En los últimos 20 años, la industria de centros de datos ha pasado de salas individuales de servidores a edificios de un millón de metros cuadrados con decenas de miles de servidores conectados a la red en tensiones de nivel de transmisión que utilizan más de 100 megavatios de energía. Este nuevo escenario es sólo un comienzo.

Este crecimiento se debe en gran parte a la transición de dispositivos y técnicas analógicas a las digitales. La Internet, con sus omnipresentes conexiones de alta velocidad, se ha convertido en una faceta indispensable de la vida cotidiana. Algunos analistas prevén más de 20 mil millones de dispositivos conectados hasta 2020. La proliferación de dispositivos habilitados y conectados a Internet permite relaciones y percepciones antes imposibles. La Internet de las cosas (IoT) requerirá centros de datos adicionales y nuevas maneras de conectarlos.

En un nivel muy básico, la mera conexión de un dispositivo a Internet es útil sólo si usted puede beneficiarse de ese enlace. Por ejemplo, si sólo necesito ciertos datos en tiempo real, sin archivarlos, ¿por qué preocuparse por una conexión a Internet? Si un disyuntor de circuito no está conectado, sabemos sólo si está encendido o apagado. Los datos adicionales nos pueden indicar por qué está activado o desactivado.

De esta forma, un dispositivo conectado puede solucionar problemas u optimizar procesos. Nuevas técnicas y dispositivos que están detrás de esa conectividad explican por qué es un momento tan emocionante para formar parte de la industria eléctrica.

Cuestiones sobre la digitalización

Las preocupaciones legítimas recaen sobre la digitalización. Utilizar controles industriales diseñados para comunicaciones de circuito cerrado y exponerlos a Internet representa un riesgo de seguridad. Para estar conectado a Internet, un dispositivo necesita una dirección de control de acceso a medios (MAC), que normalmente se asigna por una contraseña. Puede funcionar como un puente entre una red industrial interna, como el ModBus, y una red de protocolo de control de transmisión / protocolo de Internet (TCP / IP).

Una preocupación es que las redes de control existentes no tienen seguridad o sólo seguridad mínima incorporadas a ellas. Ars Technica ha informado recientemente de la vulnerabilidad cibernética de los controladores lógicos programables (PLC) de un gran fabricante. Los dispositivos conectados directamente a Internet (especialmente en el lado del consumidor) plantean cuestiones serias, como ¿cuánta seguridad cibernética usted tendrá con una webcam de 79 dólares?

Otro punto es cómo comunicarse. Los diversos protocolos industriales tienen sus méritos, pero muchos son propietarios o jerárquicos. El ideal sería algo que fuera abierto y capaz de comunicarse de punto a punto para reducir los problemas de latencia. Una solución que parece estar emergiendo como pionera es el estándar IEC 61850, que fue inicialmente desarrollado para aplicaciones de red inteligente. Ofrece protocolo abierto, comunicaciones de punto a punto y aceptación creciente por la industria.

Un beneficio de la digitalización es la repetibilidad, la transportabilidad y la consistencia de las señales. Para un sistema de control, protección de circuitos o automatización de procesos, esto es muy beneficioso. Para la repetibilidad en configuraciones sobre corriente, la mayoría de los centros de datos utilizan unidades de arranque basadas en microprocesador en sus disyuntores de energía. Las señales analógicas también decaen en distancias más largas, dificultando la transmisión en una gran planta industrial o centro de datos. Con señales digitales, la transmisión no está limitada por la distancia. Finalmente, el uso generalizado de redes TCP / IP permite compatibilidad plug-and-play para facilitar la resolución de problemas y la actualización de sistemas.

Infraestructura más pequeña y segura

En el caso de los centros de datos, los operadores también están preocupados por la exposición de su personal a niveles peligrosos de energía. Una estimación de la industria coloca la densidad eléctrica de un centro de datos entre 30 y 100 veces la energía por metro cuadrado de un edificio comercial, resultando en más paneles de distribución, así como niveles más altos de falla.

Muchos clientes utilizan promedio de voltaje (MV) en sus centros de datos en lugar de sólo en las entradas de servicio. Esto crea situaciones en las que el personal de operaciones está más expuesto a equipos de energía MV. Los dispositivos digitales electrónicos inteligentes (IED) hacen posible cambiar la configuración de forma fácil, incluso de forma remota. Además, dentro del compartimiento de control de baja tensión del equipo de MV, la digitalización permite que el cableado de control de cobre estándar sea sustituido por circuitos de baja energía y fibra óptica, casi eliminando los riesgos para el personal de mantenimiento. Un beneficio adicional del uso de IED en sistemas de control es que ellos señalan cuando hay una interrupción, por lo tanto, no hay "falsos positivos" cuando se trata de seguridad.

Debido a la flexibilidad de las IED y al uso de señales de proceso, son significativamente menores que los transformadores de bobina tradicional (PT) y transformadores de corriente (CT) para controles de instrumentos / relés. Un disyuntor de MV es sólo un interruptor y necesita relés (por ejemplo, sobre corriente) para funcionar, a diferencia de la baja tensión, en la que el sensor está incrustado en el disyuntor. Los IED también son más fáciles de configurar. Cada PT o CT debe ser fabricado para el voltaje y corriente específicos involucrados. En cuanto a las aplicaciones tradicionales de detección de corriente y tensión, ABB descubrió que las variaciones van de 5.700 (es decir, el resultado del cálculo de todas las posibilidades) hasta siete. Imagínese lo que esto puede hacer por tiempo de ciclo, resolución de problemas y piezas de repuesto críticas. Por ejemplo, sólo en el peso, la transición de PTs y CT tradicionales a sensores digitales a nivel de proceso puede ahorrar más de 300 libras por uso y reducir la línea entera de conmutadores en casi un 30% en comparación con la construcción tradicional de paneles de derivación de clase 15kV.

Operaciones flexibles y predictivas

Uno de los grandes objetivos del sistema eléctrico en un centro de datos es escalable como el equipo de TI. Por supuesto, con equipos con cable, esto representa un desafío considerable. Sin embargo, la capacidad de comunicación, así como algunos nuevos enfoques con respecto a la protección y control de la energía, puede iniciar esta jornada.

Un claro beneficio del estándar de comunicación digital IEC 61850 es la capacidad de comunicación entre pares. Muchos sistemas de control son jerárquicos y no dimensionan suficientemente lo suficiente para las demandas de los centros de datos de hiper escala. Debido a la naturaleza punto a punto, la toma de decisiones a tiempo se puede mantener a nivel local y las decisiones más críticas en todo el sistema se pueden hacer en un nivel super o hiper visual.

Esto también libera el tráfico de red para las decisiones más críticas / impactantes. Los datos de dispositivos individuales también se pueden compartir en la red para analizar y archivar. Si está conectado a la nube, puede ser una herramienta muy poderosa en una flota de dispositivos, sistemas y sitios.

Esto afecta la distribución de energía. Si los dispositivos digitales se pueden configurar de forma remota, en tiempo casi real, esto puede permitir una capacidad de carga dinámica al equipo. Aunque esto se puede haber hecho en el pasado, con el control digital se puede hacer dentro de la unidad de arranque del interruptor, sin la complejidad de los PLC adicionales y el cableado, y puede ser reconfigurado según sea necesario o deseado. Algunas operaciones de relé y protección en paneles de MV, utilizando los beneficios de las conexiones de fibra óptica, lograron reducir el número de hilos de control en más del 80%.

Si los datos recopilados de las IED se archivan en una central, puede empezar a crear un "lago" de datos para obtener información sobre sus operaciones. Un ejemplo actual es utilizar el sonido para entender cuando un rodamiento del motor está a punto de fallar. El escenario se desarrolla de la siguiente manera: un motor emite un sonido X en la frecuencia Y; al analizar datos en cientos de instalaciones, el motor tiene un 90% de probabilidad de fallar en Z días. Esto puede cambiar el mantenimiento de un modelo basado en error / corrección para un modelo más proactivo, sin que sea necesario reemplazar elementos que no corren el riesgo de fallar. Los datos similares se pueden recoger de disyuntores y otros dispositivos eléctricos.

VR, AR, AI y el futuro

Aunque la tecnología está avanzando a un ritmo impresionante, una manera de estar equivocado es predecir el futuro. Sin embargo, algunas tecnologías más recientes, que aún no tienen su uso difundido, ciertamente valen la pena ser consideradas, y su impacto será astronómico.

La realidad virtual (VR), por ejemplo, se está desarrollando en la industria. Permite que un técnico evalúe, diagnostique, configure y repare un sistema en un entorno donde la práctica real (por ejemplo, una central nuclear) puede ser prohibitiva en relación con el costo y la seguridad. Un técnico puede convertirse en un experto en el asunto sin salir de su escritorio.

La realidad aumentada (AR), en la que las imágenes se proyectan en un dispositivo virtual sobre la realidad, puede ayudar a completar la tarea. Curiosamente, algunas de las empresas de bricolaje (DIY) están viendo esto como un gran diferencial para ayudar a sus clientes a instalar un grifo, por ejemplo.

Finalmente y reconocidamente, Google transformó su considerable mecanismo de Inteligencia Artificial (IA) de su sistema HVAC en un centro de datos como parte de un proyecto del 20%. El ahorro de energía fue del 40% sin hacer nada más con el sistema.

Con la infraestructura de data center empleando técnicas y dispositivos innovadores, ciertamente pasó a la era digital.