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Calidad de red en Data Centers

En muchas ocasiones, los Data Centers van incorporando equipos y cada uno de ellos genera una pequeña distorsión. Por ello, es importante identificar esas distorsiones rápidamente para evitar sus efectos adversos y el consecuente aumento del consumo energético. 

PROBLEMÁTICA 

Calidad de red

Todos los equipos eléctricos y electrónicos que se utilizan en la industria son diseñados para trabajar bajo unas condiciones determinadas. Por ello, es necesario estandarizar los suministros eléctricos. Todas las compañías eléctricas deben cumplir estrictamente dichas normativas para que la energía entregada a un consumidor sea realmente útil para él.

Cuando dichos parámetros de funcionamiento se alejan demasiado de los parámetros de diseño, los equipos dejan de funcionar como se espera de ellos. Es por ello que se producen ineficiencias o roturas. Todos conocemos lo que ocurre cuando una tormenta de verano provoca una alteración significativa de los parámetros de calidad de la electricidad suministrada a una vivienda; los aparatos electrónicos se rompen.

Los equipos admiten, generalmente, un rango de variabilidad en dichos parámetros. No obstante aun siendo capaces de trabajar así, el rendimiento se ve alterado provocando mayores consumos energéticos, calentamientos indeseados, vibraciones….

Modificación de tensión

Cuando instalamos un equipo en nuestra red eléctrica, es habitual que el equipo en cuestión tenga una pegatina que nos indique los rangos de tensión admisibles para su funcionamiento (por ejemplo, 380 Vac – 420 Vac). Esto solamente quiere decir que el equipo puede mantener el régimen de funcionamiento dentro de esos rangos de tensión y que fuera de los mismos no se asegura la prestación del servicio.

No obstante, si analizamos el comportamiento eléctrico de un motor, podemos ver que cualquier variación de la tensión realmente aplicada al motor respecto a la nominal teórica para la que fue diseñado provoca efectos adversos.

Desequilibrio de fases

Cuando un Sistema eléctrico no está equilibrado en tensión – es decir, la magnitud o desfase entre las tensiones de las diferentes fases son reseñables- se producen sobreesfuerzos en los elementos mecánicos. También se producen flujos de corrientes indeseados que provocan roturas e ineficiencias energéticas que a final de año suponen un coste importante.

Cuando dicho desequilibrio se produce en corriente, pueden darse disparos intempestivos de protecciones aún estando lejos del límite nuestro consumo nominal y pérdidas energéticas.

Armónicos

La presencia de distorsiones armónicas en la red es la responsable de numerosas averías e incidencias en el Sistema. Y, sobretodo, de la degradación de equipos y aumento de consumos energéticos.

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Los armónicos vienen caracterizados por su amplitud y su orden. Cuanto mayor es el orden, menor afección tienen respecto a la onda perfecta. Pero cuanto mayor es su amplitud más devastadores son las consecuencias de su presencia. Generalmente, no se monitoriza la presencia de los mismos y, por tanto, no se actúa hasta que las consecuencias de los mismos provocan una pérdida de servicio. En la imagen se muestra el resultado de una auditoría de un edificio en el que el propietario consideraba que tenía “muy optimizado” el consumo eléctrico.

La presencia de armónicos provoca:

  • Disparo de disyuntores y fusibles sin razón aparente.
  • Aumento del efecto pelicular y aumento de temperaturas en conductores y conexiones.
  • Aumento de pérdidas en el hierro, entre un 5% y un 10% del consumo de un motor.
  • Calentamiento en transformadores y bobinados.
  • Sobrecarga del conductor de neutro en sistemas que aparentemente están bien equilibrados.
  • Sobrecarga de condensadores que puede generar circuitos resonantes con el Sistema eléctrico. Rotura de fuentes de alimentación, tarjetas electrónicas, etc…
  • Disminución del factor de potencia.
  • Producen vibraciones en las partes móviles de motores y provocan su rotura.

Transitorios de tensión

Los transitorios de tensión pueden venir generados por huecos de tensión, sobretensiones de origen atmosférico, entrada en carga de equipos de mucho consumo, etc…. generalmente producen un transitorio que puede deteriorar el aislamiento de conductores que provoquen algún cortocircuito o daños similares. En ocasiones rompen tarjetas de comunicación que pueden dar al traste con la continuidad de operación.

SOLUCIONES PARA LA CALIDAD DE RED EN DATA CENTERS

Existen diferentes tecnologías que permiten corregir o compensar ciertos de los problemas de la falta de calidad de red en las instalaciones de Data Centers. Pero el primer paso siempre es identificar el problema. Para ello, es necesario tener monitorizado y grabar permanentemente los datos y realizar un proceso de análisis de los mismos que ayude a identificar los problemas a medida que van surgiendo. Muchas veces las industrias, centros de datos, etc… van añadiendo equipos y cada uno de ellos genera una pequeña distorsión. Es importante identificarlos en el momento que empiezan a producirse para atajarlos antes de que generen daños e ineficiencias. Y sobre todo, antes de que se acumulen con otros problemas y luego sea muy difícil identificar cada una de las causas por separado.

En la actualidad, existen equipos que permiten equilibrar las fases de un sistema de manera dinámica y otros que permiten corregir el factor de potencia.Tanto si se trata de corregir energía reactiva inductiva como si se trata de capacitiva. Hay filtros de armónicos que corrigen la distorsión armónica en el origen y otros que lo hacen en la cabecera de la instalación. Existen también equipos que leen la calidad de la onda en tiempo real y ajustan su consumo para modular la onda y llevarla hacia la forma de onda más perfecta.

En definitiva, la industria de los Data Centers está acostumbrada a poner pequeños parches, generalmente cuando las compañías eléctricas les sancionan como con la utilización de energía reactiva inductiva. De esta manera, presentan problemas en las instalaciones que se dan por endémicos y en realidad generan unos costes invisibles muy elevados para la explotación de los sistemas.

Nueva normativa

A finales de este año, entrará en vigor la nueva normativa que comenzará a sancionar a los consumidores, además de por el consumo de energía reactiva inductiva, por el consumo de energía reactiva capacitiva. Esto es debido a que la distorsión provocada por la diferencia entre la energía activa y la aparente en los sistemas trifásicos cada vez tiene una mayor componente capacitiva. Esto es debido a la electrónica que se utiliza cada vez con mayor frecuencia en iluminación led, convertidores electrónicos, fuentes de alimentación electrónicas, etc. Entonces será cuando se comiencen a instalar baterías de inductancias para corregir dichos desfases, aunque hay consumidores que llevan años conviviendo con dichas ineficiencias.

La mejor forma de atacar estas ineficiencias es ponerse en manos de una empresa especialista que conozca la importancia de gestionar la impedancia de una instalación, sepa identificar los generadores de “energía basura” dentro de una instalación y conozcan las diferentes tecnologías existentes en el mercado para poner freno a las mismas. 

Clysema

Desde Clysema hemos llevado a cabo varios proyectos de mejora de parámetros de calidad de red en Data Centers con muy buenos resultados, tanto eliminando componentes de reactiva capacitiva, como en la identificación y reducción de armónicos generados por algún elemento en la instalación. También hemos obtenido buenos resultados reduciendo la impedancia de línea de una instalación o mejorando los parámetros en general, provocando una disminución considerable de las incidencias, averías en tarjetas de control, ahorro energético, funcionamiento de la industria, etc…

Por David Trueba

Director Técnico de Clysema