Diseño de centro de datos: los 9 errores principales en su planeación

Muchas empresas operan fuera de los umbrales de capacidad segura con poco o ningún espacio para expandirse. De acuerdo con el IDC, la antigüedad promedio de los centros de datos es de nueve años. Sin embargo, Gartner afirma que cualquier sitio con más de 7 años de antigüedad está obsoleto. Los centros de datos saturados u obsoletos crean un obstáculo para el crecimiento de las organizaciones, por lo que, a veces, la única solución es crear un nuevo centro de datos. Si bien la velocidad de salida al mercado es fundamental para el éxito, las empresas que no logran evaluar adecuadamente sus necesidades comerciales terminan creando centros de datos inconducentes, que no cumplen las metas de rendimiento de tiempo de funcionamiento ni satisfacen las necesidades futuras de la empresa
¿Cómo se puede evitar cometer errores importantes al entrar al mundo de la construcción y la expansión?

La clave está en la metodología que se utiliza para diseñar y construir las instalaciones de centros de datos. Con demasiada frecuencia, las empresas basan sus planes en vatios por metro cuadrado, costo de construcción por metro cuadrado y nivel, criterios que pueden estar desalineados con sus metas comerciales generales y su perfil de riesgo. La mala planificación lleva a un mal uso de capital valioso y puede aumentar los gastos operacionales.

Muchas organizaciones se ven abrumadas y se centran en “velocidades y alimentación”, iniciativas ecológicas, mantenimiento concurrente, eficacia en el uso de la energía (PUE) y certificación en liderazgo en energía y diseño medioambiental (LEED, del inglés Leadership in Energy and Environmental Design). Todos estos criterios son fundamentales en el proceso de toma de decisiones. Sin embargo, los detalles a menudo ensombrecen el panorama general. La mayoría de las empresas desaprovechan la oportunidad comercial de una expansión del centro de datos, una expansión impulsada por un enfoque holístico.

Si bien existen numerosos consultores en la materia que te ayudarán a encontrar tu camino, evaluar ideas y opiniones puede ser abrumador. Las organizaciones con requerimientos de capacidad crítica en el rango de 1 a 3 megavatios pueden formar parte de esta categoría de riesgo. La naturaleza crítica de los usuarios de tamaño mediano no es menos importante que la de los megausuarios; sin embargo, la experiencia técnica interna para impulsar planes de expansión adecuados puede ser limitada. El resultado es una sobrecarga de información proveniente de diversas fuentes, que lleva a confusión y a una toma de decisiones deficiente.

“Los propietarios de centros de datos tienen muchos problemas en este momento. Sus activos son fundamentales para su actividad, pero están fuera de control. El consumo de energía les está costando una fortuna. No pueden enfriar lo que tienen ni reducir el riesgo de una interrupción catastrófica de la alimentación. Y si realizan una inversión, para el momento en que la terminan, ya está desactualizada” - Stanford Group

Es fácil caer en la trampa de centrarse exclusivamente en el costo de capital, en vista de que la cantidad de dinero requerida para construir o expandir puede ser impresionante. El modelado de los costos de capital es crítico, pero si no incluiste los costos de operación y mantenimiento (OpEx) en tu infraestructura de instalaciones críticas para el negocio, habrás perjudicado gravemente el proceso general de planificación eficaz del negocio.

Se requieren dos componentes fundamentales para construir el modelado de costos de OpEx del centro de datos: los costos de mantenimiento y los costos operativos. Los costos de mantenimiento son los costos asociados con el mantenimiento adecuado de toda la infraestructura de soporte de instalaciones críticas. Entre estos se incluyen los contratos de mantenimiento de equipos OEM, los gastos de limpieza de los centros de datos y los costos de los subcontratistas para reparaciones y actualizaciones correctivas, entre otros. Los costos operativos son los costos asociados con la operación diaria y el personal en el sitio. Entre estos se incluyen, los niveles de dotación de personal, los programas de seguridad y capacitación del personal, la creación de documentación de operaciones específica del sitio, la gestión de capacidad y las políticas y procedimientos de control de calidad, entre otros. Si no calculas un presupuesto de gastos de operaciones y mantenimiento (O&M, del inglés Operations and Maintenance) de 3 a 7 años, no podrás calcular un modelo de retorno de la inversión (ROI, del inglés Return On Investment) que apoye decisiones comerciales inteligentes

Si planificas construir o ampliar un centro de datos fundamental para tu empresa, lo mejor que puedes hacer es centrarte en tres parámetros de TCO básicos: 1) gastos de capital, 2) gastos de operaciones y mantenimiento, y 3) costos de energía. Si dejas cualquier componente fuera, corres el riesgo de crear un modelo que no alinee correctamente el perfil de riesgo y el perfil de gastos comerciales de tu organización. Si vas a tomar una decisión sobre la “compra” (uso de colocación o hosting) o sobre una construcción interna, el riesgo de no adoptar este enfoque de TCO aumenta considerablemente.

Otro error común es el cálculo en sí. A menudo, las solicitudes financieras de capital hechas a las juntas directivas para expandir o construir un centro de datos son demasiado bajas y terminan en fracaso. El flujo de la toma de decisiones es de la siguiente manera:

• Se realiza la solicitud de capital y se aprueba provisionalmente. Se asignan recursos financieros para investigar, captar y crear un presupuesto real.
• Se dedica tiempo a impulsar el proceso de presupuesto mencionado anteriormente.
• En los resultados se revela que la solicitud de presupuesto inicial es demasiado baja.
• El proyecto se retrasa. Las carreras se ven afectadas y la capacidad de brindar servicio a clientes y posibles clientes internos y externos se ve afectada.
• Esto te lleva al círculo completo, de vuelta al error n.º 1: No adoptar el enfoque de TCO y construir un modelo financiero holístico.

Los problemas de costo de construcción se pueden evitar fácilmente, pero el fracaso es seguro si se cae en la trampa n.º 3

“Las organizaciones con requerimientos de capacidad crítica en el rango de 1 a 3 megavatios pueden formar parte de esta categoría de riesgo” - Mike Manos, experto en la industria

Existen dos errores que pueden poner a tu organización en una espiral fatal de gasto excesivo. En primer lugar, todo el mundo desea un diseño de nivel 3, pero no todo el mundo lo necesita. En segundo lugar, la mayoría de las visiones de kilovatios por metro cuadrado o rack no reflejan los requerimientos comerciales reales. Con demasiada frecuencia, el enfoque de “debe tener 300 vatios por pie cuadrado (0.09 m2)” puede no estar justificado. No construyas en exceso, es un desperdicio de capital. Las instalaciones de mayor nivel también producen mayores costos de O&M y energía. Esto establece la base completa para un modelo de negocios adecuado y un retorno de la inversión fuera de la base. Primero, establece los criterios de diseño y las características de rendimiento correctos. Luego, aumenta tus gastos de capital y gastos operacionales alrededor de esto. Obtén los criterios de diseño correctos y establece el conjunto de modelos financieros antes de reunirte con el directorio. Para obtener más información sobre los parámetros de diseño, consulta el informe técnico n.º 142, Proyectos de centros de datos: planificación del sistema.

A menudo, las organizaciones comienzan a buscar el espacio perfecto para construir antes de haber establecido sus criterios de diseño y características de rendimiento. Sin esta información vital, no tiene sentido dedicar tiempo a visitar o revisar varios sitios. Esta situación típica de “el carro delante de los bueyes” ocurre con mayor frecuencia con los usuarios en el rango de 1-3 megavatios. Si bien los megausuarios son generalmente expertos en este ámbito y tienen en cuenta la disponibilidad y el costo de la energía, la fibra, los problemas geográficos como los terremotos, los tornados y los terrenos inundables, etc., los usuarios iniciales, a menudo, tienen modelos de negocios que dictan la necesidad de construir o renovar una carcasa en su región central de negocios. El problema de seleccionar un sitio antes de tiempo o basándose en una zona geográfica limitada es que el sitio, a menudo, no puede cumplir con los requerimientos de diseño. Por ejemplo, es conveniente tener tu centro de datos dos pisos por debajo de tu oficina de edificio en altura o, incluso, a dos cuadras de distancia, pero los centros de datos críticos para el negocio requieren sitios que cumplan una larga lista de criterios, que usualmente no se pueden cumplir en un espacio compartido con varios arrendatarios sin incurrir en costos de construcción considerablemente mayores o sin limitar el espacio para expansiones futuras. En el informe técnico 81, Selección de sitios para instalaciones fundamentales para la actividad, se proporciona más información para ayudar a evitar este gran error. Algunas organizaciones basan sus criterios de búsqueda de sitios en la cantidad de pisos elevados requerida para albergar su infraestructura de TI crítica. Esto puede llevar al siguiente gran error

“Si bien el diseño físico de un centro de datos es fundamental, la forma en que se opera y mantiene un sitio juega un papel más importante en la obtención de disponibilidad del sitio” - The Uptime Institute

La cantidad de espacio para alojar los componentes de la infraestructura de las instalaciones del centro de datos puede ser considerable. En los sistemas más robustos, la relación entre el piso elevado y el equipo de soporte podría ser de hasta 1 a 1. Muchas organizaciones basan sus requerimientos de espacio solo en los equipos de TI. Sin embargo, los equipos mecánicos y eléctricos requieren una cantidad significativa de espacio. Además, muchas organizaciones pasan por alto los metros cuadrados necesarios para alojar espacios de oficina, playas de equipos y áreas de organización de equipos de TI. Por lo tanto, es absolutamente fundamental determinar tus criterios de diseño antes de desarrollar tu plan de espacio. Sin esto, no hay forma de conceptualizar el espacio total requerido para satisfacer tus necesidades generales.

La industria de centros de datos ha realizado un buen trabajo en la promoción de la importancia de los diseños modulares. Sin embargo, el uso del enfoque modular no garantiza el éxito. Los enfoques modulares se basan en agregar “fragmentos” de equipo de infraestructura adicional en un “modo justo a tiempo” para preservar el capital. Al adivinar necesidades futuras, las organizaciones aún se “arrinconan” en el uso de la bola de cristal incorrecta. Todo puede cambiar y lo hará. Los diseños modulares y flexibles son la clave del éxito a largo plazo. Incluso la mejor planificación de kilovatios por metro cuadrado o rack puede volverse obsoleta debido a la consolidación, el crecimiento exponencial del negocio mediante la adquisición o un giro abrupto a un espacio de alta densidad no planificado. Eléctricamente, debes asegurarte de que tu diseño incluya la capacidad de agregar capacidad de UPS a los módulos existentes sin interrupciones de alimentación. Diseña tus sistemas de distribución de entrada y salida para adaptarse a cualquier cambio futuro en tus criterios de construcción base. El costo de la distribución sobredimensionada para las necesidades futuras de capacidad no es significativo en tu modelado de TCO general. Mecánicamente, la mayoría de los usuarios puede satisfacer sus requerimientos de enfriamiento mediante enfriamiento perimetral convencional con la altura adecuada del piso y planificación de pasillos fríos y calientes. Sin embargo, una implementación de alta densidad puede cambiarlo todo. Asegúrate de que tu diseño central permita la implementación flexible (ininterrumpida) de soluciones de enfriamiento personalizadas en rack o en fila.

La eficacia en el uso de la energía (PUE) es una herramienta eficaz para impulsar y medir la eficiencia. Sin embargo, las afirmaciones generales sobre eficiencia energética pueden llevar a un malentendido significativo. En casi todas las situaciones para nuevas construcciones y expansiones, existe un costo de capital relacionado con obtener una PUE menor. Muchas veces, las organizaciones establecen una meta de PUE con todas las intenciones adecuadas, pero en el cálculo no se toman en cuenta todos los factores que se deben considerar. Debes comprender completamente cuál es el retorno de la inversión en gastos de capital para alcanzar tus objetivos. Debes preguntarte: ¿cuál es el TCO en relación con la PUE objetivo?

Existen muchas maneras de ilustrar y comprender el desglose del equilibrio entre PUE, ROI y TCO. Estos son tres ejemplos de situaciones que llevan a no comprender bien:

• ¿Cuál era el “día de los criterios de diseño” para el cálculo? ¿Se calculó o midió el “día perfecto”? ¿O el cálculo se basó en un promedio anual?
• ¿El cálculo se basó en una condición operativa de centro de datos completamente cargada o parcialmente cargada? Todas las curvas de eficiencia del equipo cambian según los perfiles de carga. Las PUE cambian diariamente, incluso en cuestión de horas, en condiciones operativas reales.
• Por último, existe un debate continuo sobre la eficiencia de los enfriadores refrigerados por agua y los enfriadores por aire. Cada aplicación tiene varias opciones de “enfriamiento gratuito” o aplicaciones de “economizador” para disminuir la PUE. En el caso de este ejemplo, cuando tomes tu decisión de negocios sobre TCO/ROI, debes hacerte la siguiente pregunta: ¿Cuál es el costo del requisito de mantenimiento del agua de reposición y del tratamiento del agua para la solución refrigerada por agua? Reconoce que un centro de datos típico de 2 megavatios que utiliza torres refrigeradas por agua requerirá de 50 a 60,000 galones de agua de reposición al día.

Utiliza la PUE para tu ventaja a fin de cumplir tus metas comerciales generales, pero ten cuidado. Trata de no quedar atrapado en el uso indebido de la fórmula de cálculo para justificar el gasto de capital general y los presupuestos de gastos operativos.

Hasta la fecha, el U.S. Green Building Council (USGBC, Consejo de Construcción Ecológica de Estados Unidos) no ha establecido criterios específicos para los criterios de certificación en liderazgo en energía y diseño medioambiental (LEED, del inglés Leadership in Energy and Environmental Design) de los centros de datos. Sin embargo, la certificación puede obtenerse usando la Lista de verificación de interiores comerciales (Commercial Interiors Checklist). Existen tres errores básicos que se cometen:

• No entender los fundamentos de los criterios de calificación. Para solucionarlo, consulta el documento mencionado anteriormente.
• Pensar tarde en buscar la certificación LEED. La obtención de la certificación LEED comienza en el concepto de diseño y termina con una certificación formal después de la finalización del proyecto. Contrata a un profesional o una empresa de consultoría en LEED calificados al comienzo del proceso de planificación.

Habrá costos relacionados con la recepción de la certificación. Si no se tienen en cuenta estos gastos relacionados, se verán afectados el TCO y los procesos de planificación de decisiones de la empresa

Como se mencionó anteriormente, lo simple es lo mejor. Independientemente de la clasificación de nivel objetivo que hayas elegido, existen miles de maneras de diseñar un sistema eficaz. Muy frecuentemente, los objetivos de redundancia generan demasiada complejidad. Agrega los diversos enfoques para construir un sistema modular, y las cosas se complican rápidamente.

Cuando colaboren internamente o trabajen con el consultor que elegiste, el objetivo número uno debe ser no complicar las cosas. ¿Por qué?

• La complejidad, a menudo, significa más equipos y componentes. Más piezas equivalen a más puntos de falla.
• Error humano. Las estadísticas son variadas, pero coherentes. La mayoría de las caídas de los centros de datos se deben a errores humanos. Los sistemas complejos aumentan el riesgo operacional.
• Costo. Los sistemas simples son menos costosos de construir.
• Costos de operaciones y mantenimiento. Nuevamente, la complejidad, a menudo, significa más equipos y componentes. Los costos incrementales de O&M pueden aumentar exponencialmente.
• Diseñar teniendo en cuenta el objetivo. Muchos diseños se ven bien en papel. Es fácil que tú o tu consultor justifiquen la configuración seleccionada y el potencial de tiempo activo resultante. Sin embargo, si el diseño no considera el factor de “mantenimiento” al operar o dar servicio, se comprometerá el tiempo de funcionamiento del sistema y la seguridad del personal.

Aunque muchos diseños, construcciones y expansiones de centros de datos dan como resultado fallas, no es inevitable que los tuyos también fallen. Si evitas los 9 errores principales descritos en este documento, estarás bien encaminado para lograr el éxito. En resumen:

1. Comienza con un enfoque de costo total de propiedad
• Evalúa tu perfil de riesgo con respecto al perfil de gastos de tu empresa
• Crea un modelo que incorpore CapEx, OpEx y costos de la energía

2. Determina tus criterios de diseño y características de rendimiento
• Basa estos criterios en tu perfil de riesgo y metas comerciales
• Permite que estos criterios determinen realmente el diseño, incluido el plan de nivel, de ubicación y de espacio, no al revés

3. Diseña con simplicidad y flexibilidad
• Utiliza un diseño que satisfaga tus requerimientos de tiempo de funcionamiento, pero que también mantenga los costos bajos durante la construcción y la operación. La simplicidad es la clave.
• Prepárate para expansiones no planificadas incorporando flexibilidad en el diseño

4. Si PUE y LEED son parte de tus criterios, aprende sobre los malentendidos y gastos comunes asociados con cada uno.

Mediante una planificación adecuada usando el enfoque de TCO, puedes crear una instalación de centro de datos que satisfaga las metas de rendimiento y las necesidades comerciales de tu organización hoy y mañana.

Mike M. Hagan se unió a Schneider Electric en el 2011, poco después de la adquisición de Lee Technologies. Antes de eso, el Sr. Hagan había trabajado en Lee Technologies desde 1988.

Como veterano de 25 años en la industria, el señor Hagan aporta un enfoque centrado en el cliente hacia las ventas y el marketing que se centra en desarrollar estrategias comerciales con las soluciones tácticas adecuadas. Está comprometido con la planificación de centros de datos basada en principios centrales del negocio, como obtener una ventaja competitiva, reducir los costos de operación, preservar el capital, ampliar los mercados y aumentar las ganancias.

El Sr. Hagan es el autor de numerosos informes técnicos y artículos para publicaciones periódicas de la industria, y participa activamente en eventos de la industria, entre ellos, Tier1, 7x24 Exchange, Data Center Dynamics, AFCOM y CoreNet Global. Antes de unirse a Lee Technologies, el Sr. Hagan ocupó cargos de ventas y gerencia sénior en Liebert, Hitachi, SunGard y Danaher Corporation. Posee una licenciatura en ingeniería de fabricación de la Universidad de Miami en Oxford, Ohio.

John Lusky es el director de Ingeniería Eléctrica de la División de Diseño/Construcción del Service Group en Lee Technologies. Sus responsabilidades actuales incluyen el cálculo y el diseño de sistemas de energía crítica relacionados con los entornos de centros de datos.

Con más de 14 años de experiencia en diseño, construcción, integración e instalación de controles de instalaciones industriales y sistemas de energía crítica, John continúa desafiando el statu quo en el campo de ingeniería. Su amplia experiencia en control de procesos y automatización industrial le ha dado una comprensión profunda de diversos sistemas de control y una visión de las interacciones presentes en sistemas altamente redundantes que abarcan diversas disciplinas en un entorno crítico. John desarrolló una serie de soluciones extremadamente sólidas, pero rentables, que permiten ampliar los sistemas en módulos a medida que aumenta la carga.

La profunda comprensión de John de las actividades de construcción y mantenimiento en entornos de centros de datos tiene como resultado la minimización de problemas durante la construcción y la facilitación de las actividades de mantenimiento en el futuro. Trabaja estrechamente con los clientes para determinar sus necesidades específicas, sin tratar de ajustar sus necesidades a un diseño existente. Además, regularmente trabaja con el cliente para ayudarlo a comprender el modelado del costo total de propiedad, la selección del sitio y las iniciativas PUE/LEED.

Tuan Hoang, P.E. es el ingeniero gerente de Lee Technologies y jefe del equipo de diseño e ingeniería de la empresa en el desarrollo de soluciones para centros de datos. Las responsabilidades de Tuan incluyen el cálculo y el diseño de varios sistemas críticos de calefacción, ventilación y aire acondicionado, incluidos los sistemas de aire acondicionado de grado computacional, enfriadores, torres y humidificación. Antes de unirse a Lee Technologies en el 2005, Tuan diseñaba los sistemas vitales de enfriamiento y ventilación para los portaaviones de la Marina de EE. UU. con Northrop Grumman y con una empresa de MEP.

Tuan, con una trayectoria de 10 años en sistemas de enfriamiento críticos, aporta un enfoque diverso al diseño de sistemas críticos para la industria de centros de datos. Su experiencia abarca evaluaciones de instalaciones, cálculos del crecimiento futuro proyectado y soluciones para permitir transiciones fluidas de las etapas de desarrollo.

Scott Walsh P.E., LEED A.P. es un ingeniero profesional acreditado por LED de la División de Diseño/Construcción del Service Group en Lee Technologies. Entre las responsabilidades actuales de Scott se incluyen la investigación y verificación en terreno; la selección y especificación del equipo; los cálculos de carga; la verificación de documentos de diseño para el cumplimiento de códigos; los bosquejos; producción de documentos de construcción de trabajo; y coordinación en terreno.

Con más de siete años de experiencia en la industria de centros de datos, entre la experiencia de Scott se incluyen diseño mecánico, análisis de requerimientos, planificación de proyectos LED, planificación estratégica de proyectos, desarrollo de ingenieros y administración de proyectos de centros de datos. Tiene experiencia especializada en el uso de PUE para desarrollar el diseño destinado a una amplia gama de proyectos de centros de datos LED.