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Ing. César Inga Zapata

Ing. Cesar Inga Zapata

SOLUCIONES EN ENERGÍA Y CLIMATIZACIÓN PARA DATA CENTER



AGENDA

1. FUNDAMENTOS DE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA

2. SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA DE ALTA FRECUENCIA PARA DATA CENTER

3. DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN CONTRA TRANSITORIOS DPS / TVSS

4. SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN ININTERRUMPIDA

5. SISTEMAS DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA ATS

6. AIRE ACONDICIONADO DE PRECISIÓN



Menor Costo

Mayor Costo

PIRÁMIDE DE LA CALIDAD DE ENERGIA



SISTEMAS DE PUESTA ATIERRA PARA DATA CENTER



SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

Para un mismo edificio quedan expresamente prohibidos los sistemas de puesta a tierra que aparecen en la Figura, según criterio adoptado de la IEC 61000-5-2.

Tierra AisladaTierra de Potencia

Pararrayos o terminales de captación

Puesta a Tierra

Suelo



Tierra AisladaTierra de Potencia


Puesta a Tierra

Suelo

Para un mismo edificio quedan expresamente prohibidos los sistemas de puesta a tierra que aparece en la Figura, según criterio adoptado de la IEC 61000-5-2




Para un mismo edificio los sistemas de puesta a tierra tendrán que aparecen como en la Figura, según criterio adoptado de la IEC 61000-5-2.

Conductores de Protección

Conductores Aislados


Bajantes

Conexiones

Puesta a Tierra

Suelo

Conductores Equipotenciales sugeridas para edificios altos




• Controles de efectos de interferencia externa .Normalmente sólo el control del campo eléctrico control de campo magnético requiere material ferroso• Puede controlar la fuga de información controladaDepartamento de Defensa y la tempestad

• El rendimiento normalmente comprometidaDatos de las penetraciones de cableSeparación de potencial para la energía

CONCEPTOS DE LA JAULA DE FARADAY



• Normas Federales de Procesamiento de Información de la publicaciónFIPS PUB 94 - 21 de septiembre - Ahora descontinuadoEE.UU. Departamento de Comercio, Oficina Nacional de Normas• Orientación sobre la energía eléctrica para instalaciones de ADP

LAS SEÑALES DE INTERFERENCIA EN EQUIPOS DE CABLEADO



• A menos que sala es cuadrada instrucciones simples para las conexiones a todas las otras causas perdidas en las conexiones

• Las abrazaderas pueden aflojarse con el tiempo

4 X 4 DE CUADRÍCULA DE REFERENCIA



Las Sobretensiones Transitorias y su Mitigación conDispositivos de Protección contra Sobre tensiones DPS / TVSS



Sobretensión de origen Atmosférico

Sobretensión de maniobra

Tiempo

Ten

sió

n

¿Qué son las Sobretensiones Transitorias?



UNDERWRITERS LABORATORIESDetermina que la naturaleza imprevisible de las fluctuaciones hace quesea difícil suprimirlos; nunca se sabe cuándo, cuánto tiempo o cuánpoderosos serán estos.

NEMALos Picos de Tensión o Transitorios son breves picos de sobretensión operturbaciones en una onda de energía que pueden dañar, degradar yhasta destruir los equipos eléctricos y electrónicos dentro de cualquiercasa, edificio comercial o instalaciones de una fabrica.

IEEE (Emerald Book)Las sobretensiones pueden tener muchos efectos sobre losequipos que van desde efectos indetectables hasta sacar de serviciocualquier equipo.

¿Qué son las Sobretensiones Transitorias?



Línea Telefónica

Línea distribución en Media Tensión

Fuentes de Inducción

Líneas de Control

Sub distribución

Potencial a TierraBuena Condición de

sistema de Puesta a Tierra

Baja Impedancia del Sistema a Tierra

aplicando Cemento Conductivo

Puesta a Tierra de Potencia

Sub Estación de Transformación

Protección y Captura de Rayos

Disipación correcta de la energía de falla en el Sistema a Tierra

Captura de fallas provenientes de lado de fuerza

Protección de fallas entrantes través de las líneas de Distribución

Diseño de Conductores equipotenciales

Tablero de Distribución

Central Telefónica

UPS, Estabilizadores,Baterías

Sala de Impresoras

Sala de Servidores

Equipos de Computo

Unidad de Computo

Remota

Equipos de Computo y Comunicaciones

Multiaterramiento de las Tierras

Dispositivo de Protección TVSS

Dispositivos de Protección para Comunicación.

Electrodos de Puesta a Tierras

Las perturvaciones y fallas pueden tener un Origen Externoo como sucede más a menudo puede ser de Origen Interno(Perturvaciones generadas por nuestros propios equipos)

Las soluciones ante estos problemas varian dependiendo de un análisis previo

Una mayor confiabilidad en nuestra infraestructura, estaráacompañado en saber identificar de forma oportuna todos

estos posibles problemas



Porcentaje de Eventos que afectan al Suministro Eléctrico

88.5%

11.0%0.5%

Cortes y ApagonesVariación de Tensión

Ruido y Sobretensiones Transitorias

Fuente: IBM



Pirámide de la Eficiencia Energética

La Solución para la eliminación de Problemas con los Transitorios esta presente en el segundo escalón de la pirámide



Efecto de Sobretensiones Transitorias en Infraestructura Electrónica y Equipos

Informáticos



Reduced signal strength may cause false zero crossing of the sine wave & triggering of sensitive electronic loads

4 MHz33 MHz

66 MHz100 MHz

160 MHz300 MHz

55

33

1.51.5

4003,300

6,60010,000

16,00030,000

33,333275,000

550,000833,333

1,333,3332,500,000

ComputerClockSpeed

ChipVolts

100Micro

Seconds

Data TransfersPer

1/2Cycle

Fuente: Dale Pickering, Facility Mgr, Atmel Corporation

Logic Signal Voltage & Chip Speed



¿Son las Sobretensiones realmente un Problema?

Integrado de Tarjeta Electrónica

Daño Acumulativo

Falla Catastrófica

Integrado de Tarjeta Electrónica de PLC



DPS Funcionamiento

Supresor Básico (Solo MOV)



DPS Funcionamiento

Supresor con Filtro (Hibrido)



Metal oxide particles

High energy handling capability

Low clamping levels

Metal Oxide Varistors (MOV)



REDUNDANCY

PHASE CONDUCTOR

NEUTRAL/GROUND

TYPICAL

MODULOS TVSS CON MOV‘s

X

XXX



MODULOS DPS/TVSS CON TPMOVThermo-Dynamic Fusing™ System



Thermo-Dynamic Fusing™ Systemprotección térmica del óxido de Metal tecnología varistor

Proporciona el funcionamiento seguro, incluso cuando son expuestos a condiciones anormales (temporal sobretensiones, altas corrientes de falla, mal uso de la unidad)

En estas condiciones, el componente se elimina de forma rápida y segura del circuito antes de embalamientotérmico.

Elimina todas las preocupaciones de los daños posteriores alos componentes del montaje eléctrico que se producen envirtud de un fallo o al final de la condición de la vida



IEEE C 62.41 Nivel de exposición



20,000V2,300V2,300V 1,000V 1,000V

0V

I.T. System Shield

Celda Principal Tablero de Distribución

I.T. System Shield

Tablero IT

I.T. System Shield

0V

Sistema de Protección System Shield



UL 1449 Tercera Edición

Vigente desde el 29 de Setiembre de 2009



Equipos Eaton Innovative Technology®XT Surge Protective Device

FeaturesThermally Protected Metal Oxide Varistor• (TPMOV) technology• Rated 50 (XT50) or 100 kA (XT100) peak surge current• Wide range of voltage applications from 100 to 480 Vac• Wiring systems: single phase, split phase, three-phase Wye,

or three-phase Delta• High intensity LED Phase status indicators• NEMA® 4X (IP56) polycarbonate enclosure• #10 AWG (6mm2) stranded wire included• ¾" threaded conduit fitting included• Optional external mounting feet• UL® 1449 3rd Edition for surge suppression devices compliant• CE marked• 5 year free-replacement warranty



ComparativaXT Surge Protective Device Vs RielDin

•UL1449 3ra Edición

•Thermally Protected

•5 Años de Garantía

•LED status por fase

•Altas Capacidades

•NEMA® 4X

XT Surge RielDin



UPS (UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY )TIPOS Y TECNOLOGÍA



UPS (UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY )TIPOS Y TECNOLOGÍA

• Monofásicos

– Off Line

– Interactive

– True On Line

Trifásicos

– True On Line



EL UPS

Battery

Rectifier Inverter

Static Switch

BypassInput

Rectifier Input

Critical Load

Utility

DC

CriticalBusAC

ACDC

DC



OFFLINE UPS

• Normal Mode

– Load Is Connected Directly to Mains Supply

– Battery Is Charged

Mains FilterLoad

BatteryCharger

InverterBattery



OFFLINE UPS

• Battery Mode

– Switch Changes From Mains to Inverter

– Inverter Feeds Load

– Transfer Time 2-6 msec

Mains FilterLoad

BatteryCharger

InverterBattery



LINE INTERACTIVE OPERATION

• Normal Mode

– Automatic Voltage Regulator

– Transfer Time 2-4 msec

FILTER LOAD

Bi-Directional Convert

Battery

AVRL

N

G

L

N

G



TRUE ON LINE (NORMAL POWER FLOW)

Unregulated power Utility or Genset

Regenerated UPS Power

Rectifier ON Inverter ON

Battery Float

Static Switch Off

Power Flow, from Utility to inverter regulated power



TRUE ON LINE (BATTERY DISCHARGING)


Regenerated UPS Power

Rectifier OFF Inverter ON

Static Switch Off

Battery Discharge

From battery to INV to Load



TRUE ON LINE (UPS ON STATIC BYPASS)


Rectifier Inverter off

Battery

Static Switch On

Utility Power

TVSS only!!!

TVSS

TVSS is the only protection the load has.

Power flow from utility to the load.



CONFIABILIDAD EN DISEÑO DE DATA CENTERS



TIA-942 TIERS OF PROTECTION

Zero downtime Single or redundant UPSDual bus

(7-8)

99.99999% to

99.999999

Computer / communication system is the business

Tier 4

Increased uptime (business continuity)

Redundant UPSSingle Bus

(5-6)99.999% to 99.9999%

Computer / communication system is critical to business

Tier 3

(4)99.99%

Orderly shutdown and improved uptime

Fewer unexpected interruptions

Data integrity.

Some business interruption acceptable

Tier 2

None

(3)99.90%Avoid power transients

Protect hardware

Tier 1

Single UPSSingle Bus

Requirements Concerns 9’s of Availability UPSSystem



CUÁNTO TIEMPO OPERA EL SISTEMA?

Disponibilidad Tiempo perdido anual

99.9 % (TIER 1) 8 horas 45 minutos

99.99 % (TIER 2) 52 minutos

99.999 % (TIER 3) 33.6 seconds

99.99999% (TIER 4) 0 Downtime



DEFINING UPS REDUNDANCIES

System1

N + 1

1 + N

2 (N + 1)

2 (1 + N)

1 + 1

Dual Bus

2N

MethodologySingle UPS module, no redundancy

N = number of UPSs to handle power requirements + 1 for redundancy

1 UPS plus (N)umber of UPSs added for redundancy

2 (N + 1) systems

2 (1 + N) systems

2 UPSs running in parallel for full redundancy

2 UPSs feeding two independent output distribution systems

A dual bus system with redundancy on each bus

BUSSINGLE

SINGLE

SINGLE

DUAL

DUAL

DUAL

DUAL

DUAL

Tier2

3

3

4

4

4

4

4



REDUCING SINGLE POINTS OF FAILURE

Rack 4Electrical

Dist. Panel Rack 1 Rack 2 Rack 3

UPS A

Single UPS Single electrical distribution panel Single cable per computer device Single power supply per server

= Single Point Failure



UPS A

Rack 4Electrical


Single UPS Single electrical distribution panel Single cable per computer device Dual power supply per server eliminates single point of failure but increases cabling under the floor.




UPS A

Rack 4Electrical


Single UPS Single electrical distribution panel Smart power strips eliminate excess cabling & improve air flow under the floor.

REDUCING SINGLE POINTS OF FAILURECASO UPS´S DE 80 KVA



UPS A

Electrical Dist. Panel

Electrical Dist. PanelRack 4

Electrical Dist. Panel Rack 1 Rack 2 Rack 3

Single UPS Redundant electrical distribution panel and smart power strips.




UPS A

Electrical Dist. Panel

Electrical Dist. PanelRack 4

Electrical Dist. Panel Rack 1 Rack 2 Rack 3

UPS B

Redundant UPS

Reducing Single Points of Failure



TIER 3: Increase Uptime

TIER 4: No DowntimeDistributed Redundant

DUAL INPUT PDU

LBSUPS 1

LOAD

STS

LOAD

STS

LOAD

DUAL INPUT LOAD

Utility Source / Generator #2

Utility Source / Generator #1

UPS 2

PDU

PDUPDU

PDUPDUParallel Redundant

UPS 1

Utility Source w/ ATS & Generator

UPS 2

SCC

PDU

LOAD

TIER 2Preserve Data

LOAD

UPS

PDU

Utility Source

TYPES OF SYSTEMS

TIER 1HW Protection

LOAD

Utility Source

TVSS and / orConditioner

PDU

1 + 1 Redundant

LOAD

PDU

Utility Source w/ ATS & Generator

UPS 2UPS 1



PSA MAIN FEATURES

• Range: 350, 500, 650, 1000 VA

• Line interactive technology with AVR

– Automatic voltage regulation

• Output sockets: up to 6 battery backed up & surge protected sockets

• Surge suppression 2 additional surge protected only sockets

• Plug & play: one button and two leds



• 2 x 16Amps IEC320-C19 Output Plugs

• External Battery Cabinet (2U / 4U)

• Hot-swappable user replaceable battery

• Configuration Program for Extra Flexibility (runtime, voltage)

• Possibility to Inhibit Bypass for higher Equipment Protection

– Also Frequency Converter

LIEBERT GXT3

• Product VA Range 700 - 10000VA• Compact Rack and Tower Design 2U / 5U• 120V or 230V, 60/50Hz• Online Duble Conversion Technology• VFI SS 111 according to IEC 62040-3• Sinewave Output • Selectable Output Voltage

220/230/240VAC • Battery Backup time > 10 / 7 minutes full load• Universal Communication Option

– Contact Closure DB9– RS232 Serial communication – Relay Card– USB Card– SNMP + WEB Communications– Modbus/Jbus card

• Multilink Software Included



GXT2 10KVA APPLICATIONS

• Blade Servers

• (1U) servers

• LAN and WAN Network servers

• Clustered network equipment: hubs, routers, bridges

• Voice over IP (VoIP) switches and routers

• Office Telecommunications systems

• Voicemail and e-mail servers

• Test and diagnostic equipment

• Micro processor-controlled equipment

• Other Mission Critical devices



Liebert NX 380V/400V/415V - 50/60Hz

OVERVIEW LIEBERT NX PRODUCT PLATFORM

10 – 15 – 20 kVA

NXa

Int Batt

30 – 40 kVA 100 – 120 kVA 140 – 160 – 200 kVA60 – 80 kVA

NXe



Emer gency

shut down

I nver t er

OnI nver t er

Of f

Faul t

Reset

Al ar m

Si l ence

PARADIGM 2003-01-22 12:30:3660kVA-3X3 Unit #1 Normal

?

BypassMain

Vphase V

Iphase A

Freq. Hz

Vline V

P. F.

A(AB)

220

20.5

50.1

380

0.99

B(BC)

220

20.5

50.1

380

0.99

C(CA)

220

20.5

50.1

380

0.99

F2 F4 F5F1 F3

Output

Input Breaker Closed 01-12 12:28:16

Manual Turn On 01-12 12:30:06

UPS in Normal Mode 01-22 12:30:16

No special training needed for Operators

Makes it easy to understand Load and Source conditions

Easy, first hand diagnostics

CONTROL PANEL & LCD DISPLAY

User friendly Control Panel

Micro-processor Controlled

LCD Display 320 x 240 dots graphic

Information on

Main Input

Bypass

UPS Output

Local Load Information

Parallel Load Information

Battery Status

Power Flow Mimic



Liebert NX 10-20kVA

• New Ratings 10, 15, and 20kVA

• Online Double Conversion

• THDi <3%, Input PF 0,99

• Parallelable up to 6 units

• Dual bus compatible

• Large LCD with 12 languages

• 3 Intellislots + 1 serial port

• SNMP + WEB, Modbus/Jbus

• DSP Control with IGBT Rectifier

• Ability to support 100% unbalanced loads

• Extremely wide Input V: 205V @<72% load

• Compact Footprint (DxW = 600 x 700 mm)



FUNCIONAMIENTO CON POTENCIA DE ENTRADA SIMPLE O DOBLE



POWER TRANSFER SWITCHES

ASCO PowerTechnologies



DEFINICIÓN DE UN TABLERO DE TRANSFERENCIA

• Un dispositivo diseñado para conectar la carga crítica a una fuente de energía alterna cuando la fuente de energía normal no es aceptable, y automáticamente transfiere cuando la energía principal retorna.

• UL1008: “1.4 A transfer switch is a device that automatically transfers a common load from a normal supply to an alternate supply in the event of failure of the normal supply, and automatically returns the load to the normal supply when the normal supply is restored.”

RED COMERCIAL

Carga Grupo electrógeno



FUNCIONES PRINCIPALES DE UN SISTEMA DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICO

• Mantener la conexión de corriente de forma contínua a la carga

• Detectar fallos de red

• Transferir carga a una fuente alternativa

• Sensar el retorno de la fuente original

• Transferir nuevamente la carga a la fuente original

• Mantener y cerrar incluso en caso de corriente de falta en la carga



PANEL DE TRANSFERENCIAPANEL de CONTROL

Mecanismo de conmutación

• PANEL TS / Contactor

Por Bobina

Motorizados

• Contactos principalesde potencia(extinguidor de arcos)

• Contactos de bobina y de control (NC, NA, C)

Panel de control / Visualiz.

Medida de tensión y frecuencia

Retardos de tiempo

Controles de Entrada/Salida

Dispositivos de señalización

Comunicación gestiónremota

TABLEROS DE TRANSFERENCIA



Eléctricamente activado, mecánicamente Sostenido

El Solenoide

TABLEROS DE TRANSFERENCIA



TIPOS BÁSICOS DE TABLEROS DE TRANSFERENCIA

• Automáticos: operan automáticamente en caso de pérdida de la fuente principal o bajada crítica de la tensión.

• No Automáticos: el accionamiento debe ser operado manualmente y el actuador puede ser eléctrico o mecánico. Aplicación para grupos electrógenos de arranque manual o que

precisen intervención del personal de supervisión en la transferencia.



TIPOS BÁSICOS DE TABLEROS DE TRANSFERENCIA

• Transición Abierta: operan mediante una rápida conmutación produciendo un mínimo tiempo de corte de energía.

• Transición Cerrada: operan mediante un paralelaje de fuentes de alimentación permitiendo una conmutación sin corte de energía.

Para aplicaciones de mantenimiento de riesgo.

Reduce el estress de los UPS’s.

Ahorro de Energía

• Transición con Retardo Programado: opera realizando la transferencia desconectando la carga temporalmente en forma programada

Carga

http://kksus015.kk1.emersonenergy.com/iiop/Navigate?id=5170



EJEMPLO SISTEMA 2(1 + 1)

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