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1 Alcatel 1000 S12 Pratica de Equipamento Hardware System Description Hardware Equipment Practice AAAG TR Ed. 01

3 All rights reserved. Passing on and copying of this Contents 1 Introdução Requisitos Ambientais Requisitos da Central Bastidores Geral Composição do Bastidor Armação do Bastidor Sub-Bastidores Unidade de Topo do Bastidor Portas Coberturas do Topo Grade de Cobertura Painéis de Fechamento de Fila Placas de Circuito Impresso Montagens de Painel Traseiro Energia Resfriamento Geral Resfriamento Forçado Resfriamento por Convecção Canalização de Cabos Cabeação Entre Bastidores Cabeação entre Filas Compatibilidade Eletromagnética (EMC) Abbreviations Figures Figure 1 Estrutura de Bastidor Típica e Arranjo de Fila Figure 2 As Partes Individuais do Bastidor Padrão Figure 3 Construção mecânica do sub-bastidor com três quadros AAAG TR Ed / 12

5 All rights reserved. Passing on and copying of this 1 Introdução A prática de equipamento define o empacotamento do equipamento eletrônico que compõe uma central. A prática de equipamento das centrais Alcatel 1000 S12 permite instalação rápida, simplifica ampliações, e permite acesso fácil para manutenção. Várias configurações de instalação de bastidor estão disponíveis para adequação ao ambiente da central. Sob condições normais os gabinetes (bastidores com portas) são instalados lado a lado, formando uma fila, e permitindo acesso fácil pela frente e pelos fundos. Os feixes de cabos das conexões entre bastidores podem ser passados através de dutos metálicos, no topo, ou sob um piso elevado (piso falso), o que for aplicável. São providos conectores especícos em cada extremos dos cabos, os quais são pré-testados em fábrica, permitindo conexão e desconexão rápida e livre de erros. 2 Requisitos Ambientais Esta cláusula especifica brevemente as condições ambientais principais para operação em recinto fechado de todo equipamento Alcatel 1000 S12. Informação mais detalhada sobre todos os aspectos da operação do sistema, empacotamento, transporte, armazenamento, desligamento, e operação de desempenho reduzido é descrita em um manual separado. Geral O equipamento deve ser instalado em edifício construído de material que assegure condições ambientais internas de temperatura e umidade relativa independentes dos extremos climáticos normalmente experimentado no ambiente externo do local da instalação. Para que as condições especificadas serem adequadas, pode ser necessário ou até mesmo essencial instalar equipamento de condicionamento de ar. O tamanho do edifício requerido para a instalação dependen do porte da instalação em um local particular. Porém, o edifício precisa ter um pé direito livre (altura de teto mínima) de 2.7 m, e devendo suportar carga no piso superior a 300 kg por bastidor completamente equipada, incluindo cabos. Temperatura e Umidade Para altitudes entre nível de mar e 500m, a temperatura ideal fica entre +10C e +30C dentro de uma faixa de umidade relativa de entre 20% e 80%. São permitidas excursões fora dos limites citados acima, contanto eles sejam de duração limitada. Nas centrais assistidas, ou durante períodos de manutenção, a umidade relativa deve ser de pelo menos 20% para evitar problemas eletrostáticos que poderiam ser problemáticos ao pessoal e causar dano ao equipamento. Pressão Atmosférica Para operação normal do equipamento a pressão atmosférica deve estar entre 65 kpa e 120 kpa. A uma altitude de m, a pressão corresponde a aproximadamente 65,7 kpa. Extremos de baixa pressão não devem coincidir com limites superiores de temperatura. Radiação Solar O equipamento instalado não deve ser exposto à radiação solar direta. Areia de e/ou Pó O equipamento irá operar normalmente na presença de particulas sólidas, não condutivas, não ferromagnéticas e não corrosivas dos seguintes tamanhos e concentrações máximas. Diâmetro máximo (micrômetros) Iluminação Concentração (milhões de partículas por metro cúbico) Todos os sinais óticos, visores, e etiquetas pertinentes à operação do equipamento devem ser visíveis a uma intensidade de luz do ambiente de 800 lux. Substâncias Quimicamente Ativas Os efeitos de poluentes, como por exemplo, dióxido de enxofre, amônia, ozônio, no desempenho de longo termo de componentes foi considerado no projeto do equipamento Alcatel 1000 S12 (foram seguidas recomendações IEC). Vibração e Choque É esperado que uma central Alcatel 1000 S12 seja instalada em um edifício normal de central tendo um AAAG TR Ed / 12

6 baixo nível de vibração. Para permitir a manipulação de instalação, ampliação de equipamento, e manutenção do edificio da central, o equipamento foi projetado para suportar níveis aceitáveis de choque e vibração. 3 Requisitos da Central As instalações da central normalmente consistem de vários bastidores equipados dispostos em filas. Afigure 1 mostra uma disposição típica de filas de central. A expansão de uma central existente é facilitada pelo projeto modular do bastidor. Quando requerido, uma central pode ser ampliada pela adição de sub-bastidores ou bastidores extras, com os módulos de hardware/software associados. A prática de equipamento foi concebida e desenvolvida de modo que sejam satisfeitos requisitos de Compatibilidade Eletromagnética (EMC) (Electromagnetic Compatibility). 4.2 Composição do Bastidor All rights reserved. Passing on and copying of this 4 Bastidores 4.1 Geral Um bastidor, ou mais tipicamente, um gabinete (um bastidor com portas) é projetado basicamente para conter sub-bastidores, que por sua vez divide-se em quadros, que funcionam como gavetas ou bandejas onde são inseridos as Placas de Circuito Impresso (PBA) e os conversores para suprimento de energia elétrica. O bastidor é projetado para ser transportado completamente equipado e já testado, de forma que na ocasião da instalação os testes de aceitação sejam mantidos em um mínimo. Um bastidor com portas (gabinete) consiste nas seguintes partes principais, como mostrado nas Figuras 1 e 2: uma armação (quadro) rígido de aço soldado dois sub-bastidores de quadro tríplo (preferível) ou até seis sub-bastidores de quadro único uma unidade de topo de bastidor quatro portas, duas à frente e duas à retaguarda duas coberturas de topo de bastidor, dianteira e traseira uma grade de cobertura uma montagem de painel de fachamento de fila um dispersor de ar (opcional). Bastidor Quadro Placa de Circuito Impresso Fila de Bastidores Figure 1 Estrutura de Bastidor Típica e Arranjo de Fila 6 / AAAG TR Ed. 01

7 All rights reserved. Passing on and copying of this Cobertura de Topo Traseira Traseira Grade de Ventilação da Cobertura Cobertura de Topo Dianteira Unidade de Topo do Bastidor Sub-bastidor com três quadros, montagem do painel traseiro e placas de circuito impresso Portas da frente Dispersores de ar (quando empregado) Painel de acabamento da fila de bastidores (não é parte do bastidor) Armação (quadro) do Bastidor Placa inferior com grade de ventilação Frente Figure 2 As Partes Individuais do Bastidor Padrão 4.3 Armação do Bastidor A armação de bastidor tem altura de 2100 mm, largura de 900 mm, e 450 mm (ou 520 mm) de profundidade. É feita de perfis de aço soldados, com seções quadradas, veja a Figura 2. A armação pode conter dois sub-bastidores, com três quadros para placas, cada, ou até seis sub-bastidores de quadro único, além de uma unidade de topo de bastidor. A unidade de topo de bastidor pode alojar filtros, interruptores de circuito, lâmpadas de alarme (opcional), conexões de distribuição de energia, etc. Um dispersor de ar pode ser colocado na posição central, entre os sub-bastidores, para melhor resfriamento quando usada venti AAAG TR Ed / 12

8 lação por convecção. Os sub-bastidores, o dispersor de ar, e a unidade de topo de bastidor, são fixados às colunas do bastidor pela frente. Durante a instalação podem ser usados parafusos removíveis com argolas, no topo da armação, para ajuda à elevação, bem como placas de nivelamento com parafusos ajustáveis na base do bastidor. As dimensões das colunas da armação permitem passar um cabo horizontal, sem restrições, na traseira de um bastidor com as portas traseiras fechadas. Note 4.4 Sub-Bastidores Sub-bastidores de três quadros (gavetas) são preferíveis, mas podem ser providos sub-bastidores de quadro único. O sub-bastidor de três quadros tem 874 mm de largura, 274 mm profundidade, e 761 mm de altura. A largura e profundidade de ambos os tipos de sub-bastidor são iguais, mas a altura do tipo com quadro único é só 253 mm. Unicamente o tipo com três quadros é descrito no texto seguinte. A estrutura do sub-bastidor compreende duas placas laterais de alumínio e doze trilhos horizontais de alumínio, unidos para formar uma caixa com três níveis de quadros (gavetas). A orientação e apoio para até 3 x 32 placas é provida através de trilhos guias de plástico moldado, colocadas no topo e na base de cada quadro (gaveta) do sub-bastidor, veja Figura 3. Aberturas de ventilação entre os trilhos guias, como mostrado na Figura 3, permitem ao ar fluir entre as placas, como também ocorre no espaço à frente e atrás do sub-bastidor. Isto assegura resfriamento suficiente ao longo dos sub-bastidores. As posições das placas em todos os quadros são padronizadas com espaçamento de 25.4 mm e todas as placas são alinhadas verticalmente em um bastidor. Este alinhamento provê passagens livres pelas quais o ar pode passar, levando o calor dissipado pelos componentes nas placas. Fitas metálicas perfuradas enfiadas nos trilhos horizontais traseiros do sub-bastidor permiem fixar parafusos para montagem dos paineis traseiros. Cada sub-bastidor é fixado à coluna vertical do bastidor por meio de seis parafusos e uma flange (aba) em cada lado da unidade. As flanges e parafusos associados foram projetados para permitir que o sub-bastidor, completamente montado e equipado com todas as placas, seja transportado em seu bastidor, sem qualquer dano. 4.5 Unidade de Topo do Bastidor A unidade de topo do bastidor é um chassi de alumínio com perfil baixo, localizado imediatamente acima do sub-bastidor superior, e aparafusado às colunas da armação do bastidor. A unidade de topo de bastidor aloja os seguintes serviços de bastidor: componentes de distribuição de energia interruptores dos circuito de conversores (disjuntores, opcionalmente com contatos de alarme) cabeamento de energia indireto. Blocos de terminal são instalados na unidade de topo de bastidor em uma configuração que obedece padrões DIN alemães (Norma da Indústria Alemã, DIN) (Deutsche Industrie-Norm). Conexões aos blocos de terminal são alimentadas por meio de fitas metálicas ligando terminais parafusados, que são usadas para fazer as conexões da unidade com o bastidor. Todas as entradas e saídas para suprimento de energia, aterramento, e sinalização, são identificadas e numeradas. Conectores de entrada e saída para sinalização são providos na traseira da unidade de topo de bastidor. 4.6 Portas Quatro portas de aço, duas dianterias e duas traseiras, permitem acesso fácil ao interior do gabinete. As portas podem ser trancáveis, opcionalmente. As portas podem ser feitas em folha de aço sólido ou completamente perfurado em áreas intervaladas. Portas sólidas são providas em gabinetes que usam resfriamento forçado, i.e., fluxos de ar de resfriamento através de furos no piso elevado (piso falso). Portas perfuradas são providas em gabinetes usando resfriamento por convecção. As portas são fixadas por pinos nas armações do topo e da base do bastidor, e são mantidas fechadas por trancas magnéticas montadas nas partes de cima e de baixo da armação do bastidor. Cada porta, como mostrado na Figura 1 pode girar 180 graus e pode ser removida desenganchando-se as trancas do pino do topo e erguendo-se livremente. All rights reserved. Passing on and copying of this 8 / AAAG TR Ed. 01

9 All rights reserved. Passing on and copying of this 4.7 Coberturas do Topo A frente de cada bastidor é encaixada no topo com uma cobertura como mostrado na Figura 2, que transporta o logotipo/nome do fabricante, identificação do bastidor, e opcionalmente uma lâmpada de indicação de alarme. A cobertura traseira do topo do bastidor leva apenas o logotipo/nome do fabricante. Trilhos guias superiores 4.8 Grade de Cobertura A cobertura de grade perfurada é encaixada às coberturas do topo do bastidor, como mostrado na Figura 2, e permite ventilação adequada enquanto mantém a integridade da gaiola de Faraday para EMC. Painel traseiro montado Fita metálica perfurada enfiada no trilho (apenas nos trilhos traseiros) Placa de aluminio lateral Trilhos guias inferiores Placa de Circuito Impresso Espaços de ventilação Trilho guia Paineis frontais das placas Figure 3 Construção mecânica do sub-bastidor com três quadros 4.9 Painéis de Fechamento de Fila As filas são formadas aparfusando-se lado a lado os bastidores, provendo assim uma estrutura rígida. Os extremos de uma fila de bastidores, ou as laterais de um bastidor isolado, recebem acabamento lateral com painéis para fechamento de fila. Estes paineis de fechamento de fila são feitos de folha de aço dobrada, e podem ser removidos facilmente do bastidor, para permitir ampliações. Um painel de fechamento de fila pode opcionalmente alojar um máximo de três lâmpadas de alarme de cabeceira que, quando acesas, indicam a ocorrência de uma condição de alarme naquela fila. Adicionalmente, os painéis de fechamento de fila levam o logotipo/nome do fabricante e uma indicação do número da fila AAAG TR Ed / 12

10 5 Placas de Circuito Impresso As placas de circuito impresso usadas nos quadros de sub-bastidores tem 221 mm de profundidade e altura de 254 mm, nominalmente. São usadas placas de duas faces de circuito impresso, bem como placas multicamadas, cuja espessura é sempre de 1.6 mm. As placas são manufaturadas com estrutura de resina epoxy reforçada por fibra de vidro. Cada placa é dotada de um painel frontal na extremidade que se ajusta ao batente do quadro, o qual também oferece suporte para etiqueta de identificação, e alojamento para Diodos Emissor de Luz (LEDs) (Light Emitting Diodes) e interruptores, se providos. Duas trancas de botão giratório são providas em cada painel frontal, para fixar a placa nos trilhos da frente do sub-bastidor, como mostrado na Figura 3. 6 Montagens de Painel Traseiro Um painel traseiro, específico de cada módulo funcional que pode equipar um quadro (gaveta) de sub-bastidor, é projetado para prover as interligações das placas do módulo, bem como todas as conexões externas requeridas pelas funcionalidades atribuídas ao módulo, e respectivas placas de circuito impresso. Os paineis traseiros são fornecidos completos, equipados com blocos de pinos revestidos de ouro, nos lados interno e externo, com a pinagem estritamente necessária às conexões com as placas (internamente) e com os conectores fêmeos nas extremidades dos cabos dos circuitos associados (externamente). Um painel traseiro pode ter circuito impresso de dupla face, ou multicamadas, dependendo da densidade das interconexões requeridas. Os conectores são dispostos verticalmente, distribuídos em posições horizontais a intervalos padronizadas, cada vertical comportando até dois blocos de 2 x 32 pinos, ou 3 x 32 pinos. As placas e conversores de energia DC/DC em um quadro são interconectados com os seguintes métodos: unidades dentro de um módulo são interconectadas via condutores impressos (trilhas) no painel traseiro comum; com unidades no mesmo bastidor, via cabos e fios discretos terminados por conectores, fornecidos pela fábrica já colocados nos blocos de pinos externos dos respectivos paineis traseiros. unidades em módulos de bastidores diferentes são enlaçadas através de cabos padronizados, fornecidos com conectores apropriados (fêmeos) nos extremos, para conexão aos blocos de pinos dos paineis traseiros. a energia é alimentada de conversores DC/DC usando trilhas de energia de baixa-impedância nos paineis traseiros, para as placas do módulo, e também via cabos de baixa impedância com conectores especiais, para alimentar placas em outros módulos. Os condutores impressos (trilhas) dos paineis traseiros foram projetados com impedância dimensionada para não causar perdas ou reflexões nas conexões críticas de sinal de alta velocidade. Um painel traseiro de módulo tem altura padrão de mm e uma espessura nominal de 3.2 mm, incluindo suas lâminas de cobre. 7 Energia A planta de energia da central, que inclui baterias de reserva padrão para suprimento de emergência, recebe sua energia da rede comercial normal. A energia de bateria da central, Corrente Contínua (DC) (Direct Current) em -48 ou -60 volts, é levada em barramentos a cada bastidor na central. A energia recebida de dois circuitos independentes é distribuída dentro de um bastidor para os consumidores localizados nos quadros (bandejas). Os consumidores principais são os conversores DC/DC, alimentados pela bateria da central e que convertem a tensão da bateria para as baixas tensões DC requeridas pelos circuitos semicondutores nas placas. Cada montagem de conversor DC/DC ocupa de um até três espaços de placas em um quadro. Para dissipação de calor ótima, as aletas de resfriamento dos componentes de potência estão no painel frontal dos conversores DC/DC. Todos os interruptores e indicadores associados com um conversor DC/DC também são localizados nesse painel frontal. Se um conversor tem que prover energia para consumidores dispostos em mais de um quadro do bastidor, All rights reserved. Passing on and copying of this 10 / AAAG TR Ed. 01

11 All rights reserved. Passing on and copying of this a energia é conduzida aos outros quadros do bastidor através de seu painel traseiro, e por cabos e conectores apropriados. 8 Resfriamento 8.1 Geral O equipamento Alcatel 1000 S12 é projetado de forma que o calor gerado por componentes elétricos dentro do equipamento seja dissipado para o ambiente da central através de todo o bastidor. Uma central usa, para resfriamento dos componentes dentro de seus bastidores: ventilação por convecção ou forçada. 8.2 Resfriamento Forçado No resfriamento forçado, o ar frio é insuflado e flui por perfurações, vindo do piso elevado (piso falso) debaixo dos bastidores, saindo no topo dos bastidores através da cobertura de grade perfurada. Portas de aço sólidas (sem ventilação) são usadas neste tipo de bastidor. A vantagem principal do resfriamento forçado é que um volume muito maior de ar é provido para dissipação mais efetiva. O resfriamento forçado é normalmente necessário em situações onde a temperatura especificada para um bastidor, ou para a sala, estiver sujeita a ser excedida. Onde é usado resfriamento forçado, com bastidores montados sobre piso elevado, podem ser obtida dissipações de calor de até watts por bastidor. do bastidor onde escapa pelas perfurações da porta. A dissipação de calor maxima realizável é de watts por bastidor. 9 Canalização de Cabos A canalização, i. e., a distribuição e/ou encaminhamento dos diversos cabos e feixes de cabos, entre bastidores de uma fila e entre as filas, é estruturada conforme descrito nas sub-cláusulas seguintes. 9.1 Cabeação Entre Bastidores Os feixes de cabos blindados, isto é, acondicionados conforme requisitos de EMC, percorrem as filas de bastidores passando através de um duto no topo de cada bastidor ou são acomodados debaixo do piso elevado. O duto para cabos é formado por seções de aço interconectadas, formando um condutor metálico contínuo, e passando pelo topo dos bastidores ao longo do comprimento da fila. 9.2 Cabeação entre Filas Os feixes de cabos blindados, isto é, acondicionados conforme requisitos de EMC, percorrem a distância entre as filas de bastidores passando sobre os corredores através de dutos. A canalização emprega tipos de montagens apropriados ao porte da aplicação, i. e., há uma montagem de canalização de grande porte, e outra de pequeno porte. Cada tipo de duto de canalização tem sua própria cobertura individual. Os dutos são feitos de folha de metal e montados onde for necessário, no topo dos bastidores. 8.3 Resfriamento por Convecção No resfriamento por convecção, um dispersor de ar é usado para direcionar o fluxo de ar e deve ser encaixado no bastidor. Este dispersor de ar é dimensionalmente semelhante ao usado por um único sub-bastidor, e fica localizado no nível 5, que é a posição de quadro central de cada bastidor. O dispersor ajuda a prover um gradiente de temperatura uniforme ao longo do bastidor, como também provê isolamento térmico entre quadros situados acima e abaixo dele. O ar morno ascendente é desviado para a parte traseira 10 Compatibilidade Eletromagnética (EMC) Parâmetros de EMC foram estabelecidos para a operação normal do equipamento Alcatel 1000 S12. Estes parâmetros incluem limites para: emissão conduzida metalicamente (banda larga e banda estreita) emissão irradiada emissão de transientes de comutação descarga eletrostática AAAG TR Ed / 12

12 11 Abbreviations DC DIN EMC LED PBA Corrente Contínua Deutsche Industrie-Norm Compatibilidade Eletromagnética Light Emitting Diode Placas de Circuito Impresso All rights reserved. Passing on and copying of this 12 / AAAG TR Ed. 01