Protección contra el rayo en centros de datos

Los centros de procesamiento de datos (CPD) están sometidos a constantes amenazas, no solo de ataque informáticos sino también de fenómenos meteorológicos como las tormentas eléctricas. Se trata de infraestructuras críticas que requieren de protección contra el rayo y sobretensiones para evitar la posible pérdida de datos y la degradación de equipos eléctricos y electrónicos, así como prevenir los tiempos de parada, cortes e interrupciones del servicio que conllevan un elevado impacto económico.

Se conoce como estructuras críticas a las instalaciones o sistemas que son necesarios para garantizar el funcionamiento económico o social. Si bien existen distintas clasificaciones de centros de datos, que abarcan desde salas de servidores a centros de alto nivel de seguridad, en general se podría decir que los CPD son los nodos de procesado de información crítica tanto para los negocios como para las personas individuales.

Los peligros asociados a los impactos de rayo son fuente de preocupación para la industria de los datacenters. Los rayos pueden provocar incendios, destruir elementos estructurales o dejar fuera de servicio sistemas críticos como los de refrigeración, suministro eléctrico y seguridad, causando incluso la desconexión de una granja completa de servidores. Incluso, más grave, pueden ocasionar accidentes laborales.

Los impactos de rayo pueden parecer un fenómeno aislado y poco probable, sin embargo, han provocado graves disrupciones del servicio en empresas como Amazon (2009), Navisite (2010), Google y Fujitsu (2015), AT&T y Microsoft (2018). Las consecuencias derivadas fueron caídas de larga duración del servicio, incendios, destrucción de costosos equipos y pérdida de datos de los clientes. En contraste, una adecuada protección contra el rayo permitió que Fibernet en 2011 evitara cualquier inconveniente a sus clientes, ya que únicamente sufrieron daños mínimos en el hardware y pequeños fallos eléctricos.

Aunque la seguridad de los CPD es mucho mayor que hace unos años, según el informe de 2021 del instituto Uptime, cuatro de cada diez incidentes con interrupción del servicio del centro de datos suponen pérdidas de entre 100 000 y 1 millón de dólares. Asimismo, uno de cada seis tendría costes de más de un millón. Además, la gravedad de los cortes de servicio no se ha reducido de 2019 a 2021.

Los datos recogidos por el instituto Uptime indican que es probable que el número de caídas serias de servicio esté entre 20 y 50 anuales en cualquier lugar del mundo, causando interrupciones de la actividad empresarial y de los clientes. A esto se suma la pérdida de reputación que conllevan estos cortes. Las cifras de frecuencia y duración de las caídas sugieren que el rendimiento real de los datacenters actuales estaría por debajo de sus acuerdos de servicio.

El coste de las interrupciones está aumentando debido a varios factores como la creciente dependencia de las tecnologías de la información a nivel empresarial pero también social; el mayor tamaño de los CPD; y la dificultad de resolver rápidamente los cortes de más complejidad.

Tanto los clientes como los reguladores de los centros de datos exigen cada vez mayor supervisión y garantías de buenas prácticas. La prevención de los cortes de electricidad es un desafío constante para los datacenters, que requiere atención, inversión económica y análisis. La protección contra el rayo es crucial y supone un coste relativamente pequeño comparado con la cantidad de daños y fallos que un solo rayo podría causar al personal, los servidores y a los edificios. Al igual que las copias de seguridad y la redundancia, los sistemas de protección contra el rayo y la protección coordinada contra sobretensiones son esenciales para la ciberseguridad y la continuidad del servicio.

En este artículo repasaremos algunos aspectos de las normativas de los CPD que aplican a la protección contra el rayo y cómo las avanzadas soluciones de Aplicaciones Tecnológicas S.A. se adaptan a las necesidades de esta industria.

TIA 942 y BICSI 002 (Estados Unidos): protección contra el rayo de centros de datos

El estándar de diseño e implementación de buenas prácticas en los CPD de la Building Industry Consulting Service International, BICSI 0021, cataloga los centros según su disponibilidad en clases de F0-F4, donde F0 es el nivel más bajo y F4 supone el nivel más alto de seguridad.

Las distintas clases implican una serie de requisitos de seguridad ante impactos de rayo. Por ejemplo, la necesidad de un sistema de protección contra el rayo se determina en todas las clases de acuerdo al análisis de riesgo realizado con la norma NFPA 7802, que incluye un cálculo de riesgo similar al de la IEC 62305-2 para un análisis más en profundidad. En cambio, la protección preventiva mediante un sistema de detección de tormentas es opcional para las clases F0-F3, mientras que está recomendado para F3 y F4 que se encuentren localizados en zonas con alta incidencia de tormentas eléctricas.

Por otro lado, la Telecommunications Industry Association (TIA) que está acreditada por el American National Standards Institute (ANSI) clasifica los centros de datos en su norma TIA 9424 en cuatro niveles. El nivel 1 hace referencia a la infraestructura básica, sin redundancia, que ofrece protección limitada frente a los eventos físicos. El nivel 4 se refiere al máximo nivel de seguridad y protección contra casi todos los incidentes físicos.

La norma TIA 942 indica que los sistemas de protección contra el rayo son requeridos para los niveles 3 y 4, mientras que en los niveles 1 y 2 queda sujeto al análisis de riesgo según la norma NFPA 780.

Además de la BICSI 002 y la TIA 942, otros estándares para centros de datos son SS 507 del Singapore Standards Council, la SSAE 16 de AICPA y la europea EN 50600.

En todo caso, cabe considerar que puede ser necesario ir más allá de los requisitos que mencionan las normas para conseguir el máximo nivel de protección de los CPD.

A continuación, presentaremos las soluciones avanzadas de Aplicaciones Tecnológicas S.A. para proteger estructuras críticas como los centros de datos de los efectos de las tormentas eléctricas.

Protección preventiva en CPD

La detección local de tormentas eléctricas previene accidentes causados por los rayos, que podrían suponer accidentes laborales. Los sistemas de alertas para la prevención de riesgos derivados de las tormentas eléctricas, además de prevenir riesgos laborales, permiten adoptar procedimientos para desconectar los sistemas del suministro de la red eléctrica, activando en su lugar grupos electrógenos.

El sistema local de detección de tormentas ATSTORM® es el más completo del mercado, con doble tecnología de sensores (campo electrostático y campo electromagnético). Los expertos de Aplicaciones Tecnológicas S.A. operan ATSTORM® en remoto. En el sistema centralizado de cálculo se procesa la señal, se monitoriza el funcionamiento y se remiten alertas a los usuarios.

Data processing centresProtección externa en infraestructuras de centros de datos

Además de la protección preventiva, otras medidas de protección del personal incluyen el correcto aislamiento de los sistemas de toma de tierra y conductores de la bajante del pararrayos, para evitar la generación de chispas entre las partes metálicas de la estructura.

En caso de impacto de rayo en la infraestructura de los datacenters, la corriente del rayo circularía a tierra a través de las diversas partes conductoras como las armaduras de hormigón y otras estructuras metálicas. La probabilidad de que la corriente del rayo penetre en el edificio se reduce considerablemente con un adecuado sistema externo de protección contra el rayo5, que puede estar compuesto de puntas y mallas, o bien de pararrayos con dispositivo de cebado (PDC).

Los CPD habitualmente se protegen con la protección convencional de puntas y mallas, para generar una jaula de Faraday que envuelva los edificios con una pantalla continua perfectamente conductora y puesta a tierra, y con conexión equipotencial de las líneas eléctricas que se introducen en la estructura. Así se impide la penetración de la corriente del rayo y su campo electromagnético en los edificios, evitando los efectos térmicos y electrodinámicos6. En Aplicaciones Tecnológicas S.A. tenemos amplia experiencia en la realización de proyectos de protección contra el rayo mediante protección convencional de puntas y mallas, aunque ese efecto de jaula de Faraday puede ser muy complicado si el proyecto de protección contra el rayo se realiza una vez el edificio ya está construido.

Los pararrayos con dispositivo de cebado se caracterizan por proteger un radio mayor que la protección convencional. Tal como explican en la web de la International Lightning Protection Association, los edificios de los datacenters pueden estar dispersos en grandes superficies. En este sentido, los PDC resultan eficaces en la protección de amplias zonas por medio de pocos terminales y permiten cubrir los edificios y otras áreas sensibles del CPD como los generadores de corriente y sistemas de refrigeración. Además, en el caso de edificios ya construidos su instalación de acuerdo a su normativa es más factible que la protección con mallas.

Para la protección de infraestructuras críticas como los centros de datos, Aplicaciones Tecnológicas S.A. ha desarrollado el completo sistema SMART DAT CONTROLER® SUPERVISOR, que pertenece a la gama Smart Earthing and Lightning Solutions. SMART DAT CONTROLER® SUPERVISOR no solo incluye el pararrayos con dispositivo de cebado de última generación DAT CONTROLER® REMOTE con autoverificación diaria del cabezal, sino que también monitoriza la continuidad del conductor de la bajante y la resistencia de la toma de tierra, y proporciona información del impacto interceptado.

Protección interna: seguridad de los datos y continuidad del servicio

Cualquier fallo en la protección de equipamiento vital como la electrónica de control, los sistemas de refrigeración, generadores y transformadores, podría ocasionar la pérdida de datos valiosos para los clientes. El objetivo de la protección interna contra el rayo es evitar que la corriente del rayo entre por las líneas de alimentación y de telecomunicaciones, y así reducir los fallos permanentes de los sistemas eléctricos y electrónicos.

Sin embargo, no solo debe preocupar la pérdida de información crítica sino también garantizar la continuidad del servicio del centro de datos, asegurando que el suministro de energía se mantiene en todo momento para evitar tiempos de parada y caída del servicio. Los CPD requieren de elevada potencia eléctrica para sus diversos sistemas (sala de ordenadores, refrigeración, etc.). Por eso, los centros de datos pueden estar diseñados para conectarse a varias estaciones de distribución, generadores de electricidad y SAIs (sistemas de alimentación interrumpida). En todos los casos, es necesario proteger también las líneas de este suministro eléctrico alternativo para que el datacenter continúe en servicio aun cuando reciba el impacto de un rayo.

Las medidas de protección interna contra el rayo reconocidas en la norma IEC 62305-47 son las conexiones equipotenciales, los dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS) y las vías de chispas7. En Aplicaciones Tecnológicas S.A. disponemos del material adecuado para conseguir la conexión equipotencial de los centros de datos, dispositivos de protección contra sobretensiones y vías de chispas.

Además, para realizar las conexiones entre conductores, especialmente en la toma de tierra, está recomendado usar la soldadura aluminotérmica, también conocida como exotérmica, porque las uniones moleculares garantizan la eficacia y perdurabilidad. APLIWELD® Secure+ es la soldadura aluminotérmica más eficiente y segura del mercado, con el innovador formato en tabletas, iniciadores electrónicos y encendido a distancia.

En la mayoría de los CPD, disponer de dispositivos de protección contra sobretensiones tiene la misma importancia o incluso más que los sistemas externos de protección contra el rayo. Las sobretensiones transitorias se introducen en los valiosos equipos eléctricos y electrónicos de los datacenters a través de las líneas de suministro eléctrico, telefónicas y de televisión. A pesar de que la comunicación de datos se realiza principalmente a través de cable de fibra óptica, eliminando el riesgo de daños por sobretensiones, sigue habiendo conexiones vulnerables a ellas que requieren protección.

Los dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS) se activan instantáneamente ante picos de sobretensiones transitorias, conduciendo la corriente del rayo a tierra. De esta manera protegen a los equipos, mantienen la continuidad del servicio y reducen a un nivel aceptable las probabilidades de incidentes de seguridad sobre personas y bienes.

Los protectores contra sobretensiones transitorias de Aplicaciones Tecnológicas S.A. están ensayados en laboratorios oficiales e independientes, superando todas las pruebas con los valores recogidos en las fichas técnicas y las etiquetas de los equipos.

Desde Aplicaciones Tecnológicas S.A. recomendamos específicamente para CPD las series de protectores de tipo 1 ATSHIELD (protección de los efectos de la descarga directa del rayo) y las serie de DPS de tipo 2 ATSUB y ATCOVER (protección de los efectos secundarios del rayo). Además, ATSHOCK 25, que está homologado por Iberdrola, puede usarse en sustitución de ATSHIELD.

Para la protección de líneas de datos que no sean de fibra óptica, la serie de protectores de tipo 3 ATLAN presenta distintas variantes que se adaptan a todas las necesidades: individual, en rack, CAT6, POE.

En el caso de que los centros de datos dispongan de paneles fotovoltaicos en sus azoteas, la serie ATPV ofrece protección eficaz para ellos y los elementos integrados en su instalación.

La protección contra el rayo de los CPD es crítica para preservar múltiples aspectos de ellos (personal, infraestructura, equipos eléctricos y electrónicos, procesamiento y almacenamiento de datos, continuidad del servicio). Aplicaciones Tecnológicas S.A., experta en protección de alta calidad contra el rayo, ofrece productos y servicios para proteger los centros de datos. En este enlace puede contactar con nuestros expertos que le ayudarán con las soluciones tecnológicas recomendadas para la protección contra el rayo de CPD.

Referencias

  1. BICSI. ANSI/BICSI 002-2019 Data Center Design and Implementation Best Practices. (2019).
  2. National Fire Protection Association (NFPA). NFPA 780 Safety Standard for the Installation of Lightning Protection Systems. (2020).
  3. International Electrotechnical Commission (IEC). IEC 62305-2 Protection against lightning – Part 2: Risk management. (2010).
  4. TIA. TIA Standard ANSI/TIA-942-2005. 148 (2005).
  5. International Electrotechnical Commission (IEC). IEC 62305-3 Protection against lightning – Part 3: Physical damage to structures and life hazard. (2010).
  6. International Electrotechnical Commission (IEC). IEC 62305-1 Protection against lightning – Part 1: General principles. (2010).
  7. International Electrotechnical Commission (IEC). IEC 62305-4 Protection against lightning – Part 4: Electrical and electronic systems within structures. (2010).