salicru - sais para data centers

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SAI para DATA CENTERS

Aumento de la eficiencia y de la seguridad eléctrica en CPD’s a través de la modularidad en SAI’s

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• Causas y Costes de Cortes No Planificados • Objetivo de un SAI• ¿Como conseguir dicho Objetivo?• 2 posibles soluciones para SAI VFI, según IEC-62040-2:

SAI monolíticos SAI modulares

• Conceptos Fundamentales de la Modularidad: Eficiencia Energética Disponibilidad

ÍNDICE

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Causas y Costes de Cortes No PlanificadosCausas de Cortes No Planificados

Costes de Cortes No Planificados

Datos de los últimos 12 meses

Datos de los últimos 12 meses

(*) Ponemon Institute© Research Report, publicado en Enero 2016, analizando 63 Data Centers en EEUU.

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Objetivo de un SAI

• Garantizar la Calidad y Continuidad en el suministro de Energía para las Cargas Críticas en una Instalación de Alta Fiabilidad.

Un único Objetivo ambicioso:

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Como conseguir dicho Objetivo?1. Aumento de Fiabilidad.2. Atención a una adecuada Instalación del SAI.3. Aumento de la Eficiencia.4. Corrección de los defectos de alimentación de la red comercial de

suministro de Energía:Sobretensiones Huecos de Tensión Otros:

Flicker, desequilibrios, ruido, ...ArmónicosVariaciones de Frecuencia

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2 posibles soluciones para SAI VFI, según IEC-62040-2: SAI Monolíticos y Modulares

Monolíticos:•Suele haber una gama de productos para cubrir un extenso rango de potencias.•Cada SAI es un sistema completo de gran potencia, con lo que la redundancia “n+1” suele ser con número “n” muy bajo 1, 2, máximo 7.•La substitución o reparación de un elemento suele ser muy crítico.

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Modulares:•Cada SAI es un conjunto de módulos idénticos trabajando en paralelo para dar una suma de potencias.•Suelen ser módulos de baja potencia, con lo que la redundancia “n+1” suele ser con un número “n” alto (hasta 32 o 64 módulos).•Los módulos suelen ser de fácil extracción para su substitución en caliente “hot swapp”.

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Monolíticos:+ Gran oferta en el mercado de SAI+ Competitivos- Facilidad de Mantenimiento- Gestión de la eficiencia del Sistema

Modulares:+ Facilidad de Mantenimiento+ Gestión de la eficiencia del Sistema+ Mayor Fiabilidad y Disponibilidad + Mejor encaje en entornos de Data Centers- Menor oferta en el mercado de SAI- Menor Competitividad

Ventajas e Inconvenientes de ambas tipologías:

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Conceptos Fundamentales de la Modularidad: Eficiencia Energética

Los esfuerzo para mejorar la eficiencia energética de un sistema SAI modular se centran en dos aspectos fundamentales:

Mejora de la eficiencia eléctrica de cada móduloMejora de la gestión del sistema global

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Mejora de la Eficiencia Eléctrica de cada módulo

1. Semiconductores con menores pérdidas de conducción y/o conmutación: MosFet Silicon Carbide SiC FET de Gallium Nitride GaN

2. Diseño de elementos magnéticos con nuevos materiales: Nuevos materiales de polvo de hierro Nuevos materiales amorfos

3. Investigación con topologías de convertidores más eficientes: Multinivel Resonantes Matriciales

4. Nuevas Tecnologías de Baterías: LiIon, Grafeno, …

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Mejora de la Gestión del Sistema Global

Modo “ON-LINE” doble conversión:+ Seguro / - Eficiente

Gestión de otros modos de trabajo de un SAI modular para la mejora de su rendimiento:

•Modo “Smart-ECO”.•Modo “Filtro Activo”: Compensación de armónicos.•Gestión Inteligente de los módulos: Punto de trabajo óptimo.

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AC

DC

Rectificador-PFC

DC

AC

Inversor

Batería

Bypass

RED

Bypass

AC

DC

Rectificador-PFC

DC

AC

Inversor

Batería

RED

Red con tensión, frecuencia y THDv aceptables para la aplicación

Red con tensión, frecuencia o THDv fuera de márgenes para la aplicación

RED

RED

1. Modo “Smart-ECO”: funcionamiento combinado entre modo OFF-LINE y modo ON-LINE en función de la calidad de la red comercial.

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RED

2. Modo “Filtro Activo”: compensación de armónicos de la carga.En este modo de funcionamiento, el trabajo en submodo “ECO”, añade la funcionalidad de compensación de armónicos. El rendimiento del sistema se encuentra a medio camino entre ambos modos ECO y ON-LINE.

AC

DC

Rectificador-PFC

DC

AC

Inversor

Batería

Bypass

RED

Corriente de compensación

Corriente de la carga

Corriente consumida de la red

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Mejora de la Gestión del Sistema Global2. Gestión Inteligente de los módulos: punto de trabajo de rendimiento óptimo.El rendimiento óptimo de un SAI (monolítico o modular), se encuentra entre el 70% y el 90% de carga.

Los sistemas modulares N+1, con N alto, tendrán mayor eficiencia que un Sistema Paralelo Redundante 1+1 de SAIs monolíticos (trabajando <50% cada uno).

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Conceptos Fundamentales de la Modularidad: Disponibilidad

Para incrementar la seguridad de datos que aporta un SAI a un Data Center :

MTBF (Fiabilidad) A (Disponibilidad)

MTBF[SAI] A= --------------------------- MTBF[SAI]+MTTR[SAI]

Clasificación TIER del Instituto Uptime

Adaptación a Niveles “Tier” exigentes (III o IV)

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Conceptos Fundamentales de la Modularidad: Disponibilidad

SAI Stand Alone 1+1: MTBF ↑, MTTR ↑ A SAI Modular n+1: MTBF ↓, MTTR ↓ ↓ ↓ A ↑

↑

STAND-ALONE MODULAR

(1+1) Stand Alone

(4+1) Modular

MTBF 1.250.000 500.000

MTTR 12h 0.5h

A 0.9999904 (5 nueves)

0.9999990(6 nueves)

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Conclusiones (I/II)1) Índices deseables en un SAI, para la Seguridad de un Data Center:

λ : tasa de fallos baja (ppm) MTBF: Tiempo Medio entre Fallos alta (horas)

MTBF (sistema) = 1 / (λ (componente#1) + λ (componente#2) +

… + λ (componente#n)) MTTR: Tiempo Medio de Reparación bajo (horas) A: Disponibilidad próxima a 1 (5 o 6 “nueves”)

2) En los Sistemas Modulares la Disponibilidad (A) aumenta con

respecto a SAI tradicionales, debido fundamentalmente al bajo

MTTR.

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Conclusiones (II/II)

3) Contrariamente a lo que puede parecer un sistema (n+1) presenta

mejor disponibilidad que un sistema (n+m) siendo m>1, debido a la

criticidad de la conexión Paralelo.

4) Una de las características de los SAI que mejoran todo estos índices es la Eficiencia Energética del SAI. Ello se consigue

fundamentalmente de dos formas: Mejorando el Rendimiento Eléctrico de los Convertidores de

Potencia Con una Gestión Inteligente de los Sistemas Paralelo

Redundantes

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Soluciones SALICRU para CPDs

On-line trifásico, modular,

10 – 900 kVA

On-line trifásico, 7,5 – 200 kVA,paralelable (4)

On-line trifásico, 160 – 800 kVA,paralelable (8)

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