El estudio aporta algunos de los primeros datos del sector sobre cómo gestionar los riesgos de seguridad asociados a los sistemas de 800 VDC y facilitar la adopción segura de nuevas arquitecturas de alimentación para centros de datos de IA.
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Las simulaciones y los análisis del riesgo de arco eléctrico evaluaron dos arquitecturas representativas de 800 VDC, basadas en diseños habituales definidos con aportaciones de líderes del sector.
La evaluación de riesgos mediante el software avanzado de ETAP y gemelos digitales permite modelizar con precisión distintos escenarios de fallo y respaldar estrategias de protección eficaces tanto a nivel de rack como de instalación.
Schneider Electric , líder global en tecnología energética, ha anunciado un análisis pionero que proporciona directrices prácticas para evaluar y gestionar el riesgo de arco eléctrico en arquitecturas de alimentación de 800 VDC. Basado en escenarios de implantación definidos a partir de patrones de diseño de hyperscalers, el análisis compara dos arquitecturas emergentes de 800 VDC con diferentes configuraciones. Los resultados demuestran que los efectos del arco eléctrico dependen en gran medida de la arquitectura del sistema, la ubicación de los condensadores y el comportamiento de los sistemas de protección ante fallos eléctricos.
Uno de los principales hallazgos del estudio es que, incluso bajo las hipótesis más exigentes dominadas por la descarga de condensadores, el riesgo de arco eléctrico en sistemas de 800 VDC puede gestionarse eficazmente y, en muchos casos, resulta comparable al de los sistemas convencionales de corriente alterna (CA). Asimismo, el uso de software avanzado y de gemelos digitales permite modelizar este riesgo con un mayor grado de precisión.
Estas conclusiones llegan en un momento clave, en el que las arquitecturas de 800 VDC están comenzando a implantarse para dar soporte a racks de mayor densidad en los centros de datos destinados a aplicaciones de inteligencia artificial. Liderada por NVIDIA, junto con socios tecnológicos del ámbito de la energía como Schneider Electric, la transición hacia infraestructuras de alimentación de centros de datos basadas en 800 VDC permitirá que los grandes centros de datos y las AI Factories soporten racks de TI de 400 kW e incluso superiores.
A medida que el sector avanza hacia mayores densidades de potencia, la distribución eléctrica en 800 VDC se perfila como la solución más viable para alimentar de forma eficiente racks con potencias del orden del megavatio. Al mismo tiempo, el aumento de la tensión de funcionamiento exige un conocimiento más profundo del comportamiento de los fallos eléctricos, la coordinación de las protecciones y las prácticas de trabajo seguras.
"La distribución eléctrica en 800 VDC representa un cambio significativo en el diseño de los centros de datos, pero también plantea nuevos retos en materia de seguridad que deben analizarse en profundidad”, señala Manish Kumar, EVP Secure Power & Data Centers de Schneider Electric . “Nuestro trabajo con algunos de los principales hyperscalers del mundo proporciona a ingenieros y profesionales de la seguridad uno de los primeros marcos prácticos para evaluar el riesgo de arco eléctrico. Este marco ofrece un enfoque estructurado para comprender el comportamiento de los fallos, establecer prácticas de trabajo seguras y diseñar esquemas de protección eficaces. Nuestro objetivo es ayudar al sector a avanzar hacia arquitecturas de mayor tensión con confianza y seguridad”.
El análisis del riesgo de arco eléctrico ya constituye una práctica habitual en los centros de datos de corriente alterna (CA). Sin embargo, todavía no existe ninguna norma o guía sectorial de aplicación general para gestionar los riesgos eléctricos a los que puede estar expuesto el personal en sistemas de 800 VDC alimentados mediante convertidores. En este contexto, esta investigación supone una aportación relevante para evaluar y gestionar los riesgos asociados al arco eléctrico, así como para contribuir a que los sistemas de 800 VDC alcancen niveles de seguridad comparables a los de las infraestructuras eléctricas actuales. El análisis también demuestra que las normas vigentes tienden a sobreestimar el riesgo de arco eléctrico, mientras que las simulaciones realizadas por Schneider Electric ponen de manifiesto que el uso de software avanzado y gemelos digitales permite modelizar este riesgo con una mayor precisión.
Evaluación realizada sobre dos arquitecturas diferenciadas de 800 VDC
El estudio de Schneider Electric establece uno de los primeros análisis prácticos del riesgo de arco eléctrico en arquitecturas de 800 VDC tanto a nivel de rack como de instalación, representativas de las principales vías de implementación que están surgiendo en el sector. El análisis evalúa métodos basados en las normas vigentes, simulaciones transitorias y modelos de análisis a nivel de sistema. Los resultados demuestran que los métodos actuales para el análisis del riesgo de arco eléctrico pueden aplicarse a sistemas de 800 VDC siempre que tengan en cuenta la arquitectura del sistema y la evolución temporal del fallo. Asimismo, ponen de manifiesto que las decisiones de diseño influyen de forma determinante en los resultados:
Arquitecturas de 800 VDC a nivel de rack: En un caso de estudio basado en una configuración sidecar (también denominada power rack), analizada mediante métodos e hipótesis conservadores, los resultados mostraron una energía incidente muy inferior al umbral de referencia de 1,2 cal/cm² para los equipos de protección individual (EPI), incluso en ausencia de dispositivos de protección.
Arquitecturas centralizadas de 800 VDC: El caso de estudio a nivel de instalación muestra que la energía incidente puede ser ligeramente superior a la observada en las arquitecturas a nivel de rack cuando, nuevamente, se parte de una configuración conservadora y menos realista, sin protección contra sobreintensidades. El análisis evalúa además el efecto de la topología del sistema y demuestra cómo la ubicación del fallo, tanto aguas arriba como aguas abajo de los diodos de bloqueo inverso ( reverse-blocking diodes), influye en la corriente de retorno ( back-feed), la corriente de pico y los efectos del arco eléctrico. Cuando la contribución al fallo se limita en el tiempo mediante dispositivos de protección estándar, la energía del arco eléctrico se reduce hasta niveles adecuados para los distintos entornos de trabajo y, por lo general, comparables a los de las arquitecturas convencionales de corriente alterna (CA).
Los criterios de diseño y las estrategias de protección son factores clave para reducir el riesgo de arco eléctrico en las arquitecturas de 800 VDC. El estudio demuestra que, en términos generales, los riesgos se mantienen en niveles bajos y que, en muchos casos, son comparables a los de los sistemas convencionales de distribución en corriente alterna (CA). Asimismo, incluso con dispositivos de protección estándar que actúan en tiempos definidos, la energía incidente puede mantenerse por debajo de los umbrales de referencia. La investigación también concluye que:
El comportamiento transitorio es determinante: En los sistemas de 800 VDC, el arco eléctrico está condicionado por corrientes de fallo que evolucionan con el tiempo, en las que la descarga de los condensadores predomina durante los primeros milisegundos del incidente.
La simulación mejora la precisión: El uso de herramientas de simulación transitoria y de análisis de sistemas eléctricos demuestra que los métodos simplificados de análisis del riesgo de arco eléctrico para sistemas de corriente continua (CC) tienden a sobreestimar este riesgo en aquellos sistemas en los que predomina la contribución de los condensadores. Los operadores pueden reducir significativamente el riesgo de arco eléctrico incorporando software avanzado y gemelos digitales, como ETAP , al diseño de sus estrategias de protección.
Las decisiones de diseño reducen el riesgo: Los efectos del arco eléctrico dependen de la arquitectura y de la configuración del sistema, y no únicamente de la distribución en corriente continua. Factores como la ubicación de los condensadores, los dispositivos de bloqueo inverso ( reverse-blocking devices) y las protecciones capaces de actuar en milisegundos son elementos clave para garantizar despliegues seguros de arquitecturas de 800 VDC.
“ Las normas del sector siguen siendo fundamentales para garantizar la seguridad frente al arco eléctrico y otros riesgos asociados, pero los métodos tradicionales pueden resultar excesivamente conservadores, ya que no reflejan plenamente el comportamiento de los sistemas de corriente continua ”, afirma Tanuj Khandelwal, CEO de ETAP. “ Para comprender el riesgo real, los ingenieros deben evaluar la topología del sistema, el comportamiento de los fallos, la coordinación de las protecciones, la respuesta de los convertidores, la lógica de conmutación y los sistemas de protección activa. ETAP permite a los equipos modelizar y validar el comportamiento de los sistemas de 800 VDC en condiciones reales de funcionamiento, favoreciendo una toma de decisiones más precisa en materia de seguridad y operación, aumentada por IA y basada en modelos físicos, en lugar de depender de hipótesis conservadoras ”.
Este trabajo se apoya en las décadas de experiencia de Schneider Electric en la realización de ensayos y pruebas de seguridad frente al arco eléctrico y refuerza su compromiso de apoyar la transición del sector hacia arquitecturas eléctricas de 800 VDC, un requisito clave para los nuevos sistemas de racks de alta densidad que se están implantando en los centros de datos para IA . Además, Schneider Electric ha llevado a cabo exhaustivas pruebas de las capacidades de intercambio en caliente (live swap) en sistemas de 800 VDC, con el objetivo de permitir realizar operaciones de mantenimiento de forma segura.
Los resultados del estudio ya están disponibles en el white paper titulado “DC Arc Flash Analysis: A Practical Study on 800 VDC Data Centers”.