¿Cómo implementan los centros de datos sistemas de tierra DC?

Cómo Implementar un Sistema de Aterramiento DC en un Centro de Datos

Implementar un sistema de aterramiento DC (Sistema de Aterramiento DC) en un centro de datos es esencial para garantizar la seguridad y confiabilidad del sistema de energía DC, prevenir fallas eléctricas y riesgos de descargas eléctricas, y reducir la interferencia electromagnética. A continuación se presentan los pasos y consideraciones clave para implementar un sistema de aterramiento DC:

1. Entendiendo el Propósito del Aterramiento DC

• Seguridad: Un sistema de aterramiento DC evita que las cubiertas de los equipos se carguen, lo que previene riesgos de descargas eléctricas.

• Estabilidad: Al conectar el sistema de energía DC a tierra, se mantiene la estabilidad de voltaje, reduciendo las fluctuaciones de voltaje y protegiendo el equipo electrónico sensible.

• Compatibilidad Electromagnética (CEM): El aterramiento ayuda a reducir la interferencia electromagnética (EMI), asegurando que la comunicación y transmisión de datos dentro del centro de datos no se interrumpan.

2. Elegir el Método de Aterramiento Adecuado

Los centros de datos suelen utilizar uno de dos métodos para el aterramiento DC:

• Aterramiento Negativo: Este es el método más común, donde el terminal negativo del sistema de energía DC se conecta a tierra, mientras que el terminal positivo permanece flotante. El aterramiento negativo se utiliza ampliamente porque cumple con la mayoría de los estándares de equipos de comunicaciones y reduce el riesgo de corrosión en el terminal positivo.

• Aterramiento Positivo: En algunas aplicaciones especializadas, puede elegirse el aterramiento positivo. En esta configuración, el terminal positivo se conecta a tierra, mientras que el terminal negativo permanece flotante. El aterramiento positivo es menos común en centros de datos, pero puede utilizarse en ciertos entornos industriales.

• Nota: Dentro del mismo centro de datos, solo debe utilizarse un método de aterramiento para evitar la complejidad y los posibles problemas de seguridad asociados con sistemas de aterramiento mixtos.

3. Diseñar la Red de Aterramiento

• Electrodo Principal de Aterramiento: Este es el punto de partida de todo el sistema de aterramiento, generalmente consiste en varillas, placas o rejillas de metal enterradas en el suelo. El electrodo principal de aterramiento debe tener una resistencia baja para garantizar una buena conductividad. La resistencia de aterramiento debe ser lo más baja posible, generalmente inferior a 5 ohmios.

• Barra de Aterramiento: La barra de aterramiento es un conductor metálico que recoge todos los cables de aterramiento de los equipos DC. Generalmente se instala dentro de gabinetes de distribución o gabinetes de baterías, asegurando que todos los dispositivos puedan conectarse de manera confiable al sistema de aterramiento.

• Aterramiento de Equipos: Todo el equipo de energía DC (como baterías, rectificadores y unidades de distribución DC) debe conectarse a la barra de aterramiento mediante cables de aterramiento. La sección transversal de los cables de aterramiento debe ser suficientemente grande para soportar la corriente máxima de falla.

4. Garantizar la Continuidad del Sistema de Aterramiento

• Selección de Cables de Aterramiento: Los cables de aterramiento deben estar hechos de materiales de baja resistencia y resistentes a la corrosión, como cobre o cobre estañado. La sección transversal de los cables debe seleccionarse según las necesidades de corriente máxima y corriente de falla del equipo, asegurando una conducción segura de la corriente durante las fallas.

• Inspección de Conexiones de Aterramiento: Todos los puntos de conexión de aterramiento deben inspeccionarse regularmente para asegurar que no estén sueltos, corroídos o mal conectados. Se puede utilizar un multímetro o un probador de resistencia de aterramiento para medir la resistencia del sistema de aterramiento, asegurando que permanezca dentro de un rango seguro.

5. Protección contra Rayos

El sistema de aterramiento DC en un centro de datos también debe considerar la protección contra rayos. Los rayos pueden introducir altos voltajes a través de líneas de alimentación u otras vías, potencialmente dañando el equipo. Por lo tanto, se deben instalar dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS) en los puntos de entrada del centro de datos, y los terminales de aterramiento de estos dispositivos deben conectarse al electrodo principal de aterramiento para asegurar que las corrientes de rayo se disipen rápidamente en el suelo.

6. Aislamiento de los Sistemas de Aterramiento DC y AC

El sistema de aterramiento DC y el sistema de aterramiento AC deben diseñarse por separado para evitar interferencias mutuas. Aunque ambos sistemas finalmente se conectan al mismo electrodo principal de aterramiento, deben separarse físicamente en el cableado real para evitar que las corrientes AC entren al sistema DC, lo que podría representar riesgos de seguridad.

7. Monitoreo y Mantenimiento

Monitoreo de Resistencia de Aterramiento: Se pueden instalar dispositivos de monitoreo de resistencia de aterramiento para monitorear continuamente la resistencia del sistema de aterramiento. Si la resistencia excede un umbral establecido, el sistema activará una alarma, alertando al personal de mantenimiento para que inspeccione y aborde el problema.

Mantenimiento Regular: El sistema de aterramiento debe mantenerse regularmente, incluyendo la verificación del estado de los cables de aterramiento, la limpieza alrededor de los electrodos de aterramiento y la prueba de resistencia de aterramiento. Esto es especialmente importante en entornos húmedos o lluviosos, donde el rendimiento del sistema de aterramiento puede verse afectado, requiriendo inspecciones más frecuentes.

8. Cumplimiento de Normas y Reglamentos Relevantes

Al implementar un sistema de aterramiento DC, es crucial adherirse a las normas y reglamentos nacionales e industriales, tales como:

GB 50054-2011: "Código de Diseño de Distribución de Baja Tensión"

GB 50174-2017: "Código de Diseño de Centros de Datos"

IEC 62595: "Diseño de Sistemas de Energía en Centros de Datos"

NFPA 70: "Código Nacional Eléctrico" (aplicable en EE. UU.)

9. Considerar un Diseño Redundante

Para mejorar la confiabilidad del sistema, se pueden diseñar rutas redundantes para el sistema de aterramiento DC. Por ejemplo, se pueden instalar múltiples electrodos de aterramiento en diferentes ubicaciones, o se pueden usar barras de aterramiento duales para asegurar que el sistema siga operativo incluso si falla una ruta de aterramiento.

10. Capacitación y Procedimientos Operativos

El personal de operaciones del centro de datos debe recibir capacitación sobre los principios y requisitos de mantenimiento del sistema de aterramiento DC. Además, se deben establecer procedimientos operativos detallados para asegurar que el sistema de aterramiento se opere correctamente durante el mantenimiento rutinario y el manejo de fallas, evitando peligros de seguridad potenciales debido a la mala operación.

Resumen

Implementar un sistema de aterramiento DC es crucial para garantizar la seguridad y operación estable del sistema de energía DC en un centro de datos. Al diseñar el sistema de aterramiento adecuadamente, elegir el método de aterramiento correcto, garantizar la continuidad y confiabilidad, y adherirse a las normas y reglamentos relevantes, se puede mejorar efectivamente la seguridad eléctrica y la compatibilidad electromagnética del centro de datos.