Energia e Refrigeração para Aplicações VoIP e Telefonia IP. Informativo #69

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1 Energia e Refrigeração para Aplicações VoIP e Telefonia IP Informativo #69

2 Sumário Executivo Implementações Voz sobre IP (VoIP Voice over IP) podem provocar necessidades inesperadas ou não planejadas em racks ou salas de telecom. A maioria dessas salas não possui No-Break e não oferecem uma ventilação ou refrigeração adequada para prevenir superaquecimento dos equipamentos. Compreender as necessidades únicas de refrigeração e energia dos equipamentos VoIP permitem o planejamento para o sucesso e custo efetivo de sua implementação. Este informativo explica como planejar as necessidades de energia e refrigeração, e descreve estratégias simples, rápidas, confiáveis e de custo efetivo na atualização assim como na construção de novas instalações.

3 Introdução Para substituir sistemas convencionais de telecomunicações e centrais de PBX, a telefonia IP e VoIP terão que oferecer uma disponibilidade similar ou superior que irão se colocar a prova num campo onde o conceito de alta disponibilidade já é esperado Um dos maiores motivos pelos quais os sistemas convencionais PBX possuem uma alta disponibilidade é o fato deles possuírem um sistema com bateria de backup de longa autonomia. Oferecer energia através da rede para o telefone IP terá que explorar em campo o conceito de fornecer energia para atingir a disponibilidade esperada. Por isso os racks de telecom convencionais, que eram usados para armazenar dispositivos passivos como painéis de cabos e hubs, agora vão precisar acomodar chaveadores de energia de alta potência, roteadores e No-Breaks com grande autonomia. Assim a refrigeração e o fluxo de ar nessas salas de telecom se tornaram importantes para garantir uma operação contínua. Uma rede de Telefonia IP é construída em camadas e cada camada é formada por componentes que residem em uma de suas 4 localizações físicas (Figura 1). Necessidades de energia e refrigeração para essas quatro localidades variam de acordo com o descrito nas próximas seções. Figura 1 Camadas e localizações de uma rede de Telefonia IP Típica Localização Física Camadas de Rede Desktop Telefones IP IDF Camada de Acesso Camada de Distribuição MDF Switch Principal Canal de Dados / Voz / Vídeo Data Center Servidores

4 Dispositivos de Comunicação Os dispositivos de comunicação típicos na ponta são telefones IP (Figura 2a), hubs wireless (Figura 2b), assim como laptops com software telefonico oferecendo funções de telefonia. O consumo típico dos telefones IP é de 6-7 Watts, porém alguns dispositivos podem consumir mais energia. Uma nova norma, IEEE 802.3af, limita a corrente média drenada por esses dispositivos com cabos CAT5 para 350mA e especifica os pinos através dos quais a energia pode ser transmitida. Com o cumprimento dessa nova norma, aproximadamente 15W de energia poderão ser fornecidos a uma distância de até 100m. Para o consumo de energia acima, os dispositivos de comunicação terão que contar com fontes externas. Figura 2a Telefone IP Figura 2b Hub Wireless Ambiente Estes novos dispositivos se localizam nos ambientes do desktop, são montados em parede ou usados no ambiente de escritório. Para instalações novas ou atualizadas eles poderão ser alimentados pela linha de dados. Entretanto em alguns casos eles devem ser alimentados através das tomadas da rede elétrica. Desafios Os telefones IP precisam estar tão disponíveis quanto os telefones PBX que eles substituem. Aqui, o maior problema, é assegurar sua operação mesmo durante uma queda de energia prolongada. Melhores Práticas Enviar energia através da linha de dados para o telefone (chamada de energia In-Line) é a melhor maneira de resolver este problema. Desta maneira você elimina o problema de assegurar energia no local do PC. O telefone agora está sendo alimentado pelo switch da rede localizado na sala de telecom suportado por um No-Break com grande autonomia. Para os dispositivos alimentados pela tomada de rede elétrica (não usando energia In-Line), pode ser usado um No-Break com um longo tempo de autonomia (quatro, seis, oito horas ou mais).

5 IDF - Intermediate Distribution Frame (Ambiente de Distribuição Intermediário) O IDF incorpora as camadas de acesso 2 e 3, com a distribuição de switches, hubs, roteadores, paineis de cabos, No-Breaks bem como qualquer outro equipamento de telecomunicação montado em um rack (Figura 3a e 3b). Muitos dos novos switches possuem a capacidade de fornecer energia através de linhas de dados para alimentar os dispositivos de comunicação. Para switches sem essa capacidade, uma fonte de energia externa apropriadamente dimensionada é usada para injetar a energia In-Line. Figura 3a IDF (rack de telecom) Figura 3b Layout Típico do IDF Painel de Cabos Fonte de Energia Externa Sistema telefônico de Rede Switches de Rede No-Break IDF Rack de Telecom Ambiente Estes IDFs normalmente estão escondidos em alguma locação remota do prédio com pouca ou nenhuma ventilação e iluminação. A menos que o usuário esteja se mudando para um novo prédio, ele provavelmente desejará reutilizar os racks. Redes de telecomunicações convencionais normalmente usam esses racks para painéis de cabos e alguns hubs ou switches de pequeno porte, porém os novos sistemas de Telefonia IP usam e dissipam consideravelmente mais energia. Estes novos Switches para Telefonia IP são geralmente montados em racks de 19 e tem um padrão de fluxo de ar que varia, dependendo do fabricante, por exemplo, lado a lado, de frente para trás etc. Um IDF típico utilizará de 1 a 3 racks com equipamentos, e consumirá de 500 W a W de energia CA monofásica. Desafios Na implantação da Telefonia IP e VoIP, um IDF precisa do máximo de atenção para a energia e resfriamento. Com um consumo de 500 a W, dependendo da arquitetura da rede e switch usado, a definição da tomada adequada (ex.: L5-20, L5-30, etc.), o consumo de energia com o disjuntor correto para os equipamentos de rede, No-Break e PDUs em uma sala de telecom é um desafio. O resfriamento e circulação do ar são geralmente um problema maior, mas frequentemente ignorados nesses ambientes.

6 Melhores Práticas Todos os equipamentos no IDF devem estar protegidos por um No-Break. A configuração do No-Break é baseada em: Total de energia necessária em Watts Autonomia necessária em minutos Nível de redundância ou tolerância a falha desejada Tensões e tomadas necessárias O No-Break é dimensionado pela soma do consumo em Watt das cargas. Um No-Break montado em rack como o APC Smart- (Figura 4a) fornecerá aproximadamente quatro noves (99,99%) de disponibilidade de energia, enquanto um com redundância N+1 e bypass embutido, como o APC Symmetra RM (Figura 4b), com uma hora de autonomia fornecerá aproximadamente cinco noves (99,999%), suficiente para a maior parte das aplicações. Consulte o Apêndice para detalhes sobre análises de disponibilidade. Figura 4a APC Smart- Figura 4b APC Symmetra RM No-Breaks estão disponíveis com pacotes de baterias que fornecem diferentes tempos de autonomia. Os modelos apresentados nas Figuras 4a e 4b possuem pacotes de bateria opcionais, que podem ser usados para aumentar o tempo de autonomia para até 24 horas. Mais altos níveis de disponibilidade, como seis ou sete noves, podem ser necessários para algumas aplicações críticas, tais como o serviço de emergência da polícia. Tais requisitos podem ser atendidos com o uso de redundância de switches com fontes e cabos de alimentação duplos, No-Breaks redundantes, e arquiteturas elétricas concorrentes com gerador para backup. Muitas empresas como a American Power Conversion Corporation têm se dedicado a serviços de consultoria de disponibilidade para avaliar e recomendar infraestruturas com alta disponiblidade de energia para tais redes críticas. Finalmente, identificar os plugs e tomadas necessárias para todos os equipamentos, incluindo o No-Break da sala de telecom. O ideal é que todos os equipamentos estejam conectados diretamente no painel trazeiro do No-Break ou do transformador, devendo ser evitado o uso de réguas de tomadas adicionais ou PDUs para montagem em rack. Entretanto se existirem muitos equipamentos isso pode não ser prático e um PDU em Rack deve ser usado. Nesse caso, deve ser usado um PDU desenvolvido especificamente para esse propósito. O PDU deve possuir tomadas suficientes para conectar todos os equipamentos usados

7 com algumas tomadas de reserva para necessidades futuras. Prefira usar PDUs com um medidor do consumo de energia, já que eles reduzem erros humanos, como sobrecarga acidental resultando em queda da carga. Para a seleção correta do modelo de No-Break apropriado, atingindo o nível de energia, redundância, tensão e autonomia necessárias, o processo é simplificado ao usar um seletor de No-Breaks, como o seletor de No-Breaks da APC em Este sistema tem dados atualizados de consumo de energia para os switches, servidores e dispositivos de armazenamento mais usados no mercado, evitando a necessidade de coletar esses dados. Em sistemas como este, a escolha de configurar um No-Break vai fornecer várias opções de tomadas. Para assegurar uma operação contínua dos equipamentos na sala de telecom sem qualquer interrupção, as questões de resfriamento devem ser identificadas e consideradas. A dissipação de energia na sala deve ser calculada para decidir a melhor maneira com custo adequado para resolver o problema (veja Tabela 1). É importante observar que switches podem ter um alto consumo de energia, entretanto isso não significa que eles consomem toda essa energia na sala. Por exemplo, um switch de camada 2 pode drenar W, mas pode estar consumindo apenas de 200 a 500 W na sala. A energia restante está sendo fornecida através da rede aos vários Telefones IP espalhados, e consumida por toda a área do escritório. Tabela 1 Tabela de calculo da dissipação de calor num rack VoIP Item Dados Necessários Calculo da Dissip. de Saída Switches sem energia In-Line, outros equip. de TI (exceto unidades de energia externas) Switch com capacidade de energia in-line Soma da energia de entrada em Watts Energia de entrada em Watts Mesma que o total da carga de energia de TI em watts 0.6 x energia de entrada Unidades de energia externas Energia de entrada em Watts 0.4 x energia de entrada Iluminação Energia de entrada da iluminação Taxa de energia permanente ligada em Watts No-Break Taxa de energia no No-Break (não a carga) em Watts 0.09 x taxa de energia do No-Break Total Subtotais acima Soma dos subtotais acima Subtotal da Dissip. de Saída Watts Watts Watts Watts Watts Watts Uma vez que a energia dissipada na sala de telecom seja calculada, siga o guia descrito na Tabela 2.

8 Tabela 2 Guia de soluções de resfriamento para salas de Telecom VoIP Carga de Calor Total no Rack Condição Analise Ação < 100 W O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado < 100 W O prédio possui um espaço hostil, sem sistema de ar condicionado W Existe sistema de ar condicionado no forro falso (aéreo). O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado W Rack sem acesso a qualquer sistema HVAC O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado W Existe sistema de ar condicionado no forro falso (aéreo). O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado W Rack sem acesso a qualquer sistema HVAC O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado. > 1000W Existe sistema de ar condicionado no forro falso (aéreo) e está acessível. O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado > 1000W Sem acesso a qualquer sistema de ar condicionado. O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado A condução pelas paredes e a infiltração de ar será suficiente O ar de fora da sala não pode ser considerado seguro para uso devido à temperatura ou contaminação O ar será suficiente se encaminhado para a sala, mas a porta pode bloquear o fluxo de ar. Traga o ar para dentro da sala pela porta e faça a exaustão para o retorno do condicionador de ar. O ar será suficiente se drenado para a sala, mas a porta pode bloquear o fluxo de ar. Traga o ar para dentro da sala pela parte inferior e a exaustão por cima da porta. O ar será suficiente se encaminhado para a sala, mas a porta pode bloquear o fluxo de ar.e um funcionamento contínuo de um ventilador é necessário e não confiável. O ar será suficiente se drenado continuamente para a sala, porém não há como captar o ar. O ar será suficiente se drenado continua e diretamente através dos equipamentos e não houver ar quente da exaustão recirculando para a parte frontal dos equipamentos. O movimento do ar através da porta não é suficiente, É necessário resfriamento local da exaustão de ar quente dos equipamentos. Nenhuma Instale um condicionador de ar de precisão na sala e próximo aos equipamentos. Coloque uma grelha de retorno para exaustão no teto da sala e uma grelha na parte inferior da porta da sala Coloque uma grelha de retorno para exaustão no topo e uma grelha para entrada de ar na parte inferior da porta da sala. Coloque uma grelha com ventilação forçada para o retorno de exaustão no topo e uma abertura na parte inferior da porta da sala. Coloque uma grelha com ventilação forçada para o retorno de exaustão no topo e uma abertura na parte inferior da porta da sala. Coloque os equipamentos em um rack fechado com sistema de exaustão de ar quente e uma abertura na parte inferior da porta da sala. Instale um condicionador de ar de precisão na sala e próximo aos equipamentos. Por fim, o monitoramento ambiental (temperatura e umidade) para essas salas de telecom é altamente recomendado, já que ajudarão na indicação de condições anormais, permitindo um tempo suficiente para tomar medidas pró-ativas e evitar o tempo de parada das máquinas.

9 MDF - Main Distribution Frame (Ambiente de Distribuição Principal) O MDF também é chamado de salas MERs (main equipment rooms salas de equipamento principal) ou POP (point of ping or presence ponto de ping ou presença). Ele incorpora os equipamentos de Telefonia IP e VoIP mais críticos, como roteadores da camada 3, switches e uma variadade de outros equipamentos de telecomunicações, TI e rede (Figura 5). As linhas T1 e T3 normalmente chegam no MDF e fornecem conectividade à espinha dorsal da internet. Figura 5 MDF IDF Painel de entrada da energia Condicionamento de Ar Energia Dados MDF No-Break Redundante N+1 Ambiente Os MDFs geralmente estão localizados no térreo ou primeiro andar fornecendo a entrada de serviços do prédio. Um MDF típico pode ter de 4 a 12 racks de equipamentos e consumir de 4 kw a 40 kw de energia monofásica ou trifásica. Alguns equipamentos podem necessitar de energia 48VCC. A maioria dos racks em MDFs são abertos usados para montar uma grande variedade de equipamentos de TI e Telefonia IP. Estes equipamentos podem ter diferentes padrões de ventilação; lado a lado, de frente para trás, etc, e podem ser de 19 ou 23. Entretanto, a maioria dos equipamentos de TI e Telefonia IP são de montagem em rack de 19.

10 Desafios Alguns MDFs não tem um No-Break, muitos não tem tempo de autonomia adequado e muitas vezes podem não ter um sistema de ar refrigerado de precisão. Melhores Práticas Já que esses MDFs contém uma variedade de equipamentos de rede e telefonia IP críticos, eles devem ser tratados como um pequeno Data Center ou Sala de Servidores. Para obter aproximadamente cinco noves de disponibilidade de energia, um MDF deveria ser protegido por um No-Break redundante e modular com bypass interno e ao menos com trinta minutos de autonomia. Maiores autonomias e altos níveis de disponibilidade, como seis ou sete noves, podem ser alcançados com o uso de switches redundantes com fontes duplas, No-Break redundante, e arquiteturas elétricas projetadas de modo concorrente e com gerador. Empresas como a American Power Conversion Corporation têm se dedicado a serviços de consultoria de disponibilidade para avaliar e recomendar arquiteturas de alta disponiblidade para este tipe de infra-estrutura de rede crítica. Os MDFs deveriam ter sua próprias unidades de condicionamento de ar de precisão com monitoramento ambiental. Unidades de condicionamento de ar redundante deveriam ser consideradas para aplicações críticas que necessitam de alta disponibilidade. Para racks com alta densidade de energia (> 3 kw/rack), unidades adicionais de remoção e distribuição de ar devem ser usadas para evitar pontos quentes. Diferente de dispositivos de armazenamento e servidores, muitos switches tem o fluxo de ar lado a lado. Isso cria situações especiais numa instalação em um ambiente que usa racks anexos. Estas situações são discutidas em detalhes no informativo APC nº 50, Soluções de Resfriamento para Equipamentos em Rack com Fluxo de Ar Lado a Lado.

11 Data Center ou Salas de Servidores No Data Center ou Sala de Servidores (Figura 6) estão todos os servidores de aplicação para telefonia IP com seu software (Call Managers, Unified Messaging etc.). Além disso, baseado na arquitetura de rede e no tamanho da organização, ele pode também armazenar os switches centrais (camada 3) e switches de distribuição (camada 2). Dependendo do seu tamanho (pequeno, médio ou grande), um Data Center ou Sala de Servidores pode conter de dezenas a centenas de racks, carregados com dezenas ou centenas de servidores e uma variedade de sistemas de computação e rede de TI rodando aplicações de negócios críticas como ERP, CRM e outros serviços Web. Figura 6 Data Center ou Sala de Servidores Típico Condicionamento de Ar Servidores Servidores de Mensagem No-Break com Redundância N+1 Unidades de Distribuição de Energia Ambiente Os Data Centers estão geralmente localizados no escritório corporativo drenando de 10 kw de energia monofásica ou trifásica a centenas de kilowatts de energia trifásica. Pode haver alguns pequenos requisitos de energia DC 48V para algumas cargas de telecomunicações, mas predominantemente todas as cargas serão de energia AC. A maioria dos Data Centers tem um No-Break com bateria, gerador e unidades de condicionador de ar de precisão. Desafios Switches e servidores de Telefonia IP são basicamente carga incremental incidental ao Data Center, que podem exigir uma autonomia, redundância e disponibilidade maiores que outros equipamentos de rede e TI.

12 Melhores Práticas Embora o Data Center possa ter seu próprio No-Break ou gerador, muitas vezes pode ser apropriado implementar um No-Break redundante separado com maior tempo de autonomia para o equipamento de Telefonia IP. Identifique e agrupe os equipamentos de Telefonia IP que necessitem uma autonomia e uma disponibilidade maior em uma área separada, em racks separados dentro do Data Center. Coloque um No- Break dedicado com uma autonomia maior e uma disponibilidade N+1, N+2, conforme necessário. O conceito de Disponibilidade Alvo ajuda a aumentar a disponibilidade dos equipamentos críticos de telefonia IP para os negócios sem incorrer num gasto enorme de capital para o Data Center inteiro. Altos níveis de redundância como alimentações duplas, geradores redundantes e No-Breaks redundantes N+1 com caminhos de energia redundantes até o servidor e outros equipamentos críticos no rack podem ser considerados para redes e Data Centers com elevado nível de disponibilidade. Assegure-se que o equipamento de ar condicionado de precisão do Data Center tem capacidade de resfriamento suficiente para o novo equipamento de Telefonia IP adicional. Unidades de condicionamento de ar redundante podem ser consideradas para maiores disponibilidades. Para racks de alta densidade (> 3kW/Rack), unidades de remoção de ar e distribuição de ar adicionais deveriam ser usadas para evitar pontos quentes. Erros que podem ser evitados e são cometidos rotineiramente ao instalar sistemas de resfriamento e racks em Data Centers ou salas de rede comprometem a disponibilidade e aumentam os custos. Para maiores informações sobre esse tópico, consulte o Informativo APC #49, "Evitando Erros que Comprometem a Performance de Resfriamento em Data Centers e Salas de Rede".

13 Conclusões Não há problemas com os dispositivos de comunicações quando usados em ambientes de escritórios. De maneira similar, não existem grandes problemas nos Data Centers ou Salas de Servidores quando o equipamento de Telefonia IP é apenas uma carga incremental incidental. Entretanto, a disponibilidade alvo pode ser direcionada a switches e servidores de Telefonia IP críticos. Com MDFs, pode haver uma limitação com a autonomia disponível, que pode ser resolvida com um gerador ou um No-Break com um maior pacote de baterias. Os maiores problemas em termos de energia e resfriamento ficam dentro das salas de telecom. No-Breaks pequenos e dedicados com autonomia extendida é uma solução de custo efetivo se comparados a um No-Break grande centralizado alimentando todas as salas de telecom. Resfriamento é um problema especial para salas de telecom, pois em muitos casos só a ventilação não é o suficiente. Em alguns casos será necessário um condicionamento de ar direcionado a pontos quentes. Bibliografia 1. Informativo APC #37: "Avoiding Costs From Oversizing Data Center and Network Room Infrastructure" 2. Informativo APC #05: "Cooling Imperatives for Data Centers and Network Rooms " 3. Informativo APC #24: "Effect of on System Availability" 4. Informativo APC #43: "Dynamic Power Variations in Data Centers and Network Rooms" 5. Informativo APC #01: "The Different Types of Systems" 6. Informativo APC #50: "Cooling Solutions for Rack Equipment with Side-to-Side Airflow" 7. Informativo APC #49: "Avoidable Mistakes that Compromise Cooling Performance in Data Centers and Network Rooms" Referencias 1. American Power Conversion Corporation 2. Avaya 3. Cisco Systems 4. Nortel Networks 5. 3COM 6. IEEE

14 Apendice Abordagem de Análise de Disponibilidade O Centro Ciêntifico de Disponibilidade da APC usa uma abordagem de análise da disponibilidade integrada para calcular os níveis de disponibilidade. Esta abordagem usa uma combinação de Diagrama de Confiabilidade de Bloco (Reliability Block Diagram - RBD) com modelo State Space para representar o ambiente a ser modelado. Os RBDs são usados para representar subsistemas da arquitetura, e diagramas state space, também conhecidos como diagramas Markov, são usados para representar os vários estados em que uma arquitetura elétrica pode entrar. Por exemplo, quando a rede elétrica cair, o No-Break fará a transferência para a bateria. Todas as análises são feitas baseadas em fontes de dados de terceiros aceitos pela indústria, tais como IEEE e RAC (Tabela 2). Estes níveis de disponibilidade estatísticos são baseados em suposições independentes. Joanne Bechta Dugan, Ph.D. Professora na Universidade de Virginia Eu achei a análise digna de crédito e a metodologia me impressionou. A Combinação de Diagramas de Confiabilidade de Bloco (RBD) e os Modelos Premiados Markov (MRM) são uma excelente escolha, que permite a flexibilidade e precisão do MRM seja combinada com a simplicidade do RBD. Uma análise da disponibilidade foi feita a fim de quantificar o impacto de várias arquiteturas elétricas. As disponibilidades de 26 diferentes tipos de arquiteturas foram calculadas e comparadas umas com as outras. Seis arquiteturas foram selecionadas para representar os pontos: BOM, MELHOR e O MELHOR para uma sala de telecom ou Data Center. As escolhas foram baseadas na relação custo / disponibilidade. Estas arquiteturas são ilustradas a seguir com seus resultados de disponibilidade.

15 Arquiteturas para IDF ou Salas de Telecom GOOD BETTER BEST SINGLE CORD LOAD SINGLE CORD LOAD DUAL CORD LOAD Battery Runtime = 1 Hr Battery Runtime = 1 Hr Battery Runtime = 1 Hr 4-9s % 5-9s % 6-9s % 480 V UTILITY SERVICE 480 V UT SERVICE ILITY 480 V UTILITY SERVICE GEN SET SWITCH GEAR <600A SWITCH GEAR <600A TO ADDITIONAL FEEDS SWITCHGEAR <600A TO ADDITIONAL FEEDS TO ADDITIONAL FEEDS ATS STEP DOWN TRANSFORMER 480V 120/208V 480V 120/208V STEP DOWN TRANSFORMER 480V 120/208V STEP DOWN TRANSFORMER 480V 120/208V SUB PANEL SUB PANEL SUB PANEL RPP RPP RPP NEAR WIRING CLOSET RPP RPP RPP RPP RPP NEAR WIRING CLOSET RPP NEAR WIRING CLOSET RPP RPP N+1 Array N+1 Array N+1 Array RPP NEAR WIRING CLOSET 2/4KVA 2/4KVA 2/4KVA 2/4KVA 2/4KVA 2/4KVA 2/4KVA 2/4KVA 2/4KVA 2/4KVA AUTOMATIC BYPASS AUTOMATIC BYPASS 2/4KVA 2/4KVA AUTOMATIC BYPASS TO SINGLE CORD LOAD IN WIRING CLOSET TO SINGLE CORD LOAD IN WIRING CLOSET TO DUAL CORD LOAD IN WIRING CLOSET 2003 American Power Conversion. All rights reserved. No part of this publication may be used, reproduced, photocopied, transmitted, or stored in any retrieval system of any nature, without the written permission of the copyright owner. Rev

16 Arquiteturas para MDF ou Data Centers GOOD BETTER SINGLE CORD LOAD DUAL CORD LOAD Battery Runtime = 1/2 Hr Battery Runtime = 1/2 Hr 4-9s % 6-9s % 480 V UTILITY SERVICE 480 V UTILITY SERVICE GEN SET SWITCHGEAR <600A SWITCHGEAR <600A TO ADDITIONAL FEEDS TO ADDITIONAL FEEDS ATS 40kW Zone PDU / BYPASS 40kW Zone 40kW Zone 60kVA 480V-208/120V Y D PDU / BYPASS 60kVA 480V-208/120V Y D PDU / BYPASS 60kVA 480V-208/120V Y D N+1 Array N+1 Array N+1 Array AUTOMATIC BYPASS AUTOMATIC BYPASS AUTOMATIC BYPASS RPP RPP RPP RPP RPP RPP TO SINGLE CORD LOAD TO DUAL CORD LOAD 2003 American Power Conversion. All rights reserved. No part of this publication may be used, reproduced, photocopied, transmitted, or stored in any retrieval system of any nature, without the written permission of the copyright owner. Rev

17 Arquiteturas para MDF ou Data Centers BEST DUAL CORD LOAD Battery Runtime = 1/2 Hr 7-9s % 480 V UTILITY SERVICE SWITCHGEAR <600A TO ADDITIONAL FEEDS ATS 40kW Zone 40kW Zone PDU / BYPASS PDU / BYPASS 60kVA 480V-208/120V Y D Q001 Q001 N+1 Array N+1 Array AUTOMATIC BYPASS RPP RPP TO DUAL CORD LOAD GEN SET ATS 60kVA 480V-208/120V Y D AUTOMATIC BYPASS RPP RPP

18 Dados Usados na Análise A maior parte dos dados usados para modelar as arquiteturas são de terceiros. Os dados para o ATS em Rack foram baseados nos dados de campo dos produtos APC, que estão no mercado a aproximadamente 5 anos e tem uma base instalada significativa. Nessa análise, os seguintes componentes estão inclusos: 1. Terminações 2. Disjuntores 3. No-Breaks 4. PDU 5. Chave Estática (STS - Static Transfer Switch) 6. ATS em Rack 7. Gerador 8. ATS O PDU é dividido em três subcomponentes básicos: Disjuntor, Transformador abaixador e Terminações. O subpainel é avaliado baseado no disjuntor principal, um disjuntor e terminações todas em série. A tabela A2 inclui os valores e fontes de dados de taxa de falhas 1 1 e taxa de recuperação MTTF MTTR para cada subcomponente, onde MTTF significa Mean Time To Failure (Tempo Médio de Falha) e MTTR significa Mean Time To Recover (Tempo Médio de Recuperação) American Power Conversion. All rights reserved. No part of this publication may be used, reproduced, photocopied, transmitted, or stored in any retrieval system of any nature, without the written permission of the copyright owner. Rev

19 Suposições usadas na analise Como qualquer análise de disponibilidade, as suposições devem ser feitas para criar um modelo válido. Elas estão listadas na Tabela A1. Tabela A1 Suposições para analises Suposição Dados de Confiabilidade Taxa de Falha dos Componentes Equipes de Reparo Operação restante dos componentes do sistema Independência de Falhas Taxa de Falha do Cabeamento Erro Humano Disponibilidade de Energia é a medida chave Sem benefício de isolação de falha Descrição A maior parte dos dados usados para modelar as arquiteturas são de terceiros. Quando nenhum dado estava disponível foram usadas estimativas da indústria. Veja sumário na Tabela A2. Todos os componentes na análise exibem uma taxa de falha constante. Esta é a melhor suposição, visto que o equipamento será usado apenas pelo seu período de vida útil. Se produtos forem usados além do período de sua vida útil, então será necessário embutir nãolinearidade na taxa de falhas. Para n componentes em série, assume-se que estarão disponíveis n técnicos de reparo. Supõe-se que todos os componentes dentro do sistema permanecerão funcionando enquanto os componentes falhos são reparados. Estes modelos assumem a construção das arquiteturas descritas, de acordo com as Melhores Práticas da Indústria. Isso resulta em uma probabilidade muito pequena de falhas comuns e propagação devido à isolação elétrica e física. Os cabos de conexões entre os componentes dentro das arquiteturas não foram incluídos nos cálculos porque o cabeamento tem uma taxa de falha muito baixa para predizer com certeza e relevância estatística. A experiência nos mostra que uma taxa de falhas baixa afeta minimamente a disponibilidade geral. Ainda estão sendo computadas as terminações principais. Paradas devido a erro humano não foram consideradas para essa análise. Embora seja uma causa significativa das paradas de um Data Center, o foco desses modelos é comparar arquiteturas de infraestrutura de energia, e identificar fraquezas físicas nessas arquiteturas. Além disso, existe uma falta de dados relacionando como o erro humano afeta a disponibilidade. Esta análise fornece informações relacionadas à disponibilidade de energia. A disponibilidade do processo comercial será tipicamente menor, pois o retorno de energia não resulta imediatamente em um retorno da disponibilidade comercial. O sistema TI tem um tempo de reinício que adiciona indisponibilidade que não é contado nessa análise. A falha de qualquer carga crítica é considerada uma falha, e o equivalente a falha de todas as cargas de uma vez. Para alguns negócios, a falha de uma única carga tem menor consequência que a falha de todas as cargas críticas. Nessa análise apenas uma carga foi analisada.

20 Tabela A2 Componentes e valores Componente Taxa de Falha Taxa de Recuperaçã o Fonte do Dado Rede 3,887E ,487 EPRI Dados da rede elétrica foram coletados e uma média ponderada de todos os eventos de energia distribuidos foram calculados. Gerador a Diesel 1,0274E-04 0,25641 Automatic Transfer Switch Terminação, 0-600V 9,7949E-06 0, ,4498E-08 0, Terminações 8,6988E-08 0, Terminações 1,1598E-07 0,26316 Disjuntores 3,9954E-07 0,45455 PDU Transformador, Stepdown 7,0776E-07 0,01667 IEEE Gold Book Std , Pág. 406 Pesq. Confiabilidade / Disponibilidade - ASHRAE informativo # 4489 IEEE Gold Book Std , Pág. 41 Valor computado pelo IEEE Gold Book Std , Pág. 41 Valor computado pelo IEEE Gold Book Std , Pág. 41 IEEE Gold Book Std , Pág. 40 MTBF do IEEE Gold Book Std , Pág. 40, MTTR é a média dada pelos Dados do Transformador Marcus e Square D. Chave Estática 4,1600E-06 0,16667 Gordon Associates, Raleigh, NC No-Break Painel trazeiro No-Break com Bypass No-Break em Bypass Chave ATS para Rack 7,0000E-07 0, ,00E-06 3, ,64E-05 3, ,00E-06 3,00000 Estimativa baseada nos dados de campo do Symmetra Taxa de Falha da revista Power Quality, edição Fev/2001, Taxa de Recuperação baseada na suposição de peças mantidas no site. Taxa de Falha da revista Power Quality, edição Fev/2001, a Taxa de Recuperação é baseada na suposição de 4 horas para a chegada do responsável pelo serviço, e 4 horas para reparo do sistema. Dados de campo da Chave Redundante APC Comentárioss Estes dados são altamente dependentes na localização geográfica. Taxa de Falha baseada nas horas de operação. 0,01350 falhas por tentativa pela Tabela 3-4 pág. 44. Contra a corrente do transformador, existe uma terminação por condutor. Como existem 2 jogos de terminações entre componentes, é usado um total de seis terminações. A favor da corrente do transformador, existe uma terminação por condutor mais o neutro. Como existem 2 jogos de terminações entre componentes, é usado um total de oito terminações. Fixo (incluindo o caso Moldado), 0-600ª <100kVA Taxa de Falha inclui controles; Taxa de Recuperação não foi dada pela ASHRAE para esse porte de chave estática. Valor usado: A Esses dados de falha assumem um No-Break modular com bypass. No-Break sem bypass. MTBF de horas sem bypass por MGE Guia de Aplicações dos Sistemas de Energia O MTTF calculado do ATS para rack da APC é de 2 milhões de horas. Um valor conservador de horas foi usado.

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