Un data center es, en esencia, una instalación eléctrica de alta disponibilidad que aloja equipos de cómputo. Todo lo demás —la refrigeración, la monitorización, la gestión— existe para dar soporte a ese flujo de energía que entra por la acometida y termina en los procesadores de cada servidor. Entender el diseño eléctrico de un CPD desde la acometida hasta el rack no es solo una cuestión técnica: es comprender cómo se construye la disponibilidad, cómo se gestiona el riesgo y cómo se optimiza el TCO a lo largo de la vida útil de la instalación.
Este artículo recorre el camino completo de la energía eléctrica en un data center moderno, nivel por nivel, con criterios de diseño para arquitecturas Tier III y Tier IV según la clasificación del Uptime Institute.
Nivel 1: La acometida eléctrica de media tensión
El punto de entrada de la energía
Todo data center de cierta envergadura recibe alimentación de la red eléctrica en media tensión (MT), tipicamente entre 11 kV y 36 kV en España, dependiendo de la tensión disponible en la zona y la potencia contratada. La acometida en MT permite contratar potencias elevadas (cientos de kilovatios o varios megavatios) con mejor calidad de tensión que la baja tensión convencional.
Redundancia en la acometida: el primer nivel de protección
La acometida eléctrica es el primer nivel donde se introduce (o no) la redundancia. Los fallos de suministro de red eléctrica en España son relativamente infrecuentes, pero representan el riesgo externo más importante:
Acometida simple (Tier I/II) Una sola línea de MT desde una subestación de la distribuidora. Cualquier fallo en esa línea o en la subestación de origen interrumpe el suministro. Solo aceptable para data centers de baja criticidad.
Acometida redundante desde la misma subestación (Tier III básico) Dos circuitos de MT que provienen de la misma subestación de distribución, pero por diferentes rutas físicas (diferente camino de cableado, diferentes bandejas). Protege frente a averías en el cableado, pero no frente a fallos en la subestación de origen.
Acometida desde subestaciones independientes (Tier III/IV) Dos circuitos de MT desde dos subestaciones diferentes de la distribuidora, idealmente conectadas a diferentes anillos de la red de distribución. Este es el estándar para data centers Tier III certificados y el mínimo para Tier IV. En las grandes ciudades españolas (Madrid, Barcelona, Valencia), Iberdrola, Endesa o E.ON suelen poder ofrecer este servicio para instalaciones de suficiente tamaño.
Cuadro de Media Tensión y Seccionamiento En la entrada del data center, el cuadro de MT incluye:
- Celdas de seccionamiento y protección por cada acometida
- Interruptores automáticos de MT con protecciones de sobreintensidad, cortocircuito y falta a tierra
- ATS (Automatic Transfer Switch) para conmutación automática entre las dos acometidas en caso de fallo de una de ellas
- Medición de energía (contador principal del contrato con la distribuidora)
La conmutación automática entre acometidas MT debe ser lo suficientemente rápida para que, combinada con el tiempo de autonomía de las baterías del SAI, no exista interrupción del servicio IT.
Nivel 2: Transformadores MT/BT
De media a baja tensión
Los transformadores MT/BT (Media Tensión / Baja Tensión) reducen la tensión de la red de distribución (11-36 kV) a la tensión de trabajo del data center (400 V trifásico en Europa). En un data center, los transformadores tienen un papel adicional: el aislamiento galvánico entre la red externa y los sistemas internos, lo que mejora la calidad de energía y reduce la propagación de perturbaciones.
Configuraciones de redundancia en transformadores
Configuración N+1 (Tier III) Dos transformadores, cada uno dimensionado para el 100% de la carga del data center (o en algunos diseños, el 50% cada uno con tolerancia a que uno quede al 100% durante la avería del otro). Si uno falla, el otro asume toda la carga automáticamente mediante ATS en el cuadro de BT posterior.
Configuración 2N (Tier IV) Dos o más transformadores, organizados en dos cadenas completamente independientes. Cada cadena alimenta un sistema de SAIs propio y una red de distribución de BT propia. Los racks tienen acceso a ambas cadenas (camino A y camino B). El fallo completo de toda una cadena (incluyendo el transformador) no afecta a la carga IT.
Especificaciones técnicas relevantes
Los transformadores para data centers deben contemplar:
- Transformadores de seco (resina epoxi): preferidos en data centers por no requerir aceite (eliminan el riesgo de incendio y derrames), menor mantenimiento y posibilidad de instalación en espacios interiores sin cubeto de retención
- Clase de aislamiento: mínimo F para entornos con posibilidad de sobrecarga temporal
- Regulación en carga (OLTC): no habitual en data centers, pero útil si la tensión de red varía significativamente (instalaciones en polígonos industriales con cargas variables en la red)
- Protección de cubículo: IP43 mínimo en interior, IP54 en zonas con riesgo de humedad o polvo
- Monitorización de temperatura de devanados: con alarma y disparo por temperatura elevada (integrada con DCIM)
Nivel 3: Grupos electrógenos
La autonomía frente a cortes de red prolongados
Los grupos electrógenos (GE) son el seguro frente a interrupciones de suministro eléctrico prolongadas. Mientras los SAIs proporcionan continuidad durante los primeros minutos (o hasta horas, según la capacidad de baterías), los grupos electrógenos garantizan la operación durante horas o días ante un corte total de la red eléctrica.
Criterios de diseño de los grupos electrógenos
Potencia nominal vs. potencia de emergencia Los grupos electrógenos tienen dos ratings de potencia: la potencia Prime (operación continua) y la potencia Standby (emergencia, uso limitado). Para data centers, se trabaja con la potencia Prime como referencia de diseño, ya que en caso de un corte prolongado el grupo puede operar durante días.
Tiempo de arranque y transferencia Un grupo electrógeno diesel tarda entre 10 y 30 segundos en arrancar, estabilizar la frecuencia y la tensión, y tomar la carga. Durante este tiempo, la carga IT debe ser sostenida exclusivamente por las baterías del SAI. El dimensionamiento de la autonomía de baterías debe contemplar este tiempo de arranque más un margen de seguridad.
- Tiempo de arranque típico: 10-20 segundos
- Tiempo de transferencia (ATS del GE al cuadro de BT): 2-5 segundos adicionales
- Autonomía de baterías recomendada mínima: 10 minutos (permite margen amplio para el arranque del GE y resolución de incidencias)
- Autonomía de baterías extendida: 30-60 minutos (para data centers con criticidad muy alta o en zonas con historial de cortes frecuentes)
Combustible y autonomía Los grupos electrógenos de data center funcionan habitualmente con gasóleo B10 (gasoil). El dimensionamiento del depósito de combustible determina la autonomía máxima:
| Depósito | Autonomía típica (1 MW de carga) | |----------|----------------------------------| | Depósito de día (500 L) | 4-5 horas | | Depósito principal (5.000 L) | 40-50 horas | | Depósito principal (10.000 L) | 80-100 horas | | Contrato de suministro preferente | Indefinida (con repostajes periódicos) |
Para data centers de alta criticidad, el contrato de suministro preferente de combustible con reposición garantizada en menos de 24 horas es tan importante como el tamaño del depósito.
Redundancia de grupos electrógenos Al igual que en los demás niveles, la redundancia es fundamental:
- N+1: un grupo electrógeno extra de la misma capacidad. Si falla un GE durante la operación de emergencia, el sistema sigue funcionando
- 2N: dos grupos electrógenos completamente independientes, uno por cada cadena eléctrica (para arquitecturas Tier IV)
Pruebas periódicas obligatorias Los grupos electrógenos requieren mantenimiento y pruebas periódicas:
- Arranque en vacío: mensual (verificar que arranca correctamente)
- Prueba con carga real: semestral (el GE debe ser capaz de tomar el 100% de la carga prevista)
- Sustitución de filtros, refrigerante y aceite: según fabricante (típicamente anual)
- Revisión de sistema de combustible y depósitos: anual
Nivel 4: El sistema SAI (UPS)
El corazón de la protección eléctrica
El sistema de alimentación ininterrumpida (SAI/UPS) es el elemento central de la protección eléctrica del data center. Sus funciones van más allá de proporcionar autonomía ante fallos de red:
- Continuidad ante fallos y microcortes: durante el tiempo de arranque del grupo electrógeno o ante cortes breves de red
- Acondicionamiento de calidad de energía: eliminación de armónicos, corrección del factor de potencia, regulación de tensión y frecuencia
- Aislamiento de perturbaciones: la topología VFI (Voltage and Frequency Independent) garantiza que las perturbaciones de la red no alcanzan la carga IT
- Protección frente a sobretensiones y picos: el SAI absorbe los transitorios que podrían dañar los servidores
Topologías de SAI para data centers
VFI (Voltage and Frequency Independent) — Doble conversión en línea La única topología apropiada para data centers de producción. La energía se convierte de CA a CC y de CC a CA continuamente, por lo que la carga IT siempre recibe una tensión perfectamente sinusoidal, regulada y aislada completamente de la red. Los SAIs para data centers como el Vertiv Liebert EXL S1 y el Liebert APM trabajan exclusivamente en esta topología.
Modo ECO (o modo alta eficiencia) Muchos SAIs modernos disponen de un modo de operación que mejora la eficiencia al 98-99% (frente al 94-97% del modo VFI estándar) pasando la carga directamente desde la red a través de un bypass controlado, con el inversor listo para entrar en milisegundos ante una perturbación. El modo ECO es adecuado para cargas IT con tolerancia a transitorios cortos; en data centers de alta criticidad, se debate si el ligero riesgo de un transitorio durante la conmutación ECO-VFI justifica el ahorro energético.
Configuraciones de redundancia del SAI
Paralelo N+1 (Tier III) Varios módulos de SAI en paralelo, con uno extra de redundancia. Si cualquier módulo falla, los demás asumen su carga. La carga máxima operable es N × capacidad_módulo. Esta configuración permite mantenimiento concurrente: un módulo puede extraerse sin interrumpir la carga.
Paralelo redundante 2N (Tier IV) Dos bancos de SAIs completamente independientes, en dos edificios o en dos salas eléctricas separadas físicamente. Cada banco alimenta su propia red de distribución (camino A y camino B). Los servidores tienen dos fuentes de alimentación (PSU A + PSU B) conectadas a los caminos A y B respectivamente. El fallo completo de un banco entero no afecta a la carga IT.
Sistemas modulares: la solución dominante Los SAIs modulares como el Vertiv Liebert EXL S1 (100-500 kVA) y el Liebert APM (30-90 kVA por frame, escalable) han sustituido a los SAIs monolíticos en la mayoría de los data centers nuevos. Las ventajas son decisivas:
- Módulos hot-swap: sustitución de módulos averiados sin interrumpir la carga ni apagar el sistema
- Escalabilidad pay-as-you-grow: comenzar con N módulos y añadir más a medida que crece la carga, sin reemplazar el frame
- Mejor eficiencia a carga parcial: el sistema puede hibernar módulos innecesarios cuando la carga es baja, concentrando la carga IT en los módulos activos para maximizar su eficiencia operativa
Para el análisis detallado de la selección entre SAI modular y monolítico, consulta el artículo SAI modular vs. monolítico.
Nivel 5: Cuadros de distribución de baja tensión (QGBT/QSBT)
La distribución desde el SAI hacia los pasillos
Entre la salida del SAI y las PDUs de rack existe un nivel intermedio de distribución: los cuadros de distribución de baja tensión. En un data center, estos cuadros tienen funciones específicas:
Cuadro General de Baja Tensión (QGBT) Recibe la salida del SAI (o de los transformadores, en la parte no protegida de la instalación) y distribuye la energía hacia los cuadros secundarios de sala.
Cuadros de Sala / Cuadros de Pasillo (QSBT) Distribuyen la energía desde el QGBT hacia los racks o grupos de racks. En arquitecturas 2N, existen cuadros de sala independientes para el camino A y para el camino B.
Interruptores automáticos de protección Cada circuito derivado (que alimenta una PDU de rack o un grupo de PDUs) debe estar protegido con un interruptor automático magnetotérmico adecuado:
- Para circuitos de 16 A (PDUs estándar de rack): interruptores de 16 A Curva C o D
- Para circuitos de 32 A (PDUs de alta densidad): interruptores de 32 A
- Para circuitos de 63 A (PDUs de muy alta densidad o alimentaciones directas): interruptores de 63 A con protección diferencial
- Coordinación de protecciones entre el interruptor de cabecera del cuadro y los derivados
Monitorización de cuadros Los cuadros de distribución de data center modernos incluyen analizadores de red por cada circuito (o al menos por cada cuadro) para:
- Medición de potencia activa y reactiva en tiempo real
- Detección de desequilibrios entre fases
- Registro histórico de consumo por circuito
- Alarmas de sobrecarga antes de alcanzar el límite del interruptor
- Integración SNMP/Modbus con la plataforma DCIM
Nivel 6: PDUs de rack
La última milla de la distribución eléctrica
Las Power Distribution Units (PDUs) de rack son el último eslabón de la cadena de distribución eléctrica: reciben la energía desde los cuadros de sala y la distribuyen a los equipos IT dentro de cada rack. En un data center moderno, las PDUs son mucho más que regletas de enchufes: son dispositivos inteligentes de medición, control y seguridad.
Tipos de PDU según funcionalidad
PDU básica (Metered Input) Mide la potencia total entrante al rack pero no por toma individual. La más económica, adecuada para racks de baja densidad o en zona de staging.
PDU metered outlet (Vertiv Geist Metered PDU) Mide la potencia por toma individual. Permite identificar el consumo de cada servidor con precisión. Esencial para la gestión de capacidad y la facturación de colocation por consumo real.
PDU switched (Vertiv Geist Switched PDU) Permite encender y apagar cada toma de forma remota. Imprescindible para gestión remota de servidores con reinicio de hardware (servidores colgados que no responden por software), para activación/desactivación de equipos de staging y para procesos de mantenimiento sin acceso físico al CPD.
PDU monitored + switched (Vertiv Geist Switched PDU 32A) La combinación de medición por toma y control remoto de cada toma. El estándar de facto para data centers de producción. Permite tanto la visibilidad granular del consumo como la gestión remota.
En un data center con arquitectura 2N, cada rack tiene dos PDUs: una conectada al camino A y otra al camino B. Cada equipo con PSU redundante conecta una fuente a la PDU A y otra a la PDU B.
Especificaciones eléctricas de las PDUs
Corriente de entrada
- 16 A monofásico / trifásico: para racks de baja-media densidad (hasta 5-7 kW)
- 32 A monofásico / trifásico: para racks de densidad media-alta (7-15 kW)
- 63 A trifásico: para racks de muy alta densidad (15-30+ kW)
Número y tipo de tomas de salida
- IEC C13 (10 A): para servidores 1U/2U estándar
- IEC C19 (16 A): para equipos de alta potencia (switches core, servidores de alta densidad, aceleradores GPU)
- Número total de tomas: típicamente 24-48 por PDU, con mezcla de C13 y C19
Factor de carga recomendado Nunca cargar una PDU al 100% de su capacidad nominal. El estándar del sector es no superar el 80% de la capacidad nominal de la PDU (y del circuito que la alimenta) en condiciones normales de operación, dejando el 20% de margen para picos temporales y crecimiento.
Para el análisis detallado de PDUs inteligentes, monitorización por toma y gestión remota, consulta el artículo PDUs inteligentes y monitorización de rack.
Nivel 7: Racks y organización física
El contenedor de la infraestructura IT
El rack (armario técnico) es el elemento físico que aloja los servidores, switches, sistemas de almacenamiento y demás equipos IT. En el contexto del diseño eléctrico, el rack es relevante como unidad de planificación de capacidad (cuántos vatios por rack), como punto de terminación de los circuitos eléctricos y como elemento de la arquitectura de refrigeración.
Densidad de potencia por rack La densidad de potencia es uno de los parámetros más importantes en el diseño de un data center:
| Densidad | kW/rack | Implicaciones de diseño | |----------|---------|------------------------| | Baja | < 5 kW | Racks estándar Vertiv VR 42U, refrigeración perimetral suficiente | | Media | 5-10 kW | PDU de 32A, in-row cooling recomendable | | Alta | 10-20 kW | PDU 32-63A, in-row cooling necesario, suelo técnico o overhead | | Muy alta | 20-50+ kW | Circuitos dedicados, refrigeración líquida directa (DLC), racks especializados |
El Vertiv VR Rack en el diseño eléctrico Los racks Vertiv VR (22U, 42U, 45U, 48U) están diseñados específicamente para la integración con PDUs Vertiv Geist y con las unidades de refrigeración in-row Liebert CRV. Sus características eléctricamente relevantes incluyen:
- Ranuras laterales para instalación vertical de PDUs (sin consumir espacio de rack en U)
- Gestión de cables integrada para mantener los circuitos A y B segregados dentro del rack
- Opciones de panel ciego (blanking panels) para control del flujo de aire
- Disponibilidad en anchuras de 600 mm y 800 mm (el ancho de 800 mm permite alojar PDUs más anchas o dobles)
La arquitectura eléctrica completa: de la acometida al rack
Síntesis del diseño Tier III
Un data center Tier III típico tiene el siguiente recorrido de la energía:
Red MT ──► ATS MT ──► Transformador principal
│
└──► Transformador de reserva
│
ATS BT ──► QGBT
│
SAI modular N+1
│
Cuadros de sala
│
PDU Camino único por rack
│
Equipos IT
Síntesis del diseño Tier IV (2N)
Subestación A ──► Trans A ──► SAI Bank A ──► QSBT-A ──► PDU-A ──┐
├──► Equipos IT
Subestación B ──► Trans B ──► SAI Bank B ──► QSBT-B ──► PDU-B ──┘
Cada equipo IT tiene PSU-A conectada a PDU-A y PSU-B conectada a PDU-B. La pérdida completa de toda la cadena A (incluyendo subestación, transformador, SAI y cuadros) no interrumpe la operación porque la cadena B sostiene el 100% de la carga.
Normativa aplicable al diseño eléctrico de data centers en España
REBT: Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión
El RD 842/2002 (REBT) y sus Instrucciones Técnicas Complementarias son de obligado cumplimiento para todas las instalaciones eléctricas en España. Para data centers, las instrucciones más relevantes son:
- ITC-BT-22: Protección contra sobreintensidades
- ITC-BT-23: Protección contra sobretensiones
- ITC-BT-24: Protección contra contactos directos e indirectos
- ITC-BT-47: Instalaciones de generadores de baja tensión (grupos electrógenos)
- ITC-BT-48: Instalaciones con fines especiales — Recintos para ferias, stands y cabinas de proyección (aplicable por analogía a salas de servidores)
EN 50600: Norma europea de data centers
La serie EN 50600 (publicada por CENELEC, basada en ISO/IEC 22237) es el estándar técnico europeo específico para data centers. Cubre:
- EN 50600-2-2: Distribución de energía
- EN 50600-2-3: Control ambiental
- EN 50600-2-4: Infraestructura de telecomunicaciones
- EN 50600-2-5: Seguridad física
La EN 50600 define cuatro clases de disponibilidad (1-4) equivalentes a los Tiers I-IV del Uptime Institute y establece requisitos técnicos concretos para cada clase.
UNE 62040-3: Clasificación de SAIs
La norma UNE-EN 62040-3 (equivalente a IEC 62040-3) define las clases de desempeño de los SAIs:
- VFI (Voltage and Frequency Independent): Doble conversión en línea. La única clase apropiada para data centers
- VI (Voltage Independent): Interactivo en línea. Inapropiado para data centers críticos
- VFD (Voltage and Frequency Dependent): Off-line. Solo para equipos de baja criticidad
Preguntas frecuentes
¿Cuánta potencia eléctrica necesita un data center?
Depende del tamaño y la densidad de los equipos IT. La potencia total de un data center incluye la carga IT más la potencia consumida por los sistemas auxiliares (refrigeración, iluminación, distribución eléctrica). El ratio entre ambas es el PUE (Power Usage Effectiveness). Un data center moderno con PUE 1,4 consume un 40% más de potencia total que la potencia IT. Si los equipos IT consumen 500 kW, el data center total necesita ~700 kW de potencia de acometida. Para el cálculo del PUE y su optimización, consulta el artículo PUE y eficiencia energética del data center.
¿Qué ocurre si falla el SAI en un data center Tier III?
En un data center Tier III con SAI en configuración N+1, el fallo de un módulo de SAI hace que los módulos restantes asuman su carga. Si el sistema está diseñado correctamente (carga IT < N × capacidad_módulo), la operación continúa sin interrupción y sin degradación de rendimiento. Si falla el sistema SAI completo (un evento extremadamente improbable en un sistema bien mantenido), los equipos IT perderían alimentación. Por eso, el mantenimiento preventivo del SAI y la monitorización continua son fundamentales para detectar y resolver problemas antes de que se produzca un fallo total.
¿Cuál es la diferencia entre bypass estático y bypass de mantenimiento?
El bypass estático es un circuito electrónico sin partes móviles que transfiere la carga desde el SAI directamente a la red en menos de un ciclo (< 20 ms) ante una sobrecarga o avería del SAI. La carga IT sigue operando, pero sin la protección del SAI. El bypass de mantenimiento es un circuito mecánico manual que permite aislar completamente el SAI de la instalación para realizar mantenimiento físico (sustitución de módulos, inspección de baterías), mientras la carga sigue alimentada directamente desde la red. En datos centers Tier III, el SAI debe poder someterse a mantenimiento completo sin interrumpir la carga, usando el bypass de mantenimiento. En Tier IV con sistemas 2N, el bypass de mantenimiento de un banco SAI es menos crítico porque el otro banco sostiene la carga.
¿Qué pasa con los armónicos en un data center?
Los servidores, switches y demás equipos IT son cargas no lineales que generan corrientes armónicas. Estos armónicos distorsionan la forma de onda de la tensión y pueden causar problemas: sobrecalentamiento de cables y transformadores, interferencias, disparos intempestivos de interruptores. En un data center con cientos de fuentes de alimentación conmutadas, la distorsión armónica puede ser significativa. Los SAIs de doble conversión con filtros activos de armónicos de entrada (como el módulo ATIC del Vertiv Liebert EXL S1, con THDi < 3%) evitan que los armónicos generados por la carga IT se propaguen hacia la red del edificio y mejoran el factor de potencia de entrada.
¿Es obligatorio el SAI para un data center en España?
Legalmente, el REBT no exige específicamente un SAI en los data centers, pero sí exige que la instalación cumpla con los requisitos de la categoría de riesgo correspondiente. En la práctica, para cualquier data center que preste servicios a terceros (colocation, cloud), las normas de referencia del sector (ISO/IEC 22237, Uptime Institute Tier) exigen SAI con redundancia N+1 mínima desde el nivel Tier II. Los contratos de nivel de servicio (SLA) que se ofrecen a los clientes tampoco son alcanzables sin SAI adecuado. Para instalaciones propias, la decisión es de negocio: el coste del SAI debe compararse con el coste del tiempo de inactividad. En la mayoría de los casos, el ROI es favorable en pocos meses.