Módulo 2 Control del consumo energético y análisis de costes

Presentación del tema: "Módulo 2 Control del consumo energético y análisis de costes"— Transcripción de la presentación:

1 Módulo 2 Control del consumo energético y análisis de costes
Versión de septiembre de 2011

2 Control y evaluación en sistemas informáticos y salas de servidores – aspectos generales
Evaluación de la eficiencia energética Evaluación del gasto y ahorro energético

3 Control del consumo energético en sistemas informáticos, salas de servidores y centros de datos
Evaluación de la eficiencia energética Debería emplearse un sistema de seguimiento, pero hay que asegurarse de haber elegido uno apropiado antes de ejecutarlo; Lograremos el máximo provecho de los datos recopilados para valorar el rendimiento operativo y tomar decisiones si el objetivo de la medición es tener “los datos correctos” más que simplemente tener “más datos”; Se deberían tomar acciones basadas en los datos útiles recopilados. La recopilación de datos debería continuarse a fin de obtener un feedback sobre la efectividad de las acciones llevadas a cabo; Al crear una línea base que establezca dónde se está consumiendo la energía, los gestores podrán elaborar un plan energético que estudie de manera rentable oportunidades obvias de ahorro energético.

4 Control del consumo energético en sistemas informáticos, salas de servidores y centros de datos
Evaluación del gasto y ahorro energético La recopilación de datos relativos a la energía nos ayuda a cuantificar la carga de energía de las operaciones de los centros de datos: Destacando la importancia de las mejoras relacionadas con la eficiencia energética; Facilitando el tamaño adecuado de los equipos para que se corresponda con la carga de energía. Controlar y evaluar el ahorro energético logrado gracias a las mejoras relacionadas con la eficiencia energética; Ver que se ha logrado cierto ahorro puede incentivar a los responsables de los centros de datos a adoptar más medidas para la eficiencia.

5 Evaluación del gasto y ahorro energético
Los sistemas de control son necesarios para la adquisición de datos en diferentes puntos de la infraestructura, pero si no se cuenta con las herramientas/software adecuados para transmitir las necesidades de información de los gerentes para poder decidir qué medidas tomar a fin de reducir el consumo energético, estos datos carecen de utilidad; Hay varias herramientas disponibles, pero aquí presentamos a modo de ejemplo una herramienta gratuita desarrollada por el programa Save Energy Now del Departamento de Energía de los EEUU: la DC Pro Software Tool Suite (DC Pro); Las herramientas DC Pro incluyen un proceso de evaluación y ayudan a valorar y localizar el rendimiento. Además, también ofrecen recomendaciones; Estas herramientas gratuitas están disponibles en la siguiente página web:

6 Evaluación del gasto y ahorro energético
La herramienta DC Profiling es un programa basado en la web que utiliza información básica, como el gasto en la partida de suministro eléctrico y una descripción básica del centro de datos, para crear un perfil del consumo energético.. Muestra de los resultados obtenidos con la herramienta DC Pro Profiler para un centro de datos (Fuente: DOE)

7 Evaluación del gasto y ahorro energético
La herramienta Electrical Systems está diseñada para evaluar el ahorro potencial resultante de la introducción de mejoras en la eficiencia energética en la cadena de la energía eléctrica de un centro de datos, por ejemplo, transformadores, generadores, dispositivos de alimentación ininterrumpida (UPS) y unidades de distribución de potencia (PDU); Permite al usuario ver la posición de su centro de datos respecto a otros centros. Muestra de un diagrama con el factor UPS de la herramienta Electrical Systems (Fuente: DOE)

8 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos
Eficiencia en el Uso de la Energía (PUE) Eficiencia de la Infraestructura del Centro de Datos (DciE) Eficiencia en la Reutilización de la Energía (ERE) Análisis del Coste Total de Propiedad (TCO)

9 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos
La utilización de parámetros es muy importante: “Si no puedes medir algo, no puedes mejorarlo”. El uso de parámetros puede ayudar a los gestores de los centros de datos a entender mejor la eficiencia energética de los centros de datos ya existentes y mejorarla. Además, también puede ayudarles a la hora de tomar decisiones relacionadas con la implantación de nuevos centros de datos; Por otro lado, estos parámetros ofrecen una forma fiable de medir los resultados y contrastarlos con organizaciones informáticas comparables; Aunque PUE parece ser el parámetro preferido en este contexto, se pueden tener en cuenta otros enfoques que también se abordarán.

10 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos PUE
Eficiencia en el Uso de la Energía (PUE) mide la eficacia con la que un centro de datos utiliza la energía; qué parte de la energía realmente consumen los equipos informáticos (en contraste con los dispositivos de refrigeración y demás); PUE es la razón de la cantidad total de energía que consumen las instalaciones de un centro de datos y la energía suministrada a los equipos informáticos; PUE es un parámetro desarrollado por el consorcio The Green Grid. Es lo inverso a la Eficiencia de la Infraestructura del Centro de Datos (DCiE); el PUE ideal es 1.0; todo lo que no se considere dispositivo informático en un centro de datos (por ejemplo, luces, refrigeración, etc.) está dentro de la categoría de consumo eléctrico de las instalaciones.

11 PUE del centro de datos de Google
Datos PUE para todos los centros de datos de Google de gran tamaño (Fuente: Google)

12 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos Grupo de trabajo para establecer parámetros para los centros de datos Para abordar las inconsistencias en el uso de los parámetros, un grupo formado por los principales representantes del sector se reunió el 13 de enero de 2010 para acordar medidas, parámetros y pautas en la redacción de informes relativos a la eficiencia energética de los centros de datos; Éstas son algunas de las organizaciones representadas: 7x24 Exchange, ASHRAE, The Green Grid, Silicon Valley Leadership Group, el programa estadounidense Save Energy Now del Departamento de Energía y el Programa Federal de Gestión de la Energía, el programa ENERGY STAR de la Agencia de Protección Medioambiental de los EEUU, el Green Building Council de los EEUU, y el Uptime Institute.

13 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos Grupo de trabajo para establecer parámetros para los centros de datos Se acordaron las siguientes guías directrices: Eficiencia en el Uso de la Energía (PUE), utilizando el consumo energético de fuentes exteriores, es el parámetro de eficiencia energética preferido para los centros de datos; Al calcular la PUE, el consumo energético de los equipos informáticos debería medirse, como mínimo, en la salida del UPS. Sin embargo, la industria debería mejorar gradualmente las capacidades de medición para que la práctica común sea medir el consumo energético de los equipos informáticos directamente en la carga informática; Para un centro de datos de uso exclusivo, la energía total introducida en la ecuación PUE incluirá todos los recursos energéticos en el punto en el que el suministro eléctrico es transferido al propietario o responsable del centro de datos; Para un centro de datos de uso mixto, la energía total será toda la energía necesaria para que el centro de datos funcione, de forma similar a un centro de datos de uso exclusivo, y debería incluir la refrigeración, iluminación e infraestructuras de apoyo relacionadas con las operaciones del centro de datos.

14 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos PUE
Categorías de medición PUE recomendadas por este grupo de trabajo para los centros de datos Categoría PUE 0 * Categoría PUE 1 Categoría PUE 2 Categoría PUE 3 Punto de medición de la energía de los equipos informáticos Salida del UPS Salida de la PDU Entrada del equipo informático Definición de la energía de los equipos informáticos Demanda eléctrica máxima de los equipos informáticos Energía anual de los equipos informáticos Definición del total de energía Demanda eléctrica total máxima Energía anual total * Las mediciones para la Categoría PUE 0 son demanda eléctrica (kW)

15 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos DciE
Eficiencia de la Infraestructura del Centro de Datos (DciE) La Eficiencia de la Infraestructura del Centro de Datos (DCIE) es un parámetro utilizado para determinar la eficiencia energética de un centro de datos; El parámetro se expresa a modo de porcentaje; Se calcula dividiendo la energía de los equipos informáticos por la energía total de las instalaciones; DciE también ha sido desarrollada por The Green Grid, grupo que trabaja por la eficiencia energética de los centros de datos.

16 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos PUE y DciE
Nivel de eficiencia 3,0 33% Muy ineficiente 2,5 40% Ineficiente 2,0 50% Normal 1,5 67% Eficiente 1,2 83% Muy eficiente (Fuente: The Green Grid)

17 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos ERE
Eficiencia en la Reutilización de la Energía (ERE) La energía del centro de datos se reutiliza en otras partes de las instalaciones o recinto, con resultados beneficiosos; Estos aspectos carecen de un parámetro con el que se les pueda localizar y comparar; La Eficiencia en el Uso de la Energía (PUE) es un parámetro relativo a la infraestructura del centro de datos, pero no considera estos usos alternativos de la energía no reutilizada; Para tenerlos en cuenta, The Green Grid, LBNL y NREL han propuesto y definido un nuevo parámetro: la Eficiencia en la Reutilización de la Energía (ERE).

18 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos ERE
(Fuente: The Green Grid) Reutilización del calor en un espacio ajeno al centro de datos Tanto PUE como ERE son parámetros válidos

19 (Fuente: The Green Grid)
Parámetros de eficiencia energética para centros de datos ERE – Uso inadecuado (Fuente: The Green Grid) Reutilización del calor dentro del área del centro de datos; PUE es el parámetro que debe usarse; PUE tiene en cuenta el beneficio del equipo de refrigeración por absorción.

20 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos TCO
Análisis del Coste Total de Propiedad (TCO) TCO precisa un análisis detallado del periodo de recuperación (payback) y otros procesos de toma de decisiones empresariales; Comprender los generadores de costos del TCO ofrece una gran oportunidad para controlar los costes; El TCO incluye los gastos de capital (CAPEX) y los gastos operativos (OPEX); A grandes rasgos, el TCO de la infraestructura de un centro de datos e informática puede calcularse mediante esta fórmula: Los grandes centros de datos en los EEUU pueden alcanzar los dólares por vatio.

21 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos Herramienta de cálculo del TCO
Calculadora de los gastos de capital de un centro de datos (Fuente: APC)

22 Parámetros de eficiencia energética para centros de datos Desglose del TCO
Desglose del TCO en categorías para un rack típico de un centro de datos 2N (Fuente: APC)

23 Conceptos de control y seguimiento
Sistemas de seguimiento Conceptos para mediciones/evaluaciones en diferentes niveles del sistema

24 Conceptos de control y seguimiento
Al evaluar posibles sistemas de seguimiento, los gestores deberían considerar una serie de factores, por ejemplo: Capacidad para recopilar datos de todos los dispositivos que se desean; Granularidad (desglose) de la recopilación de datos; La integración de datos en diferentes dispositivos y escalas de tiempo debería ser cómoda y fácil de hacer; Escalabilidad para un despliegue masivo y capacidad para encontrarse en múltiples sitios; Adaptabilidad a nuevas necesidades de medición; Determinación de tendencias y análisis de datos; Integración con sistemas de control; Capacidad para detectar problemas y comunicárselos a los responsables del funcionamiento del centro de datos.

25 Sistema de seguimiento
Controlar las variables de los sistemas informáticos (como las variables relacionadas con el rendimiento del sistema y el consumo energético) es siempre importante, independientemente del tamaño del sistema; Para controlar variables físicas como el consumo energético de los diferentes componentes del sistema informático, es necesario instalar instrumentos adecuados (sensores y dispositivos de medición); La mayoría de los centros de datos no están equipados con contadores eléctricos avanzados u otros sistemas de control; Un obstáculo importante a la hora de mejorar la eficiencia energética es la dificultad de recoger datos sobre el consumo energético de los componentes individuales del centro de datos, así como la falta de recogida de datos en muchos centros en general.

26 Sistema de seguimiento
Los sistemas de seguimiento tienen la capacidad de captar datos gracias a una gran variedad de sensores; Normalmente, los sistemas utilizan un nodo central denominado “info node”, y múltiples módulos individuales denominados “data nodes” que están ubicados cerca del punto de medición: Diagrama de un sistema de seguimiento tradicional (Fuente: LBNL)

27 Sistema de seguimiento
Al decidir qué nivel de seguimiento se va a tratar de alcanzar, el gestor de un centro de datos debería tener en cuenta ciertos aspectos clave como: gastos de capital; exactitud y resolución de los datos; y, finalmente, el destino final de los datos controlados. Se sugieren tres enfoques: Seguimiento Práctico Mínimo; Seguimiento Práctico Ideal; Seguimiento de Vanguardia.

28 Sistema de seguimiento
Seguimiento Práctico Mínimo Mediciones puntuales periódicas con equipos portátiles; Los datos se recogen de la información del fabricante del equipo (entrada de energía, etc.); Este enfoque precisa cierto grado de actividad humana, ya que se apoya en los trabajadores para recopilar los datos manualmente y se basa en la información facilitada por el fabricante; No precisa actualizaciones de infraestructura ni inversiones en equipos de medición.

29 Sistema de seguimiento
Seguimiento Práctico Ideal Utilizando los instrumentos necesarios, los datos quedan recogidos en tiempo real; Es posible que dichos instrumentos no cuenten con el apoyo de un software online; Pueden instalarse equipos de seguimiento a largo plazo; La actividad humana es menor que en el enfoque antes presentado; Es de esperar que se den modificaciones limitadas en la infraestructura.

30 Sistema de seguimiento
Seguimiento Práctico de Vanguardia Los datos se recogen en tiempo real a través de sistemas de grabación automáticos/permanentes; Uso de un software online con una determinación de tendencias y un análisis exhaustivos; Se precisan varias modificaciones en la infraestructura; Es probable que se necesite la ayuda de un consultor para implementar el sistema.

31 Sistema de seguimiento
Factor Seguimiento Práctico Mínimo Seguimiento Práctico Ideal Seguimiento de Vanguardia Actividad humana Grabaciones y mediciones periódicas, principalmente manualmente Algunas grabaciones son manuales y otras automáticas Sistemas automáticos de adquisición de datos Equipos de medición Mediciones puntuales, recopilación manual de los datos del fabricante Semi-manual, mediciones a largo plazo Equipos de grabación permanentemente instalados / automáticos

32 Sistema de seguimiento
Tamaño del sistema de seguimiento El tamaño del sistema depende del número total de equipos que hay en las instalaciones; Debe tener el número necesario de “info nodes” para poder dar la información necesaria para realizar un análisis crítico del consumo energético; Para instalaciones de menor tamaño: el sistema de seguimiento puede estar compuesto por un o o dos equipos de seguimiento energético; o también es posible que no tenga ningún equipo instalado de manera permanente y se utilicen solo medidas puntuales periódicas (seguimiento práctico mínimo).

33 Sistema de seguimiento
Tamaño del sistema de seguimiento Para instalaciones informáticas de mayor tamaño: se puede elegir cada uno de los “info nodes” de una gran variedad de instrumentos de seguimiento disponibles en el mercado: flujo del aire temperatura, humedad potencia instalada voltaje, corriente consumo energético, etc.

34 Sistema de seguimiento
Representación esquemática del sistema eléctrico en unas instalaciones de uso mixto (Fuente: ASHRAE)

35 Sistema de seguimiento
Lugares puntuales de medición en un centro de datos (Fuente: ASHRAE)

36 Sistema de seguimiento
Uso de los datos recopilados Entender bien los objetivos generales de las mediciones es tan importante como la implementación del sistema de seguimiento y la obtención de mediciones de datos dentro del propio centro de datos; Los siguientes son algunos de los posibles usos que se puede dar a los datos recogidos: uso del consumo energético en conjunto; determinación de la tendencia del consumo energético a lo largo del tiempo; conocimiento de la entrada de energía instantánea para los equipos clave dentro de las instalaciones; facturación; cálculo de índices de eficiencia energética.

37 Hardware de control y seguimiento
Sensores y dispositivos de medición

38 Dispositivos de control / medición
El sistema de seguimiento de un centro de datos está integrado por una gran variedad de sensores; Estos sensores se emplean para medir variables clave como la temperatura, intensidad del flujo, voltaje, corriente, presión, humedad, etc.; Los contadores eléctricos también se utilizan como parte del sistema de seguimiento. Su información queda recogida en un software adecuado que también muestra la información agregada de todos los dispositivos; Al elegir el sensor a aplicar a un sistema de seguimiento, es conveniente tener en cuenta ciertas características técnicas básicas: capacidad y rango de los instrumentos, siendo la resolución y la precisión lo más importante; por ejemplo, no es recomendable usar un vatímetro capaz de medir intervalos superiores a los 0 – 1000 kW en una bomba que solo necesita 20 kW de la red de suministro eléctrico.

39 Dispositivos de control / medición
Se puede analizar los datos obtenidos en el sistema de seguimiento y enviar instrucciones a los actuadores del centro de datos, que podrán desconectar o modificar las características (control de los dispositivos del centro de datos); Hay una gran variedad de sensores en el mercado; cada uno de ellos utiliza diferentes tecnologías de medición; No analizaremos cada una de las tecnologías que pueden emplearse sino las más comunes y fiables para un centro de datos; El Apéndice incluido en esta presentación ofrece una descripción de todos los sensores/dispositivos de medición.

40 Variables clave y subsistemas del centro de datos a medir
Componentes Variables Equipos de refrigeración Compresores temperatura, intensidad del flujo, corriente, voltaje, potencia Bombas intensidad del flujo, caída de presión, corriente, voltaje, potencia Torres de refrigeración Ventiladores corriente, voltaje, potencia Sistemas de climatización (calefacción, ventilación y aire acondicionado) Bomba de condensador Humidificadores y recalentadores humedad, corriente, voltaje, potencia Trayecto crítico de la alimentación eléctrica UPSs y transformadores Equipos informáticos Servidores, almacenamiento, dispositivos de red

41 UPS y suministro eléctrico eficiente

42 Consumo eléctrico en los centros de datos
Cadena del suministro eléctrico en un centro de datos Fuente: APC by Schneider Electric, 2010; libro blanco nº 113, rev. 2

43 Fuentes no eficientes en los servicios y suministro eléctrico
De: Presentación ASHRAE, de Save energy now, 2009

44 Efecto cascada de la eficiencia en la cadena de suministro eléctrico
Fuente: libros blancos Liebert

45 Cómo estimar la eficienca en el suministro eléctrico
The Green Grid facilita una herramienta que nos permite analizar la cadena de distribución eléctrica y calcular y comparar la eficiencia de diferentes configuraciones y modos de funcionamiento:

46 Enfoque en los Sistemas de Alimentación Ininterrupida
Pueden distinguirse por: Su tecnología: UPS estático (sin partes móviles en el trayecto de la alimentación eléctrica, solo ventiladores para la refrigeración; utiliza un rectificador para la conversión CA-CC y un inversor para la conversión CC-CA); UPS rotativo (utiliza un motor/generador; para aplicaciones que precisen un periodo de protección para apagones en el sistema eléctrico de corta duración; normalmente no utilizan batería). Su topología: Standby pasivo (también conocido como Voltaje y Frecuencia Dependiente), Línea interactiva (también conocido como Voltaje Independiente) y Doble conversión (también conocido como Voltaje y Frecuencia Independiente). Su mecanismo de almacenamiento de energía: baterías electroquímicas y rotativo (volante de inercia).

47 Eficiencia del UPS según su topología
Topología del UPS Eficiencia a cargas del 25% Eficiencia a cargas del 50% Eficiencia a cargas del 75% Eficiencia a cargas del 100% Doble conversión 81%-93% 85%-94% 86%-95% Línea interactiva N/A 97%-98% 98% Fuente:

48 Eficiencia del UPS según la carga
Fuente: APC by Schneider Electric, 2010; libro blanco 92, rev..2

49 Dependencia de la Entrada
Requisitos mínimos de eficiencia media para un UPS de salida de CA propuestos en EnergyStar Requisito mínimo de eficiencia media, siendo P la potencia activa en vatios (W) y ln el logaritmo natural. Clase UPS Potencia de salida Dependencia de la Entrada Voltaje y Frec. Dependi. Voltaje Ind. Voltaje y Frec. Indep. Centro de Datos P > 10 kW 0,97 0,96 0,0058 x ln (P) + 0,86

50 Ejemplos y experiencias de buenas prácticas

51 Buenas prácticas El sistema de seguimiento debe contar con el número necesario de “info nodes” (o puntos de control) a fin de poder facilitar la información requerida para realizar un análisis crítico del consumo energético, lo que significa que: para instalaciones de menor tamaño, como salas de servidores pequeñas, solo puede usar mediciones puntuales periódicas (seguimiento práctico mínimo); para instalaciones de mayor tamaño, el número de “info nodes” debería ser lo más alto posible, tantos como la empresa pueda permitirse. A la hora de establecer una clasificación, se deberían elegir primero “info nodes” de los subsistemas más representativos (desde el punto de vista del uso energético) e ir descendiendo hasta los menos representativos.

52 Buenas prácticas A continuación se presentan unos atributos/capacidades que una arquitectura de software/hardware necesita tener para reunir los datos disponibles, guardarlos en una base de datos central, ofrecer un análisis de datos y presentar información: Permitir una normalización de los datos procedentes de diferentes dispositivos, interfaces y protocolos; Garantizar que la recogida de datos es fiable y puede obtenerse a los niveles requeridos; Capacidad para realizar análisis y ofrecer cálculos de parámetros; Debe tener la capacidad de guardar los datos durante largos periodos de tiempo y mostrar las variaciones de las cargas controladas; Permitir el almacenamiento de los datos para realizar un análisis y presentarlos en forma de tablas y gráficos; Permitir el escalonamiento de la arquitectura adaptándose a la expansión del centro de datos.

53 Debate Ejercicios Preguntas relacionadas con el módulo

54 Ejercicios Ejemplo sencillo de PUE: Ejemplo sencillo de DciE :
¿Cuál es la PUE de unas instalaciones que usan kW de potencia total, de los que kW se utilizan para tener encendidos los equipos informáticos? Ejemplo sencillo de DciE : Siguiendo con esas mismas instalaciones que consumen kW de potencia total de los cuales kW se utilizan para tener encendidos los equipos informáticos, ¿cuál sería la DciE en este caso?

55 Entrada de energía en el centro de datos
Ejemplos Ejemplo del cálculo de PUE utilizando factores de ponderación de la energía procedente del exterior ¿Cuál es la PUE de las siguientes instalaciones? Entrada de energía en el centro de datos Uso final Uso energético Electricidad (total kWh) TI kWh Pérdidas del sistema eléctrico kWh Iluminación kWh Otros 5.000 kWh Agua enfriada al pasar por una red exterior (total kWh) Refrigeración kWh (4,44 millones de BTUs) Usa la tabla siguiente de factores de ponderación Tipo de energía Factor de ponderación Electricidad 1.0 Gas natural 0.31 Fuel Oil 0.30 Otros carburantes Agua enfriada al pasar por una red exterior Agua calentada al pasar por una red exterior 0.40 Vapor exterior 0.43 Agua del condensador 0.03

56 Ejercicios Ejemplo de ERE:
¿Cuál es la PUE y la ERE de las instalaciones siguientes?: Parámetro Valor Carga informática 20000 kW/h Energía de refrigeración usada 10000 kW/h Pérdida en el suministro energético 4500 kW/h Iluminación 500 kW/h Total (suma de todo lo anterior) 35000 kW/h Energía reutilizada 6000 kW/h

57 Otras lecturas recomendables
Libros blancos Publicaciones online Etc.

58 Otras lecturas recomendables
Paquete de trabajo 06 - Parámetros del The Green Grid de eficiencia energética en los centros de datos: PUE y DCiE: Paquete de trabajo 14 - Parámetros del The Green Grid: Análisis detallado de la Eficiencia de la Infraestructura del Centro de Datos (DCiE): Paquete de trabajo 22 - Utilización y Directrices para la preparación de informes públicos para los parámetros de infraestructura PUE/DCiE delThe Green Grid:

59 Otras lecturas recomendables
Paquete de trabajo 29 - ERE: parámetro para medir el beneficio de reutilizar la energía de un centro de datos: Recomendaciones para medir y preparar informes sobre la eficiencia global de los centros de datos: Parámetros de eficiencia global de los centros de datos - PUE™, PUE parcial, ERE, DCiE:

60 Otras lecturas recomendables
APC by Schneider Electric, paquete de trabajo 113-Rev. 2: Modelos de eficiencia eléctrica para los centros de datos: High Performance Buildings: Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (UPS) de los centros de datos:

61 Apéndice Sensores y dispositivos de medición

62 Sensores de temperatura
Algunos de los sensores de temperatura más comunes son: termopares, termistores y RTDs (detectores de temperatura resistivos); Sensor Aplicación Intervalo de temperatura Precisión Termopares Cualquiera Muy alto 1,0 – 5,0% Termistores Bajo 0,1 – 2,0% RTDs Muy bajo 0,001 – 1,0% (Fuente: ASHRAE) Representación esquemática del uso de sensores de temperatura en una planta enfriadora de agua

63 Sensores de temperatura Termopares
Un termopar consiste en la unión de dos metales diferentes que produce un voltaje que guarda una relación fija con la diferencia de temperatura de los extremos; Son relativamente económicos, estables, intercambiables, normalmente incluyen conectores estándar y pueden medir un amplio rango de temperaturas. Los termopares suelen estar reforzados y ofrecen una gran fiabilidad; Debido a sus características, el termopar es uno de los sensores de temperatura más fáciles de usar. Ejemplo de sonda de termopar

64 Sensores de temperatura Termistores
Los termistores son transductores de estado sólido que funcionan igual que los resistores eléctricos sensibles; su resistencia varía de manera significativa con la temperatura; NTC- coeficiente de temperatura negativo, se emplea principalmente en la detección de la temperatura; PTC- coeficiente de temperatura positivo, se emplea principalmente en el control de la corriente eléctrica; Los termistores son muy precisos y trabajan con exactitud en un rango de temperatura relativamente pequeño. Pueden ofrecer una alta precisión y sensibilidad, pero normalmente son más caros. Ejemplo de un termistor

65 Sensores de temperatura Detectores de temperatura resistivos (RTDs)
Los RTDs son dispositivos bobinados o de película delgada capaces de medir la temperatura gracias al principio físico del coeficiente de temperatura positivo de la resistencia eléctrica de los metales; Cuanto más se calienta, mayor es el valor de su resistencia eléctrica; Se trata de uno de los sensores de temperatura más precisos, con una incertidumbre de medida de ±0,1°C; Los RTDs tienen unos resultados estables y ofrecen una gran fiabilidad, aunque en comparación con los termopares tienen las siguientes desventajas: menor rango de temperatura general y menos económicos. Ejemplo de un detector de temperatura resistivo (RTD)

66 Sensores de presión Se han desarrollado varias técnicas para medir la presión y el vacío; Los instrumentos empleados para medir la presión se denominan manómetros o vacuómetros. Sensor Aplicación Intervalo de presión Precisión Tubos de Bourdon Presión en tubería Cualquiera 0,25 – 1,5% Extensómetro 0,1 – 1,0% (Fuente: ASHRAE)

67 Sensores de presión Tubos de Bourdon
El Bourdon puede ser desde un simple manómetro mecánico a un manómetro indicador combinado con circuitos electrónicos de transmisión; Consisten en un tubo (C, espiral o helicoidal) que ofrece una respuesta de movimiento mecánico proporcional a la presión dentro del tubo; En la mayoría de los casos, este instrumento es adecuado para el seguimiento práctico mínimo. Representación esquemática de un manómetro de tubo de Bourdon (Fuente: ASHRAE)

68 Sensores de presión Extensómetro
Consiste en una hoja de metal con un patrón determinado montada sobre una base flexible y aislante; Estos sensores suelen ir acompañados de un transmisor electrónico que aporta la salida de señal eléctrica deseada; Este tipo de sensores son apropiados para mediciones prácticas ideales y de vanguardia. Representación esquemática de un extensómetro (Fuente: ASHRAE)

69 Sensores de flujo – Líquidos y gases
Los sensores de flujo están disponibles en un amplia variedad de tecnologías. Ofrecen diferentes niveles de precisión, pérdidas de presión, precios y complejidad a la hora de instalarlos; La información sobre la intensidad del flujo puede utilizarse para obtener el volumen de líquido necesario, como si se tratara de un contador volumétrico. Sensor Aplicación Intervalo de flujo Precisión De paleta líquidos, tuberías/conductos Cualquiera 0,5-5,0% Rotor de turbina 0,3-2,0% Ultrasónico líquidos, tuberías, sólidos o burbujas 1,0-5,0% Tubo piloto gas, cualquiera > 600 pies por minuto 1,0-4,0% Anemómetro de filamento caliente (Fuente: ASHRAE)

70 Sensores de flujo – Líquidos y gases De paleta
Los flujómetros de paleta constan de tres componentes principales: el empalme de tubos, el sensor de paleta y el controlador de pantalla; Dado que los imanes están incorporados en la rueda, se producen pulsos eléctricos proporcionales a la intensidad de flujo del fluido; El fabricante publica el número de pulsos de salida generados, por volumen de flujo, para cada empalme de tubos específico. Este número es el llamado factor-K. Representación esquemática e imagen de un sensor de paleta (Fuente: Newport)

71 Sensores de flujo – Líquidos y gases Rotor de turbina
Un sensor de rotor de turbina tiene una turbina giratoria posicionada para interceptar el fluido que corre por un tubo; La turbina gira a una velocidad proporcional a la velocidad del fluido; La rotación de la turbina es percibida por una bobina, la cual genera unos pulsos que pueden accionar un indicador local o ser enviados a un registrador de datos. Representación esquemática en 3-D de un rotor de turbina (Fuente: Newport)

72 Sensores de flujo – Líquidos y gases Ultrasónico
Se emite una onda ultrasónica en el flujo del fluido y un receptor detecta la frecuencia de la consiguiente onda sonora reflejada. Ésta es analizada según el efecto Doppler y es proporcional a la velocidad del fluido. Estos sensores precisan cierta cantidad de partículas sólidas (micrómetros) o burbujas en el fluido a fin de lograr una lectura precisa; La principal ventaja del sensor ultrasónico es que puede realizar mediciones no invasivas. Representación esquemática de un sensor ultrasónico (Fuente: ASHRAE y Rshydro)

73 Sensores de flujo – Líquidos y gases Tubo piloto
El tubo piloto es un anemómetro estándar; Consiste en un tubo que apunta directamente al flujo del fluido; Tradicionalmente, este sensor se utiliza para medir el flujo de aire en conductos de ventilación; Es relativamente barato y puede funcionar en diferentes condiciones de turbulencia, corrientes de aire y vibración. Representación esquemática e imagen de un tubo piloto (Fuente: ASHRAE y Topac)

74 Sensores de flujo – Líquidos y gases Anemómetro de filamento caliente
Los anemómetros de filamento caliente son sondas sin partes móviles; Emplean un filamento muy fino (de varios micrómetros) calentados mediante electricidad a una temperatura superior a la temperatura ambiente; Cuando el flujo de aire pasa por el filamento se produce un efecto enfriador de éste, y la resistencia eléctrica del metal varía proporcionalmente; Suelen emplearse para realizar estudios detallados de flujos turbulentos o aquellos flujos con fluctuaciones rápidas de velocidad que pueden ser de interés. Representación esquemática e imagen de un anemómetro de filamento caliente (Fuente: ASHRAE)

75 Transductor de potencia
Medidores de potencia Un medidor de potencia debe poder medir el voltaje y la corriente para poder cumplir su función; Los medidores de potencia pueden clasificarse en cuatro grupos: medidor portátil; medidor de panel; medidor de ingresos; transductor de potencia. Sensor Aplicación Intervalo de flujo Precisión Medidor portátil Mediciones puntuales o a corto plazo Varía Medidor de panel Instalado permanentemente Medidor de ingresos Permanente facturación Transductor de potencia Sistema de seguimiento o de obtención de datos (Fuente: ASHRAE)

76 Medidores de potencia Medidor portátil
Hay una amplia variedad de medidores de potencia portátiles, desde multímetros monofásicos de mano a sofisticados analizadores de energía trifásicos con capacidades de grabación y activación; La mayoría tienen una pantalla incorporada; Los medidores portátiles son adecuados para mediciones puntuales y a corto plazo, por lo que pueden emplearse para el seguimiento práctico mínimo y el seguimiento práctico ideal. Ejemplo de un medidor de potencia portátil monofásico y uno trifásico (Fuente: Chauvin Arnoux)

77 Medidores de potencia Medidor de panel
Normalmente los medidores de panel están instalados de manera permanente en los paneles de conmutación, tomando mediciones de los sistemas UPS, los generadores u otros dispositivos; Tienen una pantalla que muestra las mediciones instantáneas así como otras variables acumulativas; Ya que existen en el mercado algunos con capacidades de comunicación, estos medidores pueden emplearse para el seguimiento práctico ideal y el de vanguardia. Ejemplo de un medidor de panel (Fuente: Chauvin Arnoux)

78 Medidores de potencia Medidor de ingresos
Las empresas de suministro eléctrico, los dueños de propiedades arrendadas y otros posibles grupos que facturan a sus clientes, son los principales usuarios de los medidores de ingresos; Prácticamente no se usan en los sistemas de seguimiento de los centros de datos, pero pueden aportar datos sobre el consumo energético global de las instalaciones y en algunos casos las compañías eléctricas pueden facilitar el acceso al puerto de comunicación digital, lo que nos permite adquirir y guardar los datos en una base de datos para un análisis futuro (por ejemplo, cada 15 minutos). Ejemplo de un medidor de ingresos (Fuente: Itron)

79 Medidores de potencia Transductor de potencia
Normalmente el transductor de potencia es un equipo sin pantalla conectado de forma permanente a un panel de conmutación, como los medidores de panel; Consisten en un serie de salidas que son proporcionales a la potencia medida; A menudo estos dispositivos se utilizan en sistemas de seguimiento para obtener mediciones de la potencia desde diferentes puntos del centro de datos. Ejemplo de un transductor de potencia (Fuente: Chauvin Arnoux)