¿Qué tamaño de grupo electrógeno diésel necesita para una copia de seguridad de un centro de datos?

Usted determina el tamaño correcto para un generador diésel para centro de datos calculando la carga crítica total en kW. Añada redundancia y margen de crecimiento. Convierta esa cifra a kVA con un factor de potencia de 0,8 en servicio de reserva con reducciones de potencia específicas del sitio. Un dimensionamiento insuficiente de este equipo provoca costosos tiempos de inactividad durante fallas de la red eléctrica. Un dimensionamiento excesivo desperdicia capital en capacidad no utilizada y reduce la eficiencia. Los siguientes pasos proporcionan una ruta de cálculo directa. Transforme los datos eléctricos brutos de su instalación en una potencia nominal final del grupo electrógeno.

Conclusiones clave

• Calcula la carga crítica total de tu centro de datos en kilovatios. Utiliza valores medidos, no las especificaciones de la placa de características. Esto evita el sobredimensionamiento y el desperdicio de capital.

• Agregue redundancia; agregue margen de crecimiento. Convierta los kilovatios a kVA dividiendo por 0,8. Aplique reducciones de potencia por altitud, temperatura y tiempo de funcionamiento del combustible.

• Elija generadores de alta capacidad para el respaldo del centro de datos. Verifique el dimensionamiento mediante pruebas de carga. Esto garantiza un funcionamiento fiable durante las interrupciones del servicio.

Cálculo de la carga crítica total para su centro de datos

No se puede dimensionar un generador diésel para un centro de datos a ojo. Se necesita un valor preciso en kilovatios. Este valor representa todo lo que el generador debe alimentar en caso de fallo de la red eléctrica. El proceso de cálculo sigue una secuencia lógica: se identifican todas las cargas, se elige la fuente de datos adecuada, se prioriza lo más importante y se añade un margen de seguridad. Cada paso se basa en el anterior.

Listado de cargas de TI, refrigeración y auxiliares

Empiece por su equipo informático. Cuente todos los racks de sus instalaciones. Multiplique esa cantidad por la potencia de diseño de cada rack. Unas instalaciones con 100 racks de 5 kW cada uno generan una carga de TI pura de 500 kW. Esta cifra representa los servidores, el almacenamiento y los equipos de red que mantienen su negocio en funcionamiento.

Los sistemas de refrigeración consumen una cantidad considerable de energía en cualquier centro de datos. Los enfriadores, las unidades de tratamiento de aire para salas de servidores (CRAH) y las bombas consumen electricidad. Estas cargas suelen ser iguales o superiores a la carga de TI. Debe incluir todos los componentes de refrigeración en su cálculo.

Las cargas auxiliares completan el panorama. Estas incluyen las pérdidas del sistema de alimentación ininterrumpida (UPS), la iluminación, los sistemas de extinción de incendios, los sistemas de seguridad y los controles de gestión del edificio. La norma NFPA 110 define las cargas legalmente requeridas que un generador debe soportar. La iluminación de emergencia y las alarmas contra incendios entran en esta categoría. Las cargas de emergencia se calculan por separado de las cargas operativas normales. Esta separación optimiza el dimensionamiento del generador y garantiza el cumplimiento de la normativa.

La carga total de sus instalaciones difiere de la carga de TI. Debe definir ambas cifras con claridad. Los motores de carga crítica funcionan de forma independiente de los motores de carga no crítica. Los sistemas de refrigeración, iluminación y seguridad pueden funcionar con circuitos de generadores distintos, según su diseño.

Uso de datos de la placa de características frente a valores medidos

La información de la placa de características indica la corriente máxima que puede consumir un dispositivo. Esta clasificación se basa en la configuración completa con todas las opciones instaladas y en una utilización del 100 % a la tensión de funcionamiento más baja. Sin embargo, las condiciones reales rara vez coinciden con estas suposiciones.

Los valores nominales suelen ser entre un 40 % y un 60 % superiores a los reales. Incluso antes de considerar los efectos de redondeo y configuración, pueden ser al menos un 33 % más altos que el consumo real. Los fabricantes basan la corriente nominal en el peor de los casos, como cuando los sistemas UPS de 90 V suministran 120 V o 208 V. Esta diferencia de voltaje por sí sola genera una sobreestimación significativa.

Multiplicar el voltaje nominal por el amperaje y sumar el total de todos los equipos sobreestima la carga. Este error conlleva el sobredimensionamiento de los sistemas UPS y los equipos de refrigeración. Se desperdicia energía y dinero, además de reducir la eficacia de la refrigeración.

Los valores medidos proporcionan la base más fiable para el dimensionamiento. Puede obtener mediciones de carga reales a partir de lecturas de SAI, regletas de enchufes de armarios con medición direccionable por IP o equipos de medición registradores. Este método ofrece los mejores datos. Tome mediciones a lo largo del tiempo en lugar de una sola instantánea. Las lecturas instantáneas pueden resultar engañosas si se toman en un momento de baja demanda.

Separe las cargas críticas de las cargas no críticas.

No todas las cargas requieren un generador de respaldo. Las cargas críticas mantienen su centro de datos operativo. Las cargas no críticas pueden esperar hasta que se restablezca el suministro eléctrico.

Las cargas críticas incluyen equipos informáticos, sistemas de refrigeración para servidores, sistemas contra incendios, iluminación de emergencia y sistemas de seguridad. Estos sistemas deben funcionar de forma continua durante una interrupción del servicio. Cualquier interrupción conlleva el riesgo de pérdida de datos o daños en los equipos.

Las cargas no críticas incluyen oficinas administrativas, salas de descanso, iluminación decorativa y sistemas de climatización no esenciales en las oficinas. Puede excluirlas del cálculo de su generador. Esta exclusión reduce la capacidad requerida y permite ahorrar capital.

La topología de redundancia afecta la estrategia de separación de carga. Se eligen configuraciones N+1, 2N o 2N+1 antes de dimensionar las unidades. La redundancia requiere múltiples unidades independientes. Cualquier fallo individual no debe propagarse en cascada por todo el sistema. Un campus hiperescalable con configuración redundante y una alta carga de TI puede requerir fácilmente docenas de grupos electrógenos de gran formato si se incluyen la refrigeración y los motores auxiliares de carga crítica.

La topología de redundancia (N+1, 2N, 2N+1) requiere múltiples unidades independientes para evitar que un fallo individual se propague. Un campus hiperescalable con configuración redundante y una alta carga de TI puede requerir fácilmente docenas de grupos electrógenos de gran formato si se incluyen los sistemas de refrigeración y los motores auxiliares de carga crítica.

Aplique la regla de carga del 80% para los márgenes de seguridad.

Los generadores funcionan mejor cuando se cargan por debajo de su capacidad máxima. La regla del 80 % de carga mantiene el generador dentro de los límites de operación seguros. Esta regla significa que debe dimensionar el generador de manera que la carga no utilice más del 80 % de su capacidad.

Los márgenes de seguridad varían según el tipo de instalación. Las aplicaciones residenciales requieren entre un 15 % y un 20 % más allá de la carga crítica. Las instalaciones comerciales o ampliables requieren entre un 25 % y un 30 %. Las instalaciones críticas donde la pérdida de energía es inaceptable, como los centros de datos, requieren entre un 30 % y un 40 % más allá de la carga crítica. Los generadores de potencia nominal en uso habitual requieren márgenes aún mayores.

Aplique un factor de crecimiento del 10 % al 20 % a su carga de TI. Una carga de TI de 500 kW con un factor de crecimiento de 1,2 se convierte en una carga proyectada de 600 kW. Añada las cargas de infraestructura correspondientes a las pérdidas de los sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS), los equipos de refrigeración, la iluminación y los sistemas contra incendios. Finalmente, añada un margen de seguridad del 15 % o más.

La siguiente tabla muestra la relación entre la carga de TI pura, el PUE de la instalación y las clasificaciones recomendadas de los generadores.

Su cálculo sigue un procedimiento claro. Determine la carga de TI pura multiplicando el número de racks por la potencia de diseño en kW por rack. Multiplique la carga de TI por el factor de Eficiencia de Uso de Energía (PUE) de sus instalaciones. Este paso le dará la carga crítica de las instalaciones. Añada un margen de reducción de potencia del 20 % al 25 % para tener en cuenta los efectos de la temperatura ambiente y la altitud. El resultado es la capacidad de generador requerida.

Para clústeres de IA, utilice un supuesto de concurrencia más estricto que para la computación empresarial de propósito general. La programación de tareas está más sincronizada en cargas de trabajo de IA. Las fluctuaciones de potencia a nivel de rack son más pronunciadas. Las salas de IA con refrigeración líquida suelen alcanzar un PUE de entre 1,15 y 1,30, dependiendo del clima, el diseño de disipación de calor y el nivel de redundancia.

Seleccione equipos generadores con certificación ISO 8528-1 para servicio continuo en centros de datos (DCC). Las instalaciones de nivel III y IV del Uptime Institute exigen esta certificación en lugar de la de energía de reserva de emergencia (ESP). Esta distinción es importante para el cumplimiento normativo y la fiabilidad.

Las normas de referencia para este cálculo incluyen ASHRAE TC 9.9, Uptime Institute Tier Standards, NFPA 75, NFPA 76, NFPA 2001, IEEE, IEC y ANSI/TIA-942. Estas normas guían la metodología y garantizan que el generador diésel del centro de datos cumpla con los requisitos del sector.

Aplicación de redundancia y reducción de potencia del sitio al tamaño del generador

El cálculo de la carga crítica proporciona un valor de referencia. Este valor representa la capacidad mínima que necesita su instalación. Sin embargo, las operaciones reales de un centro de datos exigen más que un mínimo. Debe añadir redundancia para garantizar la tolerancia a fallos. Debe tener en cuenta las cargas transitorias que se producen durante el arranque. Debe convertir la potencia real en la potencia aparente que publican los fabricantes. Además, debe ajustarla según las condiciones específicas de su emplazamiento. Cada uno de estos factores modifica el tamaño final del generador.

Cómo las configuraciones N, N+1 y 2N cambian las matemáticas

La redundancia determina cuántos generadores se instalan. La configuración elegida multiplica directamente los requisitos de capacidad. Tres modelos principales dominan el diseño de centros de datos.

Las implicaciones en cuanto a la capacidad varían significativamente entre estos modelos.

Primero, calcula tu capacidad N. Esta cifra representa los generadores necesarios para soportar tu carga crítica total. Una carga crítica de 2 MW podría requerir cuatro generadores de 500 kW funcionando en paralelo. Esa configuración te da la capacidad N.

La configuración N+1 añade un generador más al bus en paralelo. Ahora dispone de cinco unidades de 500 kW. Si un generador falla o se desconecta para mantenimiento, las cuatro unidades restantes seguirán soportando la carga completa de 2 MW. Esta configuración proporciona tolerancia a fallos individuales.

El sistema 2N duplica la capacidad total de su planta generadora. Se instalan dos conjuntos completamente independientes de cuatro generadores cada uno. Cada conjunto funciona con su propio bus, sistema de suministro de combustible y sistema de control. Un conjunto puede fallar sin afectar al otro. Esta configuración ofrece la máxima disponibilidad para operaciones críticas.

La elección de la redundancia afecta drásticamente la capacidad instalada total. Una carga de 2 MW requiere 2 MW de capacidad N. La misma carga requiere 2,5 MW de capacidad N+1. Un diseño 2N requiere 4 MW de capacidad instalada. Debe sopesar el costo de los generadores adicionales frente a los requisitos de disponibilidad de sus instalaciones.

Contabilizar la facturación de UPS y las cargas escalonadas

Su sistema de alimentación ininterrumpida crea dos categorías de carga adicionales. Debe incluir ambas en el cálculo del tamaño del generador.

La carga del SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida) representa la primera categoría. Cuando falla el suministro eléctrico, las baterías del SAI se descargan para mantener la carga. El generador arranca y asume la carga. El SAI comienza entonces a recargar sus baterías. Este proceso de carga consume una cantidad significativa de energía del generador. La carga de carga se suma a la carga crítica en estado estacionario.

Las pérdidas por conversión de la UPS representan la segunda categoría. Todo sistema UPS pierde algo de energía durante la conversión de CA a CC y de CC a CA. Estas pérdidas suelen oscilar entre el 3 % y el 5 % de la potencia nominal de la UPS. Debe sumar estas pérdidas al cálculo de la carga total.

La guía disponible considera la carga de los sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) y las pérdidas por conversión como datos de entrada obligatorios para el estudio de dimensionamiento de generadores y la planificación de cargas de un centro de datos. No existe un valor numérico ni una fórmula específica para la capacidad adicional del generador. Debe estimar la capacidad adicional proyecto por proyecto. Modele la demanda de carga de los UPS y las cargas escalonadas sincronizadas junto con todas las demás cargas de la instalación.

Las cargas escalonadas generan las condiciones transitorias más problemáticas. Una carga escalonada se produce cuando un gran número de equipos arranca simultáneamente. Los enfriadores de su sistema de refrigeración representan una fuente común de cargas escalonadas. Cuando se restablece la energía tras un apagón, todos los enfriadores pueden intentar arrancar a la vez. Este arranque simultáneo genera un pico de corriente que puede ser varias veces superior a la corriente de funcionamiento en estado estacionario.

Su generador debe soportar estas condiciones transitorias sin colapso de voltaje ni desviación de frecuencia. La capacidad del generador para recuperarse de cargas escalonadas depende de su inercia, sistema de excitación y respuesta del regulador del motor. Para aplicaciones en centros de datos, debe especificar generadores con características de respuesta transitoria rápida.

Los sistemas UPS de gran capacidad pueden ayudar a gestionar las fluctuaciones de carga. El UPS actúa como un amortiguador entre el generador y la carga de TI. El UPS soporta la carga de TI mientras el generador se estabiliza. Esta configuración reduce la carga transitoria sobre el generador. Es importante coordinar las especificaciones del UPS y del generador para optimizar esta interacción.

Convierta kW a kVA utilizando un factor de potencia de 0,8.

El cálculo de la carga produce una cifra en kilovatios. Fabricantes de generadores Publican sus especificaciones en kilovoltios-amperios. Debe convertir entre estas dos unidades para seleccionar el equipo correcto.

La industria de los grupos electrógenos estandarizó un factor de potencia de 0,8 en retraso. Este estándar permite que un grupo electrógeno alcance la máxima potencia nominal con el motor más pequeño. La mayoría de las cargas industriales, incluidos motores, transformadores y balastos de iluminación, son inductivas y operan con un factor de potencia cercano a 0,8 en retraso. Un factor de potencia de 0,8 permite a los fabricantes especificar la máxima potencia aparente que puede suministrar el alternador, garantizando al mismo tiempo que el motor tenga la potencia suficiente para la potencia real correspondiente.

Los generadores se clasifican según su potencia aparente, que abarca tanto la demanda real como la reactiva. Los motores se clasifican según su potencia en el eje de salida, por lo que su placa de características no tiene en cuenta la corriente reactiva. El generador debe gestionar toda la corriente, tanto real como reactiva. Los sistemas de bobinado, térmico y de excitación establecen el límite real. A medida que disminuye el factor de potencia, se consume el mismo límite de kVA con menor trabajo real. Por debajo del factor de potencia nominal, generalmente 0,8, la potencia de salida en kW es menor, pero el calentamiento y la tensión se mantienen iguales. Por este motivo, los generadores suelen tener una potencia reducida para factores de potencia bajos, mientras que los motores no tienen esa restricción.

• El factor de potencia oscila entre 0 y 1, y un factor de potencia más alto significa que los kVA se convierten en kW útiles de forma más eficiente.

• Se prefieren los generadores con un factor de potencia de 0,8 a 0,9.

• Para convertir kVA a kW: multiplique los kVA por el factor de potencia. Ejemplo: 375 kVA × 0,8 = 300 kW.

• Para convertir kW a kVA: divide los kW entre el factor de potencia. Ejemplo: 300 kW ÷ 0,8 = 375 kVA.

Esta conversión se aplica a la carga crítica total. Una carga crítica de 2 MW dividida entre 0,8 equivale a 2500 kVA. Esta cifra representa la potencia aparente mínima que debe suministrar el generador diésel del centro de datos. A continuación, se aplican los factores de redundancia y las reducciones de potencia del sitio a esta cifra base.

Ajustar según la altitud, la temperatura y el tiempo de funcionamiento del combustible.

Las especificaciones estándar de los generadores se basan en condiciones de referencia específicas. Los fabricantes clasifican sus equipos a una temperatura ambiente de 25 °C y una altitud de 100 metros. Las condiciones de su emplazamiento rara vez coinciden con estas condiciones. Debe ajustar la potencia del generador según su entorno operativo real.

La producción disponible se calcula utilizando factores de altitud y temperatura.

Potencia disponible = Potencia nominal × Factor de altitud × Factor de temperatura

Ejemplo: 1000 kW × 0,92 (altitud) × 0,97 (temperatura) = 892,4 kW de potencia disponible.

La siguiente tabla muestra la producción aproximada disponible a diferentes altitudes.

Los fabricantes suelen exigir una reducción de la potencia a altitudes superiores a 500-1000 pies, dependiendo del diseño del motor.

La reducción de potencia por temperatura sigue un patrón similar.

1. Condiciones de funcionamiento estándar: 25 °C (77 °F).

2. Impacto moderado: alrededor de 95 °F (35 °C) — reducción leve de potencia.

3. Reducción de potencia medible: por encima de 104 °F (40 °C).

4. Pérdida de capacidad sustancial: cerca de 50 °C (122 °F).

5. En lugar de basarse en suposiciones genéricas, conviene consultar las curvas de rendimiento del fabricante.

La reducción de la capacidad de los generadores es especialmente crítica en los centros de datos, donde la continuidad del suministro eléctrico y el tiempo de actividad no dejan margen de error. Si un generador no puede soportar la carga crítica completa debido a la altitud o la temperatura, el tiempo de actividad puede verse comprometido. Es fundamental evaluar las condiciones específicas del sitio y el crecimiento de la carga durante la planificación del suministro eléctrico de respaldo.

Las consideraciones regionales influyen en su estrategia de reducción de tarifas.

Los requisitos de autonomía de combustible añaden otra dimensión al cálculo del dimensionamiento. La norma NFPA 110 define la duración en horas que un sistema de alimentación de emergencia debe funcionar a plena potencia nominal sin necesidad de repostar. La Clase 2 requiere 2 horas. La Clase 48 requiere 48 horas. La Clase X generalmente significa 96 horas.

• La norma NFPA 110 define la duración en horas que un sistema de suministro eléctrico de emergencia (EPSS) debe funcionar a su máxima potencia nominal sin repostar; por ejemplo, la Clase 2 requiere 2 horas, la Clase 48 requiere 48 horas y la Clase X generalmente significa 96 horas.

• Los requisitos de combustible de la norma NFPA 110 siguen la regla del 133%: la instalación debe almacenar el 133% del combustible especificado por la clase correspondiente. Por ejemplo, un sistema de Clase 48 que necesita 9000 galones para 48 horas requeriría al menos 12 000 galones en la instalación.

La norma NFPA 110 utiliza la Clase para especificar el tiempo mínimo de funcionamiento que un sistema de suministro eléctrico de emergencia (EPSS) debe mantener sin repostar, con clases que van desde la Clase 0.083 (5 minutos) hasta la Clase X (duración definida por el usuario). Su capacidad de almacenamiento de combustible debe coincidir con el tiempo de funcionamiento requerido por la clase. Además, debe verificar que su generador pueda mantener la carga completa durante todo el tiempo de funcionamiento necesario.

Selección y verificación del generador diésel para centros de datos

Comparación de las calificaciones de Standby y Prime

Debe seleccionar la potencia nominal adecuada para su aplicación. Las potencias nominales de reserva son ideales para respaldo de emergencia con un número limitado de horas anuales. Las potencias nominales principales permiten un funcionamiento continuo con un número ilimitado de horas y carga variable. Los centros de datos suelen requerir equipos con potencia nominal principal para garantizar la fiabilidad en aplicaciones críticas.

Especifique los interruptores de transferencia y los engranajes de paralelismo.

La configuración de su interruptor de transferencia determina la fluidez de las transiciones de energía durante un corte. La transición abierta genera una breve interrupción que su UPS debe compensar. La transición cerrada logra una interrupción prácticamente nula para cargas de TI sensibles. Debe especificar interruptores de transición cerrada para aplicaciones críticas de centros de datos.

La conexión en paralelo permite que varios generadores compartan la carga. Esta configuración proporciona redundancia en caso de que una unidad falle o requiera mantenimiento. Su sistema de control debe impedir la transferencia de carga hasta que todos los generadores conectados en paralelo alcancen una tensión y frecuencia estables.

Soluciones de generadores LEHUI para respaldo de misión crítica

LEHUI LEHUI ofrece soluciones de energía confiables diseñadas para entornos de centros de datos. Los generadores LEHUI cuentan con reguladores electrónicos de velocidad para una rápida estabilización del voltaje. La línea de productos LEHUI incluye alternadores de imanes permanentes con tarjetas de regulación automática de voltaje que logran una variación de voltaje inferior al 0,5 %. LEHUI admite el funcionamiento en paralelo con sincronización automática y distribución de carga. Obtendrá redes de servicio locales y contratos de mantenimiento que cubren filtros, cambios de aceite y pruebas de carga.

Ejecutar la lista de verificación final

Antes de comprometerse con la compra de un generador diésel para centro de datos, verifique estos parámetros:

• Las clasificaciones de potencia se ajustan a la carga calculada con margen de crecimiento.

• Los sistemas de arranque incluyen baterías redundantes o arrancadores dobles.

• Las unidades de control detectan fallos en la red y se integran con los sistemas de gestión de edificios.

• El almacenamiento de combustible admite la clase de tiempo de funcionamiento requerida.

• Las certificaciones de los equipos cumplen con las normas ISO 8528 y NFPA 110.

Realice pruebas de carga antes de la instalación final. Aplique la carga en incrementos del 25 %, 50 %, 75 % y 100 %. Supervise la estabilidad de voltaje, la respuesta en frecuencia y el rendimiento de refrigeración en cada nivel.

Ahora dispone de una fórmula de dimensionamiento clara. Sume su potencia crítica total en kW, la redundancia y el margen de crecimiento. Convierta esa suma a kVA con un factor de potencia de 0,8. Aplique reducciones de potencia según la altitud y la temperatura del sitio. Verifique su potencia total en kW bajo condiciones N+1. Confirme cada factor de reducción de potencia antes de realizar la compra. Utilice el software de dimensionamiento del fabricante para su generador diésel del centro de datos. Realice pruebas de carga antes de la instalación final.

Preguntas frecuentes

¿Qué tamaño de generador diésel necesita un centro de datos de 1 MW?

Necesitas aproximadamente entre 1600 y 1800 kVA. Esta cifra tiene en cuenta un PUE de 1,2 a 1,4, la redundancia y las reducciones de potencia en las instalaciones. LEHUI puede ayudarle a verificar los requisitos exactos.

¿Cómo se calcula la potencia aparente (kVA) de un generador a partir de la potencia en kW para un centro de datos?

Divide tu potencia crítica total en kW entre un factor de potencia de 0,8. Una carga de 2 MW se convierte en 2500 kVA. Añade los factores de redundancia y reducción de potencia después de esta conversión.

¿Se puede utilizar un generador con capacidad de reserva para la copia de seguridad de un centro de datos?

No. Los centros de datos requieren clasificaciones de rendimiento óptimo o continuo para garantizar la fiabilidad en operaciones críticas. Las clasificaciones de rendimiento en modo de espera solo son adecuadas para un número limitado de horas anuales. LEHUI Ofrece generadores diseñados para el funcionamiento continuo en centros de datos.