Elaborar o projeto elétrico de um Data Center é uma etapa crucial do planejamento de construção, afinal, é a eletricidade que proverá o funcionamento das centenas / milhares de equipamentos e dispositivos instalados no local.
Com isso, a ideia primária é que o bom desempenho do Data Center, especialmente em termos de disponibilidade e confiabilidade, está ligado ao nível de qualidade e eficiência do projeto elétrico, fazendo prevalecer a arquitetura de distribuição escalável e reconfigurável.
Por que estamos propondo isso ao seu futuro Data Center? Atualmente, muitos foram construídos com base nas mesmas arquiteturas desenvolvidas há cerca de 50 anos, representados pelos seguintes cenários:
A construção de um Data Center deve ser baseada em metodologias recentes, desenvolvidas com foco no desempenho, crescimento e sustentabilidade refletindo drasticamente na eficiência do uso e consumo de energia elétrica.
Neste artigo, falaremos sobre 6 pontos muito importantes relacionados ao projeto elétrico de um Data Center e que contribuirão para a construção de um Data Center condizente com as demandas atuais e futuras. Confira!
6 pontos cruciais para elaborar o projeto elétrico de um Data Center
1. Quadros elétricos.
Primeiramente, um data center nunca poderá ser considerado confiável e de alta disponibilidade se os componentes elétricos que são utilizados nele também não o forem.
Antes da norma ABNT NBR IEC 60439, os antigos CPDs eram compostos de quadros montados pelos seus próprios instaladores. A confiabilidade do Data Center dependia da confiança na competência do instalador escolhido.
A partir do surgimento da respectiva norma foi introduzido no mercado o conceito de quadros TTA e PTTA. Os quadros TTA são quadros totalmente testados de fábrica nos quais são realizados inúmeros ensaios, dentre os quais alguns destrutivos, nos quais se garante que os quadros atendem a todos os requisitos exigidos por norma para seu perfeito funcionamento. Os quatros PTTA são quadros em que se fazem estrapolações matemáticas em cima de um projeto de quadro TTA de forma a atender alguma variação de projeto, como por exemplo corrente elétrica diferente ao do quadro originalmente testado.
Os 7 ensaios de tipo de acordo com a norma ABNT NBR IEC 60439-1, são de iniciativa do fabricante e incluem:
1. Verificação dos limites de elevação de temperatura
2. Verificação das propriedades dielétricas
3. Verificação da corrente suportável de curto-circuito
4. Verificação da eficácia do circuito de proteção
5. Verificação das distâncias de isolação e escoamento
6. Verificação de funcionamento mecânico
7. Verificação do grau de proteção.
Outros fatores importantes a serem observados em relação aos quadros elétricos são o gerenciamento, proteção do sistema e rapidez em sua manutenção. Para isto é importante que todos os seus disjuntores sejam monitorados e possam ser extraídos a quente, ou seja, sem a necessidade de parada do quadro para sua substituição. Importante também é saber como anda o consumo, corrente elétrica, potência, tensão e distorção harmônica
Portanto, a primeira exigência do projeto elétrico de um Data Center em um Data Center confiável e de alta disponibilidade é de que todos os quadros elétricos sejam quadros do tipo PTTA, possuam disjuntores extraíveis, contatos auxiliares e multimedidores, sendo todos estes componentes monitorados e disponibilizados ao administrador do data Center de uma forma simples e intuitiva através de telas gráficas.
2. Distribuição elétrica
Toda instalação elétrica precisa de planejamento, dimensionamento correto, materiais certificados e ter principalmente segurança. E para garantir esse último quesito, nada melhor do que contar com os cabos elétricos não halogenados.
Mas, o que são eles?
São condutores isolados, cabos uni ou multipolares cujo material isolante não possui em sua composição o cloro, que é um material altamente tóxico em casos de incêndio.
O gás clorídrico gerado pela queima do PVC irrita tanto os olhos como as vias respiratórias. Associado à umidade ou à água de combate ao incêndio forma ácido clorídrico, podendo haver também a formação de Fumaça opaca provocando Asfixia e pânico seguido de desmaio.
Halogênios são elementos químicos, encontrados na tabela periódica – coluna 17 tais como cloro, bromo, iodo, flúor e astato e uma de suas principais características é a facilidade em reagir com outros elementos, por isso raramente são encontrados livres na natureza. Por serem altamente retardante a chama, são utilizados como matérias-primas na composição, principalmente, do PVC, muito utilizado na fabricação de cabos.
A indústria para minimizar estes efeitos criou materiais isentos de halogênios, que são utilizados na isolação e nas coberturas e com aditivos especiais também se tornaram anti-chama, com baixa emissão de fumaça, não toxica.
Estes cabos recebem as seguintes nomenclaturas:
LSZH / LS0H – LOW SMOKE ZERO HALOGEN
IH – ISENTOS DE HALOGÊNIOS
HF – HALOGEN FREE
NH – NÃO HALOGENADOS
LSHF – LOW SMOKE HALOGEN FREE
SHF1 – SMOKE HALOGEN FREE
“Estes cabos são recomendados, de acordo com ABNT NBR 14705:2010, para instalações em caminhos e espaços horizontais e verticais com ou sem fluxo de ar forçado, ou em locais com a grande trafego de público”.
Dentre as matérias primas atualmente empregadas na elaboração dos cabos podemos classifica-los como termoplásticos (polietileno, polipropileno e Eva) e os termofixos (XLPE e HEPR), que são matérias primas puras.
Em projeto elétrico de um Data Center, a utilização de cabos livres de Halógenos é essencial . Estes deverão ser acomodados em eletrocalhas aramadas de forma a minimizar obstruções ao sistema de climatização utilizado e facilitar a refrigeração dos cabos.
Os cabos elétricos de distribuição deverão ser terminados em tomadas elétricas com travamento mecânico, tipo steack, para se garantir a não desconexão acidental das mesmas.
Os cabos e tomadas elétricas de distribuição deverão ser consideradas como uma infra-estrutura do Data Center, padronizadas e instaladas conforme projeto de utilização total final do Data Center.
3. Seguir a Classificação TIER III da Uptime Institute
A Tier Certification é uma certificação concedida pelo Uptime Institute aos Data Centers que cumprem com os requisitos exigidos pelo tipo de serviço oferecido.
Ou seja, o Uptime Institute faz uma avaliação do local da instalação para se certificar das suas condições para manter o Data Center em funcionamento.
Mas o que preconiza a certificação TIER III?
Um Data Center TIERIII é aquele que possibilita a manutenção em qualquer de seus componentes sem interrupções (manutenção concorrente).
A certificação TIER III está intrinsecamente ligada ao projeto elétrico de um Data Center. Para implementarmos um Data Center seguindo a certificação TIER III devemos possuir todos os componentes e linhas de alimentação redundantes a partir do grupo motor-gerador, ou seja, teremos duas linhas de alimentação, completamente independentes, contendo um grupo motor gerador e um No Break alimentando cada rack, simultaneamente, e por consequência cada um dos servidores.
Seguir a classificação TIER III da Uptime Institute não significa ter que desembolsar altos valores iniciais na construção de um Data Center. Uma técnica muito implementada por gestores de TI é projetar todo o Data Center para atender à classificação TIER III mas instalar, inicialmente, somente os componentes que cabem em seu orçamento inicial.
Deixa-se toda a infra-estrutura e espaços prontos para complementação futura.
Vamos a um exemplo prático para melhor esclarecimento:
“Um gestor de TI possui uma verba de R$1.000.000,00 para construção de seu Data Center mas para se seguir a classificação TIER III em seu projeto precisaria de R$1.5000.000,00. ”
Tendo o projeto elétrico de um Data Center em mãos ele saberá qual o Data Center ideal para ele. Porém, devido a sua restrição de verba, irá instalar a infra-estrutura básica, que permita o crescimento futuro, e os componentes essenciais ao início de sua atividade com confiabilidade e segurança, como por exemplo instalação de somente um grupo motor-gerador.
A estrutura instalada então atenderá a de um Data Center TIER II.
No ano seguinte, sabendo aonde quer chegar e tendo toda a estrutura básica projetada para aceitar o crescimento de seu Data Center, ele simplesmente compraria e instalaria os componentes faltantes, como por exemplo o 2º Grupo motor gerador, implementando um Data Center TIER III.
A implementação do Data Center em fases preserva todo o investimento inicial e permite o crescimento e melhoria da infra-estrutura de acordo com planejamento de investimento e disponibilidade de recursos da empresa.
4. Coordenação e seletividade
Manter a energia estabelecida é uma missão primária para o gerenciamento de um Data Center. Não por acaso, uma eventual perda de energia pode criar impacto negativo em todo os processos do negócio.
A coordenação seletiva, também conhecida como “selective coordination”, do inglês, é uma estratégia que visa amenizar esse impacto, reduzindo as consequências das falhas de energia isolando a condição para a menor área possível, trazendo mais confiabilidade para o sistema de distribuição.
Em outras palavras, o primeiro disjuntor a desligar será o mais próximo possível da carga. Se temos um quadro de alimentação elétrica alimentando um segundo quadro de alimentação elétrica que por sua vez alimenta a carga, um curto-circuito na carga desligaria somente o disjuntor deste segundo quadro de alimentação elétrica.
Como a coordenação do sistema faz com que a falta elétrica seja barrada no equipamento de proteção (fusíveis e disjuntores) mais próximo, essa parte deve ser incluída na elaboração do projeto somente após concluído o diagrama unifilar do sistema de distribuição elétrica — junto da seleção de modelos e marcas dos equipamentos de proteção.
Ao escolher um disjuntor como dispositivo de proteção, por exemplo, é importante que o mesmo tenha desarme ajustável. Esse “pequeno detalhe” fará com que o dispositivo dispare rapidamente assim que sucederem altos valores de correntes de falta.
Vale salientar que esse processo não é simples de ser realizado e requer muito planejamento e conhecimento técnico por parte do engenheiro, sobretudo no tipo de seletividade ideal para o Data Center.
5. Sustentabilidade
Uma nova edificação oferece as maiores oportunidades para incorporar as mais recentes práticas de construção LEED sustentáveis e economizadoras de energia, bem como instalar os sistemas de energia e refrigeração mais eficientes.
Projetar e construir para a eficiência energética não é mais uma promoção para demonstrar o compromisso de sua organização com a responsabilidade social; É uma necessidade operacional.
6. Monitoramento de energia elétrica
O monitoramento é uma parte fundamental do projeto elétrico do seu Data Center, dada a importância em verificar o status de cada um dos disjuntores — que correm riscos de sobrecarregarem a qualquer momento.
Por mais avançado que seja o sistema, no qual utilize alimentadores de energia elétrica com alta capacidade e seja otimizado pela redução de disjuntores ativos, ainda haverá uma preocupação com os circuitos de ramal elétrico, tomada, barramento principal para o no-break e a entrada da PDU do rack.
O monitoramento consiste em acompanhar o status de corrente e energia em cada um dos circuitos, independente de qual seja o nível de hierarquia, assim como o status dos disjuntores de ramais elétricos — estes monitorados na PDU, multimedidores dos quadros elétricos e contatos auxiliares dos disjuntores
Mas, por onde é executado o aspecto humano do monitoramento? Logicamente, o uso de um software que gerenciará a capacidade é um item que deve ser incluído nesse pacote.
Para garantir a comunicação, é utilizado basicamente os Protocolos SNMP (Simple Network Management Protocol) e Mod Bus,
Com isso, o monitoramento será preciso e em tempo real, fornecendo, inclusive, informações sobre a capacidade disponível e a redundância.
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