¿Qué es el gemelo digital de un centro de datos?
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Centros de datos: gestión compleja
Los centros de datos se han convertido en una parte esencial de la infraestructura informática moderna, ya que permiten a las empresas almacenar, gestionar y procesar grandes cantidades de datos de forma eficiente. Sin embargo, los problemas de gestión de los centros de datos pueden ser numerosos y complejos.
- Complejidad de la gestión: los centros de datos están formados por miles de equipos interconectados, desde servidores y unidades de almacenamiento hasta equipos de refrigeración y suministro eléctrico. La gestión de todos estos elementos puede ser muy compleja y requiere considerables conocimientos técnicos.
- Costes elevados: los centros de datos pueden representar un gasto importante para las empresas, con elevados costes deadquisición de equipos, creación de infraestructuras y gestión de instalaciones. Los costes energéticos de alimentar los equipos y mantener las temperaturas adecuadas también son significativos.
- Mantenimiento: el mantenimiento de los equipos de un centro de datos es esencial para garantizar el buen funcionamiento de los sistemas y la continuidad de los servicios. Esto puede implicar tiempos de inactividad planificados para actualizaciones y reparaciones, lo que puede dar lugar a una interrupción temporal de los servicios.
- Escalabilidad: las necesidades de las empresas en términos de almacenamiento y procesamiento de datos pueden evolucionar rápidamente, y los centros de datos deben ser capaces de adaptarse a estos cambios. Esto puede requerir inversiones adicionales en infraestructuras y equipos.
- Seguridad : los centros de datos pueden contener información sensible y confidencial, lo que los convierte en objetivo potencial de ciberataques. Por tanto, la seguridad de las instalaciones es esencial para garantizar la confidencialidad y seguridad de los datos almacenados.
Ahí es donde entran en juego los gemelos digitales. Estas réplicas virtuales de sistemas y equipos físicos ofrecen a los gestores de centros de datos una visión completa y precisa de su infraestructura. Los gemelos digitales pueden ayudar a supervisar continuamente equipos y sistemas, predecir posibles fallos, mejorar la eficiencia energética y planificar actualizaciones y reparaciones.
En este artículo, exploramos cómo pueden utilizarse los gemelos digitales en los centros de datos para mejorar la gestión de activos, reducir los costes operativos y mejorar la sostenibilidad. También analizaremos las ventajas de esta tecnología para las empresas y organizaciones, así como los posibles retos asociados a su implantación.
¿Qué es un centro de datos?
Un centro de datos es una instalación que contiene una gran cantidad de equipos informáticos esenciales para el almacenamiento, procesamiento, gestión y distribución de miles de millones de datos. Estos datos se almacenan en sistemas de almacenamiento como matrices de discos duros, dispositivos de almacenamiento en red o en la nube. Se procesan en miles de servidores que también alojan aplicaciones. Con todo ello, la potencia de un centro de datos puede alcanzar los 100 megavatios (MW).
Los centros de datos son lugares especialmente seguros, con sistemas de seguridad y vigilancia, porque contienen gran cantidad de información confidencial. También están climatizados para garantizar el buen funcionamiento de los servidores y otras máquinas que generan calor. Existen numerosossistemas de refrigeración para mantener la temperatura a un nivel óptimo. Además, están equipados con numerosos sistemas redundantes de alimentación eléctrica para garantizar un funcionamiento ininterrumpido y la disponibilidad continua de los servicios en caso de fallo del hardware o corte del suministro eléctrico. Estos sistemas pueden ser generadores de reserva y/o sistemas de inversores.
Estos centros de datos desempeñan un papel fundamental en la infraestructura de Internet y la informática moderna, contribuyendo a la gestión y disponibilidad de los servicios en línea que se utilizan a diario.
¿Qué es el gemelo digital de un centro de datos?
Un gemelo digital es una representación visual completa y fiel de un objeto físico a lo largo de su ciclo de vida. Este objeto puede ser un sistema de calefacción, un centro de datos o incluso una ciudad entera. Utiliza datos en tiempo real procedentes de los sensores del objeto para simular continuamente su comportamiento y controlar su funcionamiento y rendimiento, anticiparse a los fallos y tomar decisiones.
El gemelo digital se basa en la transmisión de información a muy alta velocidad, como la fibra óptica o la red 5G (o 6G dentro de varios años). Se ha desarrollado en torno al Internet delas Cosas (IoT) y la inteligencia artificial (IA), en particular el aprendizaje automático o aprendizaje profundo. En efecto, el gemelo digital hace predicciones y luego observa la diferencia entre esas predicciones y la realidad para aprender y refinar esas predicciones más adelante.
El gemelo digital parece una simulación compleja, pero hay una gran diferencia entre ellos. Las simulaciones también modelan sistemas reales y simulan su comportamiento. Esto sólo puede ser una indicación del comportamiento real del objeto o sistema, no de la realidad. El gemelo digital puede modelar la relación exacta entre el producto o sistema y la realidad, así como todo su ciclo de vida, utilizando datos adquiridos en tiempo real.
Diferentes tipos de gemelos digitales
La tecnología que subyace a los gemelos digitales sigue siendo la misma en líneas generales, pero pueden diferenciarse por su tipo de aplicación.
Gemelos digitales
Los gemelos digitales permiten reproducir íntegramente todos los componentes de unproducto físico en un entorno virtual. Esto permite analizar los resultados en distintas condiciones y realizar ajustes en el mundo virtual, de modo que el próximo producto físico funcione exactamente como se espera sobre el terreno. Este tipo de gemelo digital facilita la toma de decisiones informadas sobre el diseño y la producción de productos. El objetivo último es, por tanto, mejorar el producto, evitar la multiplicación de prototipos físicos y minimizar los riesgos potenciales asociados a su diseño.
Gemelos de proceso digital
Un proceso digital gemelo permite verificar la eficacia de un proceso de fabricación o una línea de producción en el taller antes de ponerlo en producción mediante simulaciones. Ofrece una visión completa de cada producto que sale de la línea de producción. Se pueden crear gemelos digitales para todos los sistemas de fabricación. Los datos recopilados, desde los proveedores y las materias primas hasta el producto final, pueden utilizarse para predecir cuándo será necesario un mantenimiento preventivo. Como resultado, las operaciones de fabricación son más rápidas, eficaces y fiables.
Gemelos digitales de sistemas
Estos gemelos digitales procesan digitalmente sistemas enteros para comprender procesos o líneas de producción. Esto también permite determinar si la sincronización entre todos los sistemas es funcional y eficaz, y mejorar la eficiencia de todo el sistema de producción y del producto.
El gemelo digital debuta en el sector de la construcción
La tecnología de gemelos digitales es similar a la combinación de BMS (Building Management System) y BIM (Building Information Modeling) en el sector de la construcción.
BIM (Building Information Modeling)
El BIM crea un modelo digital del edificio que pretende centralizar todos los datos e información relativos a un proyecto de construcción en un modelo 3D inteligente e interactivo. Este modelo no sólo contiene un complejo modelo 3D del edificio, sino también característicasno geométricas como materiales, costes, plazos, rendimiento energético y datos de funcionamiento y mantenimiento. Las distintas partes interesadas pueden interactuar en tiempo real en el mismo modelo y compartir una amplia gama de información. Es una forma de simular y visualizar un proyecto antes incluso de que empiece, para detectar ineficiencias y deficiencias en términos de costes y recursos. El BIM tiene una función supervisora, ya que permite rectificar los errores de un proyecto antes de llevarlo a cabo. Además, puede actualizarse a lo largo de su ciclo de vida, para gestionar los edificios con la mayor eficacia posible.
Sistema de gestión de edificios (SGE)
La gestión eficaz de las funciones técnicas, los equipos y los recursos se consigue mediante la tecnología BMS. Esto reduce el consumo de energía del edificio, conocido como «edificio inteligente», cuando está en uso. Se trata de sistemas de calefacción, ventilación, aire acondicionado, iluminación y seguridad. La forma en que se gestionan estos edificios repercute directamente en su rendimiento energético y en el confort de sus ocupantes.
Complementariedad de los gemelos digitales
Por tanto, estas dos tecnologías se complementan y, combinadas, ofrecen una mejor optimización del rendimiento de un edificio. BIM se basa en la creación y gestión de un modelo digital colaborativo a lo largo de todo el proyecto de construcción, integrando la información de diseño y construcción. El BMS, por su parte, se centra en gestionar los sistemas técnicos del edificio en funcionamiento para maximizar su eficiencia. Utilizando estos dos enfoques juntos, podemos mejorar la planificación, el diseño, la construcción, el funcionamiento y el mantenimiento de los edificios de una forma más eficiente e integrada.
El gemelo digital del centro de datos es similar a la fusión de BIM y BMS, porque tiene todas las funciones de estas dos tecnologías, lo que lo hace especialmente completo y rico en información.
Supervisión de un centro de datos
La supervisión de los centros de datos es concebible sin un gemelo digital. Para ello se utilizan sistemas convencionales de gestión y control. Los datos de temperatura, humedad, consumo de energía y rendimiento de los distintos sensores se recogen y analizan para controlar el estado del centro de datos.
Esta supervisión será menos eficiente y menos eficaz que la supervisión con un gemelo digital. El gemelo digital es una representación virtual en tiempo real de todos los datos físicos y operativos del centro de datos, lo que permite un seguimiento completo y detallado de su rendimiento. Su uso ofrece una serie de ventajas:
Precisión
Sin un gemelo digital, resulta más difícil tener una visión exhaustiva y precisa de todos los datos operativos y de las complejas interacciones entre los equipos del centro de datos. Esto podría dar lugar a un control parcial e impedir la detección de determinados problemas potenciales.
Reactividad
La detección de problemas puede ser más lenta cuando la supervisión no es en tiempo real, lo que puede provocar retrasos en la respuesta y la resolución de problemas.
Optimizar el rendimiento
La capacidad de predecir escenarios utilizando datos de sensores pasados y presentes es exclusiva del gemelo digital. Sin esta capacidad, la optimización del rendimiento es más limitada y menos precisa.
El papel del gemelo digital en un centro de datos
El gemelo digital es una tecnología revolucionaria para los centros de datos, que les permite optimizar la eficiencia, la gestión de recursos, la seguridad y la toma de decisiones.
Prevenir el mantenimiento
El gemelo digital recoge y analiza los datos de los equipos para controlar condiciones ambientales como la humedad, la temperatura y el consumo de energía. De este modo, es posible conocer en todo momento el estado de los equipos y detectar signos precoces de avería. Así es posible realizar el mantenimiento antes de que se produzca un problema grave. Del mismo modo, el gemelo digital determina de antemano lasfuturas necesidades de consumo de los distintos sistemas que componen el centro de datos, como los sistemas de calefacción, ventilación, aire acondicionado, iluminación y seguridad. Esta perspectiva ofrece un medio de gestionar la capacidad del centro de datos para que pueda ampliar o consolidar su infraestructura en caso necesario.
Optimización energética
El consumo energético del centro de datos se obtiene a partir del consumo de todos los equipos y sistemas que contiene. El gemelo digital es capaz de analizar este consumo y, por tanto, identificar las zonas menos eficientes. Esto ayuda a aplicar estrategias de optimización energética para reducir los costes y la huella ambiental.
Una herramienta de previsión y planificación
Gracias al poder predictivo del gemelo digital, puede utilizarse para realizar pruebas. Su objetivo es predecir situaciones de cambio incluso antes de que se realicen nuevas configuraciones de hardware o software. Ejemplos de cambios son la instalación de nuevas máquinas, la reorganización del cableado, el ajuste del aire acondicionado, etc. Sus predicciones de los riesgos de errores y fallos de funcionamientoque podrían producirse permiten validar o no determinados cambios antes de implantarlos físicamente.
Estudio CFD de centros de datos
El gemelo digital es capaz de realizar estudios termo-aerodinámicos de centros de datos. Al igual que la simulación CFD, puede buscar puntos calientes en el espacio y proponer un dimensionamiento climático optimizado. También puede proponer medidas de optimización energética. De hecho, el gemelo digital puede determinar la temperatura de descarga ideal para las unidades utilizando sus simulaciones de diferentes escenarios de carga y refrigeración. La reducción de esta temperatura reducirá la energía requerida por los aparatos y los costes asociados.
Una de las funciones clave del gemelo digital es su análisis crítico. Estos análisis críticos consisten en simular varios escenarios de fallo, es decir, la parada de uno o varios sistemas, y observar lo que ocurre. En caso de fallo del sistema, la temperatura aumenta muy rápidamente, por lo que es importante disponer de antemano de sistemas adecuados para reducirla.
Estudio CFD externo de centros de datos
Los estudios termoaerodinámicos externos de los centros de datos, realizados mediante CFD, consisten en estudiar el movimiento del aire y los vientos fuera del centro de datos. Las condiciones exteriores influyen en el rendimiento de los distintos equipos que componen el centro de datos. EOLIOS realiza estos estudios externos para garantizar que el centro de datos funcione de forma óptima incluso en las circunstancias más extremas. Para lograrlo, se llevaron a cabo varios escenarios en diferentes modos operativos y condiciones meteorológicas. Estos estudios CFD externos ayudan a completar la evaluación de riesgos, optimizar el diseño y reducir el consumo energético del centro de datos.
No hay que pasar por alto los posibles retos de los gemelos digitales
Aunque los gemelos digitales ofrecen muchas ventajas para la gestión de los centros de datos, su uso también puede plantear retos potenciales.
- Coste inicial elevado: crear un gemelo digital puede ser un proceso costoso, que requiere invertir en sofisticados equipos y programas informáticos de simulación, sobre todo para mecánica de fluidos y CFD.
- Complejidad : los centros de datos son entornos complejos, con muchos equipos y sistemas interconectados. Crear un gemelo digital preciso puede ser un proceso complejo que requiere un conocimiento profundo de la infraestructura y sus interacciones.
- Necesidad de datos precisos: para ser eficaz, un gemelo digital necesita datos precisos y actualizados. Esto puede requerir una supervisión constante de la infraestructura y una recopilación automatizada de datos, lo que puede resultar difícil de implantar.
- Integración con los sistemas existentes: Integrar un gemelo digital en los sistemas de gestión existentes puede ser un reto, ya que puede requerir cambios significativos en los procesos y herramientas existentes.
- Confidencialidad y seguridad : los datos recogidos por un gemelo digital pueden ser sensibles y deben protegerse contra el acceso no autorizado.
Introducción al software 6SigmaRoom
6SigmaRoom es la herramienta CFD más utilizada para centros de datos de todos los tamaños. Es un paquete de software completo para el gemelo digital. Este solver CFD es capaz de producir una representación digital en 3D del centro de datos físico. Diseña y explota centros de datos. Puede utilizarse para simular el impacto de uno o varios cambios en la capacidad física y la eficiencia de refrigeración de un centro de datos y, por tanto, para simular averías. Su objetivo es diseñar infraestructuras fiables, resistentes y capaces de funcionaral máximo de su capacidad, mejorando al mismo tiempo la eficiencia energética.
EOLIOS utiliza la simulación CFD para calcular y visualizar en 3D los flujos de aire en un espacio. Ofrecemos apoyo a la toma de decisiones proporcionando índices de rendimiento para optimizar la eficiencia de la refrigeración de las estancias. Al evitar los puntos calientes y proporcionar la cantidad adecuada de aire para refrigerar los componentes electrónicos, el software garantiza un funcionamiento sin problemas. El modelo completo de centro de datos desarrollado por 6SigmaRoom ofrece la gestión de muchos otros aspectos del emplazamiento, como el cableado de redy la cadena de distribución eléctrica.
Los gemelos digitales de los centros de datos en pocas palabras
Por último, los gemelos digitales ofrecen un enorme potencial para mejorar el rendimiento y la gestión de los centros de datos. Mediante el uso de datos recogidos de sensores y en el propio sistema, los gemelos digitales pueden ayudar a prevenir fallos y mejorar la eficiencia energética. Los centros de datos que adopten esta tecnología pueden beneficiarse de una supervisión más precisa, menores costes de funcionamiento y mayor sostenibilidad a largo plazo.
