extraen el calor de los pasillos calientes e inyectan frío por delante de los racks.

• Los de enfriamiento por rack que inyecta el aire frío desde la parte superior del rack.

• Los sistemas que simplemente prevén la inyección de aire frio en toda la sala.

Lo más recomendado para Salas de Servidores que no son tan grandes como los Data Center es utilizar un Sistema de Climatización con equipos de Alta Precisión que suministre el aire frío por debajo del falso piso y el retorno preferiblemente por el falso techo.

El climatizador debe ser capaz de:

- Enfriar, humidificar, deshumectar, post-calentar, filtrar

- El enfriamiento sensible debe ser mayor que 90, óptimo es 100%. Solamente el enfriamiento sensible puede bajar la temperatura en la sala.

- El enfriamiento latente debe ser mínimo, sirve para reducir la humedad en la sala.

- Deshumidificar es una de las funciones de un climatizador de precisión.

La tabla que aparece a continuación indica las diferencias entre usar equipos de climatización de Confort y de Precisión, donde se puede observar las ventajas de este último.

Ítem Concepto Equipo de Confort Equipo de Precisión

1 Caudal de Aire

Tiene un caudal de aire pequeño y un salto de temperatura grande a raves del serpentín de enfriamiento

Tiene un caudal de aire grande y un salto de temperatura pequeño a través de Serpentín de enfriamiento

2 Temperatura Evaporación del Refrigerante Baja (alrededor de los 0 °C) Alta (temperaturas positivas, 5 a 8

°C)

3 Superficie Serpentín de Evaporación, a igual velocidad de paso

Pequeña, por motivo del bajo caudal de aire

Grande, por motivo del gran caudal de aire.

4 Capacidad Sensible. 60 – 70 % de la capacidad total 90 – 100 % de la capacidad total 5 Capacidad Latente 30 – 40 % de la capacidad total 0 – 10 % de la capacidad total

6 Formación de hielo en el Evaporador en Invierno.

Se forma hielo con bajas temperaturas exteriores, no hay regulación individual en el condensador.

No se forma hielo gracias a una regulación de presión de condensación constante en el circuito de refrigeración, la cual mantiene estable la temperatura de condensación, independiente de las temperaturas exteriores.

7 Humidificación

No tiene humidificador integrado en el climatizador. Si se requiere humidificación, se coloca un humidificador independiente.

Tiene humidificador integrado. La regulación puede ser On-Off o proporcional

8 Deshumidificación

El proceso de deshumidificación es constante por motivo de las bajas temperaturas de evaporación y salto térmico grande.

Tiene proceso de deshumidificación controlado. Tiene Post – Calefacción para corregir la desestatibilización de la temperatura de la sala.

9 Selección de calidad de componentes.

Componentes para lograr una vida útil de 12 a 15 años con 1 200 horas de funcionamiento por año.

Componentes Heavy Duty para lograr una vida útil de 12 a 15 años con 8 760 horas de funcionamiento por año.

10 Nivel de Ruido. Nivel de ruido bajo por tener caudales de aire pequeño.

Nivel de ruido mediano – alto por tener caudales de aire grandes.

11 Coste Equipo Reducido costo de inversión (Producción masificada).

Alto costo 3 a 4 veces el costo del equipo de confort (Series pequeñas a medianas)

12 Ubicación del compresor. En unidad condensadora Dentro del condensador

13 Desnivel entre Compresor y Evaporador.

Compresor inferior o superior al evaporador generalmente sin problema. Ver limitantes que indica el proveedor.

Compresor inferior al evaporador limitado por motivo del retorno de líquido.

14 Control Inteligente Condensador simple, se limita a controlar la temperatura. Tolerancias grandes.

Amplia prestación. Control de temperatura y humedad relativa en estrechas tolerancias, síntesis de fallas, integra la filosofía de redundancia, rotación entre equipos, enclavamientos, etc.

2.2.3. Importancia del frío en la Sala de Servidores

El mantenimiento de condiciones adecuadas de humedad y temperatura en un Data Center, es un tema que afecta directamente a toda infraestructura de TI del tipo Centro de Datos o a un simple cuarto de equipos.

Esto es válido para cuartos de equipos o Data Centers de todos los tamaños, bien sean para uso corporativo o para uso comercial; porque afecta el desempeño de los equipos si el calor generado por los servidores no puede ser apropiadamente evacuado o puede terminar dañando las CPU´s de los servidores.

2.2.4. Pasillo Frío y Pasillo Caliente

El punto de partida de todos los sistemas de refrigeración que se pueden adoptar actualmente para un cuarto de servidores parten de un cambio radical en la distribución de los racks respecto a las tendencias anteriores y que consiste en la ubicación de los racks en hileras de tal modo que se enfrenten por un lado los frentes de los mismos conformando un pasillo frío y por el otro los lados posteriores conformando el pasillo caliente.

La principal ventaja de esta disposición de racks respecto a las distribuciones tradicionales es que el aire frío inyectado por los equipos de refrigeración al pasillo frío no se mezcla con el aire caliente que sale por la parte posterior de los racks de servidores.

2.2.5. Configuración Pasillos Fríos/Calientes

Generalidades necesarias para realizar los pasillos

♦ Pasillos fríos:

– 1,0 m a 1,2 m

– Lleva el cableado de potencia

♦ Pasillos calientes:

– 0,8 m a 1,0 m

– Lleva el cableado estructurado (datos).

2.3. Dimensiones de los gabinetes y locales.

Los gabinetes tienen un ancho de 60 cm en cuyo interior alberga un rack de 19 pulgadas, la profundidad oscila entre 1,00 m y 1,20 m, la altura también varía entre 2,00 m y 2,20 m, según el fabricante.

Puede considerarse para los locales pequeños 3,71 m2 a 4,61 m2 por gabinete y para locales grandes 2,32 m2 a 2,78 m2 por gabinete.

2.4. Cálculo de energía.

Deberá emplearse un sistema de energía UPS

Hace 10 años el promedio era de 750 W/gabinete

Hace 5 años el promedio era de 1 500 a 1 750 W/gabinete

Actualmente el promedio es de 3 500 a 4 000 W/gabinete

(Las consideraciones de crecimiento son las mismas dadas para la implementación de la Sala).

Es un error muy común calcular el consumo eléctrico sumando directamente lo que marca el manual de cada equipo e indica el fabricante, por lo general éstas indicaciones corresponden a la máxima configuración y carga del equipo en sus picos de arranque y en situaciones de extrema exigencia, si solo tomamos esto para dimensionar el consumo eléctrico seguramente sobredimensionemos la potencia. El paso correcto sería poder medir el consumo eléctrico directamente con una pinza amperométrica en cada rack u obtener este dato si tenemos instalados medidores de consumos.

Para las proyecciones de los nuevos racks en donde no tenemos claro que equipos instalaremos estamos en la actualidad calculando un consumo entre 5Kw y 7Kw.

Lo importante de este punto es armar un sistema de energía que sea escalable y flexible, que si en poco tiempo instalamos un rack en donde el consumo real esté por encima de estos valores, podamos adaptar la instalación sin necesidad de costosas modificaciones.

Es fundamental establecer el nivel de redundancia eléctrica requerido, ya sea sistemas N+1 o 2N+1, el cual podrá implicar que lleguemos a alimentar cada rack con doble acometida eléctrica de distintos Paneles y distintas UPS, o un sistema más simple con una sola alimentación y una UPS, aunque esta última opción elevará la probabilidad de fallas del sistema.

2.5. Layout y espacios requeridos

Para cumplir estrictamente con las normas debe pensarse en conformar un espacio exclusivo para el alojamiento de los gabinetes de servidores, un espacio diferente para los de comunicaciones, otro para la sala de UPS, uno para la sala de climatización y otro para la Sala de Paneles de Distribución de Energía.

Si nos ajustamos a proyectos de menor envergadura se puede unificar en un mismo espacio los gabinetes de servidores y comunicaciones. Pueden unificarse las Salas de UPS y de Paneles de Distribución de Energía permitiendo concentrar así todo lo referente a energía en la misma sala. ´

Con respecto a la distribución de la sala de servidores, es de suma importancia establecer el concepto de pasillos fríos y calientes, de esta forma se evita las mezclas de los distintos aires, (fríos y calientes), permitiendo una mejor refrigeración y eficiencia

2.6. Conectividad.

Independientemente del tamaño de la Sala, hay que establecer cómo estarán conectados e integrados a la red los servidores, storage o cualquier dispositivo que se instale en cada rack. Existe la posibilidad de instalar y dejar previsto en los racks Patch Panel con una cantidad determinada de cables de cobre UTP y/o ODF con fibras que confluyan todos al área de comunicaciones del local, en la cual se encontrarán instalados los switches que proveerán la conectividad.

El sistema opuesto al descripto anteriormente prevé la instalación de switches individuales por rack y éstos conectados por fibra o cobre al switch principal.

La elección de una u otra topología dependerá del tipo y cantidad de dispositivos que se instalen, requerimientos en cuanto a velocidad, comportamiento y características de crecimiento.

2.7. Sistemas de Control y Seguridad

Para lograr el nivel de seguridad adecuado a la instalación, ésta deberá contar con:

• Sistemas de detección y extinción de incendios

• Cámaras de seguridad

• Controles de acceso a las salas

• Control de acceso a nivel de gabinetes

• Detección de fluidos

• Control de temperatura y humedad

• BMS, etc.

2.8. Resumen y Conclusiones.

Una Sala de Servidores independientemente del tamaño de la misma deberá seguirse las normativas, recomendaciones y consideraciones de diseño dadas aquí, existiendo muchas otras más consideraciones que pueden ser consultadas.

Es importante efectuar un correcto dimensionamiento de la Sala, la cual debe ser modular y escalable, en la cual debe considerarse espacios libres que permitan incrementos y cambios tecnológicos, así como áreas de trabajo y pruebas. Pasillos adecuados de circulación, movimiento de equipos y operación.

Es importante a la hora de diseñar las filas de gabinetes seguir el principio de pasillos fríos y pasillos calientes, a fin de no mezclar estos aires.

Debido a la alta disipación de calor en un solo gabinete, es de vital importancia un correcto dimensionamiento de la climatización debiendo utilizarse Equipos de Alta Precisión con suministro de aire frío por debajo del falso piso, el cual deberá tener la altura adecuada que permita el flujo del aire y la distribución de cables de energía y de datos, con retorno preferiblemente por falso techo.

La distribución de los cables deberá organizarse de forma tal que no obstruya el flujo del aire.

Tomando en cuenta que las losas del falso piso son de 60 cm x 60 cm, los pasillos fríos deben tener 2 losas libres (1,20 m) a fin de permitir si es necesario situar las rejillas perforadas en ambos frentes de los gabinetes.

La altura entre falso piso y falso techo debe ser tal que el espacio libre por encima de los gabinetes no sea menor de 0,50 m.

2.9. Bibliografía.

' (2012, 05). Norma ANSI/Tia. BuenasTareas.com. Recuperado 05, 2012, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Norma-Ansi-Tia/4045285.html

' Alex Moneste, Claves para el diseño conceptual de su Centro de Datos. (Oct 03, 2010) [En línea] Data Center Consultores -. Consulta realizada en: http://www.slideshare.net/datacenterconsultores/claves-para-el-diseo-conceptual-de-centro-de-datos

' TIA-942-A Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers. (2013) [En línea] Consulta realizada el 7 de marzo de 2013 en : http://blog.siemon.com/standards/tia-942-a-telecommunications-infrastructure-standard-for-data-centers

' (2011, 03). Cuarto Servidores. BuenasTareas.com. Recuperado 03, 2011, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Cuarto-Servidores/1643120.html

' (2011, 05). Diseño de un Centro de Procesamiento de Datos “Data Center” Basado en la Norma Tia 942 para la Base Aérea Teniente Luís del Valle García. BuenasTareas.com. Recuperado 05, 2011, de: http://www.buenastareas.com/ensayos/Diseño-De-Un-Centro-De-Procesamiento/2188753.html

' (2012, 04). Diez aspectos fundamentales a tener en cuenta para construir un Datacenter, por Julián Di Nanno, director de DCE Ingeniería. [En línea] 23 March 2012 por Matías Astore. http://www.datacenterdynamics.es/focus/archive/2012/03/diez-aspectos-fundamentales-tener-en-cuenta-para-construir-un-datacenter

' (2013, 01). Cinco maneras de asegurar que tu Sala de Servidores crece con tu negocio, por Carlos Solis Salazar. "Gerente, Facilitador, Conferencista, Profesional en Seguridad de la Información, Tecnología y 2.0. Líder de Capítulo Venezuela de OWASP.. Masificando el

Conocimiento en Seguridad de la Información". Publicado el 31 de enero de 2013 [En línea]. http://www.solis.com.ve/5-maneras-de-asegurar-que-tu-sala-de-servidores-crece-con-tu-negocio

' CAPITULO III REQUERIMIENTOS TÉCNICOS ADECUACIÓN DATACENTER CUNI [En línea] http://www.etb.com.co/nuestracom/contratacion/documentos/871640446TERMINOSXTECNICOS.DOC

' Revista "Frío y Calor" N°89, Aire Acondicionado de precisión para Salas de Servidores de Alta Densidad, preparado por Heinrich Stauffer, Ingeniero ETS, Gerente General, INSTAPLAN S.A. Trabajo presentado en las “Jornadas Tecnológicas” realizadas por la Cámara y DITAR Chile en Octubre 2007

Elaborado por:

Ing. Norberto Castro Ávila

Ingeniero en Telecomunicaciones

La Habana, Cuba, 07 de marzo de 2013