Sistemas de extinción de incendios con gas aplicados a entornos con alto caudal de aire
Por Eric W. Forssell
Las infraestructuras de informática (IT) y telecomunicaciones (telecom) ofrecen servicios críticos que garantizan la detección temprana de incendios para minimizar la pérdida de capacidades ocasionadas por un incendio. Entre el costo de los equipos y el costo potencial de la interrupción de las operaciones comerciales, estas infraestructuras tienen un gran valor. Por lo general, tienen una gran cantidad de equipos electrónicos que deben mantenerse refrigerados para evitar fallas térmicas y mejorar la vida útil de los dispositivos semiconductores y los dispositivos de almacenamiento magnético. Estas infraestructuras suelen usar refrigeración con gran caudal de aire con diferentes configuraciones de caudal.
Con el fin de aumentar la eficiencia de la refrigeración, se utiliza cada vez más la configuración de pasillo caliente/pasillo frío. En esta configuración, el aire refrigerante es introducido entre filas alternadas de racks de equipamiento. A esto se lo llama pasillo frío. El aire pasa a través de los equipos y es capturado por el pasillo caliente que está del lado opuesto. Esta configuración evita que el aire frío entrante y el aire caliente saliente se mezclen, lo cual incrementa la eficiencia de la refrigeración. El uso de sistemas de contención para evitar que el caudal de aire frío se desvíe hacia el pasillo caliente aumenta aún más la eficiencia de la refrigeración.
La Norma 75 de la NFPA (Asociación Nacional de Protección contra el Fuego), “Protección de los equipos informáticos” y la Norma 76 de la NFPA, “Protección contra incendios en instalaciones de telecomunicaciones”, junto con la Norma 2001 de la misma Asociación, “Estándar sobre sistemas de extinción de incendios con agentes limpios”, contemplan el uso y la aplicación de sistemas de protección contra incendios con gas en estas instalaciones, aunque solo la norma 75 de la NFPA tiene una sección que habla específicamente sobre las configuraciones de pasillo caliente/pasillo frío y el uso de sistemas de contención. La Sección 5.6.10 de la Norma 75 dice que “si la contención del pasillo evita que el sistema de extinción con gas produzca las concentraciones de diseño requeridas en todo el volumen servido, el sistema de extinción con gas deberá ser modificado para producir la concentración requerida en todo el volumen servido”.
La Sección 8.4.3 de la Norma 75 de la NFPA establece que “los sistemas de contención de pasillo caliente o pasillo frío no deben obstruir el flujo del agente limpio gaseoso hacia los equipos de TI o el sistema de refrigeración que sirve al pasillo contenido dentro de una sala o zona de equipamiento informático.” El Apéndice A de la Norma 75, Sección A.8.4.3 dice que el flujo del agente de un sistema de agente gaseoso aplicado a todo el recinto debe ser capaz de penetrar el equipo informático y crear una mezcla uniforme en la mayoría de los casos. Esto implica que tal vez no sea necesario dar a la zona de contención del pasillo un tratamiento especial como un recinto separado.
El documento informativo de FM Global sobre Prevención de Pérdidas en Centros de Datos e Instalaciones Relacionadas (Documento 5-32 de FM) dice que el diseño del sistema limpio debe prever una separación adecuada entre los límites del sistema de contención y la correcta concentración de diseño del agente, tanto dentro como fuera de la zona de contención. Esto se aplica al tratamiento del espacio dentro de la zona de contención (pasillo frío o pasillo caliente), dado que se requiere de un recinto por separado.
Ni el Documento Informativo 5-32 de FM, ni la Norma 75 o 76 de la NFPA dicen si se debe modificar o compensar el diseño de los sistemas de agentes limpios cuando se aplican a centros de datos con gran caudal de aire. El caudal que tienen estas configuraciones y las obstrucciones del flujo del agente dentro del recinto protegido pueden impedir o retrasar la obtención de la concentración del agente necesaria para que el sistema del agente limpio sea efectivo. El impacto que tiene esto, o las modificaciones que deben hacerse en el diseño del sistema de extinción para evitar este impacto, no ha sido evaluado por completo y actualmente es el diseñador del sistema quien debe evaluarlo.
La Fundación de Investigaciones contra Incendios llevó a cabo un proyecto con el fin de (a) promover la comprensión de las características operativas de los centros de datos, especialmente los que emplean “diseños de ingeniería con pasillos”, y sus elevados caudales de aire, que pueden dificultar el transporte eficaz de los agentes de extinción de incendio gaseosos de acuerdo con los actuales requisitos de diseño mínimos y las actuales prácticas de diseño de campo e instalación; (b) realizar un análisis de deficiencias en la materia; y (c) desarrollar un plan de investigación y un plan de pruebas recomendadas para el trabajo futuro.
En la primera fase del proyecto, se relevaron dos centros de datos existentes para obtener una base con respecto a los parámetros de diseño y analizar los resultados de un proyecto anterior de la Fundación sobre la detección de humo aplicada a entornos con gran caudal de aire. Dicho proyecto había establecido índices de caudal de aire refrigerante que iban de 8 a 100 cambios de aire por hora, con cargas térmicas de entre 0,5 y 6,5 kW/m2. Se encontró que los centros de datos relevados estaban en el medio de este rango de caudal, el más pequeño con un caudal de aire refrigerante de 30 cambios de aire por hora.
El estudio también reveló la presencia de zonas muertas que quedaban excluidas del campo de flujo de aire de los centros de datos. Esto se debía principalmente a la presencia de equipos que no necesitaban el caudal de aire refrigerante que se requería para los racks de los servidores principales, áreas para futuras expansiones y áreas para acceder al centro de datos.
De acuerdo con estos resultados, se desarrolló un plan de investigación. Este plan se realizaría en dos fases. La primera fase del programa de investigación se enfocaría en los efectos del flujo de aire continuo en los sistemas de extinción de incendios con agentes gaseosos sin la presencia de un sistema de contención por pasillos. La segunda fase del programa de investigación se enfocaría en los efectos del flujo de aire continuo en el sistema de extinción de incendios con agentes gaseosos con un sistema de contención por pasillos.
Las principales variables a investigar son: caudal de aire, volumen de aire en las zonas muertas, presencia y configuración de un sistema de contención por pasillos y tipo de agente utilizado (halocarburo o gas inerte). El escalamiento se evaluaría examinando dos geometrías básicas. La geometría más pequeña se basaría en una configuración de tres filas de servidores con un volumen de espacio principal de 255 m3 (9.000 pies3). La geometría más grande se basaría en una configuración de seis filas y dos columnas, con un volumen de espacio principal de 856 m3 (30.240 pies3).
Ambas fases del programa de investigación usan modelado CFD para evaluar los efectos del flujo de aire continuo sobre la capacidad del sistema de extinción de incendios con agente gaseoso de lograr una concentración del agente uniforme en todo el recinto. Se propone un programa experimental limitado para evaluar la precisión y validez del modelado CFD realizado.
El plan de investigación se llevará a cabo en las futuras fases del proyecto. Se puede encontrar más información en el sitio web de la Fundación de Investigaciones contra Incendios enwww.NFPA.org/foundation.
Eric W. Forssell está con JENSEN HUGHES.
