O sistema elétrico de um Data Center é crucial para a segurança das informações de qualquer empresa. É ele que vai garantir o funcionamento ininterrupto do Data Center, evitando ao máximo paradas inesperadas ocasionadas por quedas de energia.
Por outro lado, contar com um sistema de alimentação de energia eficiente significa economizar dinheiro. Quanto mais eficiente for o sistema elétrico de um Data Center, menos energia ele consumirá e, portanto, menor será a conta de luz.
Por essas razões, a qualidade do sistema elétrico de um Data Center precisa ser levada a sério desde o início, durante a concepção do projeto elétrico. Claro que é possível aparar arestas com o carro andando, mas pensar em segurança e eficiência energética antes pode evitar prejuízos significativos.
A Zeittec tem 24 anos de experiência em sistemas elétricos para Data Centers e vai compartilhar neste post:
- a importância da infraestrutura elétrica para o funcionamento das operações de TI;
- como o sistema elétrico deve ser projetado para garantir redundância, proteção contra downtimes e a segurança energética;
- quais são os principais componentes do sistema elétrico de um Data Center;
- e como utilizar a infraestrutura elétrica da melhor maneira para elevar a eficiência energética do Data Center. Vamos lá?
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Por que o projeto do sistema elétrico de Data Center é crucial?
Todo sistema elétrico para Data Center eficiente começa com um projeto bem elaborado. Por isso, essa etapa deve ser levada muito a sério pelas empresas que pretendem instalar um novo Data Center ou mesmo reformar um já existente.
É melhor gastar mais tempo nessa fase do que perder tempo e dinheiro caso seja necessário resolver algum problema que começou a partir de um projeto mal executado.
Da mesma forma, os custos nessa etapa acabam sendo marginais na comparação com os ganhos que a empresa terá com o bom funcionamento da infraestrutura.
Cada Data Center é único e tem suas necessidades específicas. E é na fase de planejamento que os projetistas vão estudar as melhores soluções para entregar não apenas o melhor Data Center, mas também um Data Center que seja eficiente do ponto de vista energético.
Esse aspecto é muito sensível, não apenas do lado financeiro, mas também pensando no funcionamento ininterrupto.
O que definir no projeto elétrico de Data Center
Durante a fase de planejamento, os projetistas definem os melhores equipamentos para compor o sistema elétrico do Data Center, desde o mais simples disjuntor ao mais complexo gerador de energia.
E, mais que isso, eles apontam como o sistema elétrico deve trabalhar harmoniosamente com os outros sistemas do Data Center.
A etapa de projeto também permite que sejam feitos testes, simulações e cálculos, prevendo custos futuros com a conta de energia elétrica.
Toda energia empregada nessa etapa se reverterá em economia de energia lá na frente.
Como é o sistema elétrico de um Data Center?
Apesar de não ser muito visível dentro de um Data Center, o sistema elétrico é composto por vários equipamentos que funcionam em conjunto para manter toda a infraestrutura em funcionamento.
Eles vão muito além de cabos, eletrocalhas e dutos. Alguns são acomodados em espaços ou salas exclusivas, como os geradores e os UPSs/ no-breaks. Outros estão embutidos no espaço interno do Data Center.
Entre os principais componentes da infraestrutura elétrica de Data Centers estão:
1. Quadros elétricos e disjuntores
Os quadros elétricos são os equipamentos que recebem e distribuem a energia para os diversos circuitos que alimentam os equipamentos do Data Center.
Um quadro de distribuição de energia é constituído por vários dispositivos menores, entre eles os disjuntores. Estes podem até parecer irrelevantes, mas são muito importantes.
A principal função dos disjuntores é proteger as instalações elétricas do Data Center e, assim, interromper o circuito quando a corrente elétrica ultrapassa o valor nominal ou na hipótese de um curto-circuito.
Por essa razão, os disjuntores precisam ser corretamente escolhidos, não apenas do ponto de vista de qualidade do produto, mas também dos requisitos de energia envolvidos e a interação com outros equipamentos do sistema elétrico.
Outro aspecto importante a ser pensado no projeto é que o quadro elétrico precisa ser planejado para atuar de forma seletiva. Isso dignifica que, em caso de falha, ele não deve desligar os circuitos que não foram comprometidos, e sim somente aquele que apresentou sobrecarga ou curto-circuito.
Dentro disso, os quadros de distribuição do Data Center devem permitir que disjuntores e outros componentes sejam substituídos “a quente”: sem a necessidade de parar todo o quadro em casos de eventuais ocorrências.
2. UPS / No-breaks
Não existe Data Center sem um bom sistema de força ininterrupta (UPS, na sigla em inglês de Uninterruptible Power Supply), ou seja, um ou mais no-breaks.
Em caso de falha no fornecimento principal de energia, como em um apagão, por exemplo, é o sistema UPS que vai garantir a alimentação dos demais equipamentos do Data Center.
Isso até que um gerador ou outra fonte alternativa seja acionada para substituir a alimentação de energia enquanto a fonte principal não volta ao normal.
O UPS /no-break é alimentado por baterias. E quanto maior a capacidade delas, mais tempo ele poderá manter os equipamentos energizados.
Dependendo do tempo que o UPS se mantiver ativo, a equipe do Data Center poderá resolver a questão que levou à falha de distribuição de energia elétrica e evitar o uso desnecessário do gerador.
Qual é o tempo de autonomia de um UPS em Data Centers?
Esse tempo varia conforme a estratégia de resiliência e a arquitetura de energia do ambiente, acompanhando a evolução das tecnologias disponíveis.
Na maioria dos Data Centers, o UPS é dimensionado para fornecer energia de 5 a 15 minutos, tempo suficiente para garantir a continuidade das operações até que os geradores entrem em funcionamento estável ou para permitir o desligamento seguro dos servidores em caso de falhas prolongadas.
Em Data Centers mais críticos, esse tempo pode chegar a 20 ou 30 minutos, dependendo da política de contingência adotada.
Nos micro Data Centers e ambientes edge, que utilizam soluções modulares com UPS compactos e baterias de íon-lítio, a autonomia costuma ficar entre 3 e 10 minutos, garantindo a transferência ordenada para os sistemas de backup ou permitindo um shutdown seguro.
Vale lembrar que o objetivo do UPS em Data Centers não é manter a operação indefinidamente sem energia, mas proteger os equipamentos contra quedas e oscilações, garantindo a continuidade da operação ou o desligamento controlado até a entrada do gerador, que atuará até que o fornecimento de energia seja restabelecido com segurança.
Novas tecnologias em UPS para sistema elétrico de Data Centers seguros
Nos últimos anos, as baterias dos no-breaks têm evoluído bastante e ficado cada vez mais confiáveis, garantindo maior tempo de autonomia energética aos Data Centers.
Com isso, os UPS estão cada vez mais compactos, modulares e eficientes, permitindo escalabilidade rápida conforme a demanda de TI cresce nas empresas.
Modelos com baterias de íon-lítio e recursos de monitoramento inteligente ajudam a reduzir o espaço ocupado e os custos operacionais, além de facilitar a integração com sistemas de gestão DCIM e estratégias de resiliência energética em ambientes híbridos e edge.
Nosso post abaixo traz informações sobre os sistemas modernos de UPSs com a maior eficiência de bateria disponíveis no mercado atualmente.
3. Sistema de geração (gerador)
A sequência é bem nítida. Caso o fornecimento de energia seja cortado por qualquer motivo, o no-break entra em ação. Mas ele tem um limite de tempo de funcionamento. E se a alimentação da rede elétrica não retornar antes de a autonomia do UPS atingir o limite, quem entra em ação é o gerador.
Um apagão não pode significar o desligamento de um Data Center. Por isso, o gerador é obrigatório em qualquer sistema elétrico para Data Center que precise de funcionamento ininterrupto.
O gerador pode ser movido a gás ou óleo combustível, e o local de instalação vai depender de alguns fatores. Ele pode ser instalado junto ao Data Center, em uma sala específica para essa máquina. Nesse caso, é importante garantir isolamento acústico e de vibração.
Quando não há espaço no lado dentro, é possível instalá-lo fora do prédio onde está o Data Center. Nessa situação, porém, é importante garantir que o gerador esteja protegido de intempéries, como chuva.
Saiba mais sobre os geradores e UPS /no-breaks certos para o sistema elétrico do seu Data Center clicando no link abaixo.
NOBREAKS E GERADORES PARA DATA CENTER: quais os tipos, as vantagens e as desvantagens de cada um?
4. Para-raios e DPS: proteção do sistema elétrico de Data Center
Os para-raios bloqueiam os efeitos de descargas elétricas atmosféricas sobre os equipamentos ligados à rede elétrica do Data Center.
Para que seja garantida a segurança de servidores e facilities, é imprescindível que o ambiente do Data Center possua ao menos o para-raios complementado pelo Dispositivo de Proteção contra Surtos de origem atmosférica (DPS).
O DPS desvia os surtos causados por descargas atmosféricas, evitando danos aos equipamentos, principalmente os mais sensíveis para o funcionamento do Data Center.
Quanto maior a segurança almejada, mais completa deve ser a proteção contra raios.
Por isso, muitas edificações contam com um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) completo. Nesses casos, o SPDA engloba, além de para-raios e DPS, vários outros dispositivos capazes de proteger equipamentos e pessoas.
A redundância no sistema elétrico de um Data Center
Todos os equipamentos e componentes do sistema elétrico trabalham para que o Data Center não deixe de funcionar sequer por um segundo.
Mas nem sempre adianta ter apenas a quantidade mínima deles. Caso haja alguma falha de equipamento, não há garantia de que o Data Center continue energizado.
A indisponibilidade do Data Center pode custar muito dinheiro para as empresas. Em alguns casos, dependendo do tempo de parada (downtime), pode significar milhões de dólares ou reais, como você pode ver nesta pesquisa.
Por essa razão, as companhias buscam soluções com alta confiabilidade para os Data Centers. E uma dessas soluções é a redundância elétrica, ou seja, a repetição de fontes de energia. Por exemplo, o sistema elétrico do Data Center pode ter:
- energia da concessionária + no-break
- energia da concessionária + no-break + gerador
- energia da concessionária + 2 no-breaks + gerador
- energia da concessionária + 2-no-breaks + 2 geradores
- energia de 2 concessionárias + 2-no-breaks + 2 geradores.
Como podemos perceber, quanto maior é a redundância, ou seja, a repetição de equipamentos e fontes de energia, mais seguro é o sistema de abastecimento elétrico de um Data Center. Em alguns casos, é possível ainda duplicar o fornecimento de energia utilizando duas concessionárias diferentes. Veja mais detalhes em nosso post sobre os diferentes tipos de redundâncias.
Tiers: as camadas de redundância elétrica
No mundo da Tecnologia da Informação, há uma classificação para os níveis de redundância que um sistema elétrico precisa ter para garantir segurança e disponibilidade. Trata-se das Tier (“camadas”, em inglês), que seguem os critérios da norma internacional TIA 942 (TIA Standards) e/ou do Instituto Uptime (Tier Standads).
De acordo com a norma TIA 942, há quatro níveis de Tier, sendo que o 3 e o 4 são os mais complexos. Possuem maior redundância elétrica e são mais confiáveis contra downtimes.
Tier 3
Possui sistema autossustentado com redundância em equipamentos de climatização e alimentação de energia. Ele garante alta disponibilidade. Ainda assim, os Data Centers Tier 3 são suscetíveis a falhas.
Tier 4
A redundância dos equipamentos de refrigeração e de alimentação de energia são ainda maiores, tornando o Data Center tolerante a falhas. Isso significa que, mesmo em caso de falhas, as operações continuam!
Um Data Center Tier 4 somente deixa de funcionar em casos de alarme de incêndio disparado ou por desligamento proposital em situação de desastres.
Na prática, porém, um Data Center não pode parar nunca e a norma TIA é utilizada como referência construtiva. Na construção de Data Centers corporativos (ou entreprise), é mais comum a utilização dos critérios Tiers adotados pelo Uptime Institute. De modo bem prático, a certificadora considera que:
- um Data Center Tier 1 não possui redundância
- o Tier 2 possui duplicação de equipamentos elétricos e de climatização (sistemas de missão crítica)
- o Tier 3 possui redundância que permita a realização de manutenções sem desligar o Data Center inteiro
- O tier 4 possui imunidade a falhas (“fault tolerance”).
Como saber qual camada de redundância elétrica adotar em seu projeto?
Leia nosso post completo sobre mitos e verdades a respeito dos Data Centers Tier 3 e Tier 4!
→ Veja também: Quais são as DIFERENÇAS ENTRE AS CLASSIFICAÇÕES TIER do Instituto Uptime e da norma TIA?
Quanto um bom sistema elétrico de Data Center ajuda a economizar?
Mais do que garantir o pleno funcionamento do Data Center, um bom sistema elétrico também gera maior eficiência energética, reduzindo assim o consumo de energia e, consequentemente, a fatura mensal da distribuidora.
De acordo com a fabricante global Schneider Electric, um sistema elétrico bem projetado pode resultar na economia de 20% a 50% da conta de energia elétrica (White Paper 114).
Primeiro, é necessário saber quem consome mais dentro de um Data Center. Cerca de metade da energia elétrica vai para alimentar as chamadas “cargas críticas”, como sala de equipamentos e de serviços de TI.
A outra metade vai para os demais sistemas, como climatização, alimentação elétrica e iluminação.
Sabendo disso, um bom projeto de Data Center busca reduzir ao máximo o consumo de energia. Por exemplo, o sistema de climatização, que é um dos que mais demandam energia.
A instalação adequada, levando em conta as particularidades do ambiente interno do Data Center, permite que a área de resfriamento seja menor e, dessa forma, exija menos do equipamento de climatização.
Como configurar o sistema elétrico do Data Center para reduzir o consumo
O sistema elétrico de Data Centers pode ser projetado com equipamentos de alta eficiência energética, mas a economia será maior quando associada a boas práticas em todos os outros subsistemas do ambiente.
São várias ações que podem ser colocadas em prática para reduzir o consumo do Data Center, cada uma com seu potencial de economia. Veja algumas delas.
1. Dimensionamento correto do Data Center (↓ 20% a 30%)
Um projeto bem dimensionado evita a instalação de sistemas superdimensionados, que consomem mais energia do que o necessário, otimizando o uso dos equipamentos e garantindo maior eficiência.
2. Virtualização dos servidores (↓ 30% a 60%)
A consolidação de servidores físicos em máquinas virtuais reduz o número de equipamentos em operação, economizando energia, espaço e diminuindo a demanda por refrigeração.
3. Arquitetura/layout eficiente de sistemas de climatização (↓ 30% a 55%)
A adoção de corredores quente/frio, contenção de ar e posicionamento estratégico dos racks melhora a eficiência da climatização, reduzindo a carga térmica e o consumo do sistema HVAC.
4. Modos de economia de ar-condicionado (↓ 4% a 15%)
Utilizar recursos como free cooling e setpoints adequados permite que os sistemas de climatização operem com menor consumo, sem comprometer a segurança térmica dos equipamentos.
5. Layout de área mais eficiente (↓ 5% a 12%)
Planejar a ocupação do espaço e a distribuição dos racks reduz trajetos de cabos e dutos de ar, contribuindo para um ambiente mais organizado e eficiente energeticamente.
6. UPSs eficientes (↓ até 99% de eficiência em modo EcoConversion)
A utilização de UPS modulares com baterias de íon-lítio ocupa menos espaço, reduz perdas elétricas e facilita a escalabilidade do ambiente, garantindo alta eficiência no fornecimento de energia de backup.
7. Gestão energética em tempo real (↓ consumo desnecessário)
A gestão do sistema elétrico via DCIM (Data Center Infrastructure Management) permite monitorar cargas, identificar ineficiências e ajustar o consumo de forma dinâmica, evitando desperdícios e possibilitando tomadas de decisão baseadas em dados reais.
8. Climatização inteligente com resfriamento In-Row e In-Rack
Sistemas de resfriamento de precisão próximos à carga, como In-Row e In-Rack, reduzem os trajetos de ar e melhoram a eficiência da climatização, garantindo conforto térmico com menor consumo de energia.
Leia também: CLIMATIZAÇÃO PARA DATA CENTER com alta precisão, menos consumo e mais segurança?
9. Integração com fontes renováveis
A conexão do sistema elétrico com painéis solares e bancos de baterias auxilia na redução do consumo de energia da rede, especialmente nos horários de pico, além de contribuir para a sustentabilidade do Data Center.
Além dessas práticas, é importante implementar redes elétricas preparadas para alta densidade, evitando sobrecargas e mantendo a operação eficiente mesmo com o crescimento das cargas de TI.
Estas estratégias, somadas às práticas já conhecidas, permitem que o sistema elétrico de Data Centers opere com maior eficiência. Com isso, reduzem custos operacionais e contribuem para a sustentabilidade das operações, fortalecendo a resiliência e competitividade das empresas.
Veja mais detalhes sobre como economizar em nosso post sobre eficiência energética para Data Centers.
→ Leia também: 17 estratégias para ECONOMIZAR ENERGIA EM DATA CENTERS
Projete o melhor sistema elétrico para o seu Data Center com a Zeittec
Do projeto ao funcionamento, um eficiente sistema elétrico de Data Center dependerá de profissionais capacitados.
É o que não falta para a Zeittec, que tem 24 anos de experiência em projetos e construção de Data Centers turn-key, além de reformas e manutenção de Data Centers em todo o Brasil.
Algumas de nossas obras mais recentes são:
- Safe Room da Autoridade Portuária de Santos, em São Paulo.
- Data Center do IBGE, no Rio de Janeiro.
- Data Center da ABIN(Agência Brasileira de Inteligência) em Brasília, DF.
- Sala-Cofre do MP-MS, em Campo Grande, no Mato Grosso do Sul
- Data Center da Celesc em Florianópolis, Santa Catarina
- Retrofit no Data Center do Grupo Águia Branca no Espírito Santo
- Data Center da Sanepar em Curitiba, no Paraná.
- Retrofit no Data Center do TJ em Porto Velho, Rondônia.
Estamos prontos para ajudar onde você estiver.
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