O fornecimento e a distribuição de energia elétrica dentro dos data centers
Como deve ser o planejamento da capacidade do sistema de fornecimento? O que deve ser feito em relação à disponibilidade do fornecimento da concessionária? Qual deve ser a carga apresentada ao fornecimento da concessionária? Como devem ser selecionados os transformadores? Essas dúvidas estão sendo dirimidas na NBR ISO/IEC 22237-3 de 08/2023 – Tecnologia da Informação — Instalações e infraestruturas de data center – Parte 3: Distribuição de energia.
FONTE: Equipe Target
POSTADO: Eng.Elet. Vanderlei Felisberti
NBR ISO/IEC 22237-3 de 08/2023 – Tecnologia da Informação — Instalações e infraestruturas de data center – Parte 3: Distribuição de energia
A NBR ISO/IEC 22237-3 de 08/2023 – Tecnologia da Informação — Instalações e infraestruturas de data center – Parte 3: Distribuição de energia aborda o fornecimento e a distribuição de energia dentro dos data centers com base nos critérios e classificações de disponibilidade, segurança física e habilitação de eficiência energética no âmbito da NBR ISO/IEC 22237-1. Este documento especifica os requisitos e as recomendações para o fornecimento de energia para data centers; os sistemas de distribuição de energia para todos os equipamentos dentro de data centers; a equipotencialização das infraestruturas de telecomunicações; a proteção contra descargas atmosféricas; os dispositivos para a medição do consumo de energia e das características de qualidade de energia em pontos ao longo do sistema de distribuição de energia e a sua integração nas ferramentas de gestão.
Os requisitos de segurança e compatibilidade eletromagnética (EMC) estão fora do âmbito deste documento e são cobertos por outras normas e regulamentos. No entanto, as informações fornecidas neste documento podem ser úteis para o cumprimento destas normas e regulamentos. A conformidade dos data centers com o presente documento é abordada na Seção 4. A utilização da energia armazenada pelo data center ou de fontes alternativas a serem utilizadas na rede da concessionária não está no âmbito deste documento e é para ser considerada em especificações futuras.
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Como deve ser o planejamento da capacidade do sistema de fornecimento?
O que deve ser feito em relação à disponibilidade do fornecimento da concessionária?
Qual deve ser a carga apresentada ao fornecimento da concessionária?
O acesso irrestrito à informação disponível na internet, demandado pela sociedade, tem levado a um crescimento exponencial do tráfego de informação pela internet e do volume de dados armazenados. Os data centers têm abrigado e dado suporte à tecnologia da informação e aos equipamentos de redes de telecomunicações, processando, armazenando e transportando dados.
Os data centers são necessários tanto aos operadores de redes (provendo os serviços solicitados pelos clientes), quanto pelas corporações nas instalações destes clientes. Os data centers necessitam prover instalações e infraestruturas modulares, escaláveis e flexíveis para acomodar e atender com facilidade e rapidez as mudanças das necessidades do mercado.
Adicionalmente, o consumo de energia dos data centers tem se tornado uma questão crítica, seja sob a ótica ambiental (redução de pegada de carbono), seja sob a ótica econômica (custos de energia) para o operador do data center. A implementação do data center varia em termos de: propósito (corporativo, co-location, co-hosting ou instalações para operador de rede); nível de segurança; tamanho; e padrão construtivo (construções móveis, temporárias ou permanentes). Os serviços em nuvem podem ser fornecidos por todos os tipos de data center mencionados.
A necessidade dos data centers também varia em termos da disponibilidade dos serviços, provisionamento de segurança e objetivos de eficiência energética. Estas necessidades e objetivos influenciam o projeto dos data centers, em termos de construção, distribuição de energia, controle ambiental, cabeamento de telecomunicações e segurança física.
A gestão efetiva e informações operacionais são necessárias para monitorar o alcance de necessidades e objetivos definidos. A série NBR ISO IEC 22237 especifica os requisitos e recomendações para suportar as várias partes envolvidas no projeto, planejamento, aquisições, integração, instalações, operação e manutenção das instalações e infraestruturas dentro dos data centers.
Estas partes incluem: os proprietários, operadores, gestores de instalações, gerentes de TIC, gerentes de projetos e contratantes principais; os consultores, arquitetos, projetistas de edificações e construtores, projetistas de sistemas e instalações, auditores, agentes de comissionamento e inspetores; os fornecedores de equipamentos; e os instaladores e mantenedores. Para que um data center esteja em conformidade com este documento, deve apresentar uma solução de projeto de fornecimento e distribuição de energia que satisfaça tanto os requisitos gerais quanto a classe de disponibilidade; os controles ambientais aplicados aos espaços que acomodam o sistema de fornecimento e distribuição de energia dentro das instalações, e que atendam o data center, devem estar em conformidade com a ISO/IEC 22237-4; deve apresentar uma abordagem à segurança física em relação à solução de fornecimento e distribuição de energia que atenda aos requisitos da norma; deve apresentar uma solução de habilitação de eficiência energética que atenda aos requisitos do nível de granularidade aplicável da norma; o sistema de equipotencialização de telecomunicações, dentro da sala de computador e dos espaços de telecomunicações do data center, deve estar em conformidade com os requisitos de equipotencialização de malha local da ISO/IEC 30129; onde for requerida a proteção contra descargas atmosféricas, ela deve estar em conformidade com a IEC 62305 aplicada com referência à ISO/IEC 30129; o projeto do fornecimento e distribuição em baixa tensão (LV) deve estar em conformidade com a série IEC 60364; e os regulamentos locais, incluindo de segurança, devem ser cumpridos.
A classe de disponibilidade da infraestrutura de distribuição de energia é baseada na classe de disponibilidade requerida do data center. A infraestrutura de fornecimento de energia deve ser da mesma classe de disponibilidade ou superior. A distribuição de energia é um dos aspectos mais importantes da infraestrutura do data center.
Os distúrbios de tensão, corrente e frequência no fornecimento de energia têm um efeito direto na segurança operacional da infraestrutura do data center e na sua disponibilidade. Os elementos funcionais do fornecimento e distribuição de energia para o data center são descritos como: fontes: por exemplo, primárias, secundárias ou adicionais; dispositivos: por exemplo, conjunto de manobra de fornecimento; e caminhos: encaminhamentos, espaços e cabeamento.
As fontes e dispositivos típicos de fornecimento e distribuição de energia dentro dos data centers estão descritos na tabela abaixo. Os requisitos e recomendações para o fornecimento de segurança física aos espaços que acomodam os elementos funcionais são descritos na norma. As implementações não precisam incluir todos os elementos listados na tabela abaixo. Também, os tipos de equipamento que compreendem certos elementos funcionais podem existir tanto nas áreas de fornecimento como na de distribuição.
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Os fornecimentos primário e secundário são normalmente fornecidos por transformador, que podem estar dentro das instalações que contêm o data center (e podem pertencer a concessionária ou ao proprietário das instalações do data center) ou externas e de propriedade da concessionária (e não consideradas como elemento funcional do data center). Um fornecimento adicional é um dos elementos funcionais possíveis para fornecer energia ao data center.
O fornecimento adicional irá prover energia caso os fornecimentos primários e secundários não estejam disponíveis. Portanto, os parâmetros como o dimensionamento, o projeto básico e o conceito geral da disponibilidade de energia precisam ser cuidadosamente planejados. Embora um fornecimento adicional seja normalmente administrado localmente, ele pode ser provido por um fornecimento separado da concessionária, desde que esteja protegido contra falhas nos fornecimentos primários ou secundários. Nestes casos, o conceito de curta interrupção não é aplicável.
Se o fornecimento adicional for um fornecimento administrado localmente, sem conexão com a concessionária, ele dever ser projetado para poder substituir o (s) fornecimento (s) de energia em caso de falhas. O equipamento de distribuição primária pode também conter transformadores.
Os elementos funcionais da distribuição de energia dentro do data center são descritos como: dispositivos: por exemplo, equipamento de distribuição primária, secundária e terciária, UPS; caminhos: encaminhamentos, espaços e cabeamentos que conectam os dispositivos. A energia é distribuída por meio de uma ou mais instâncias de equipamento de distribuição secundária. Esta e as figuras subsequentes adotam uma abordagem de sistema em níveis para a implementação. A entrada para o equipamento de distribuição secundária pode ser de LV e/ou MV.
O equipamento dentro do sistema de distribuição de energia pode também conter transformadores. A energia é fornecida por tomadas na área de distribuição que são categorizadas como: tomadas desprotegidas: adequadas para equipamentos que não são críticos para o funcionamento do data center (por exemplo, alimentação de ferramentas e equipamentos necessários para a manutenção da instalação); tomadas protegidas: destinadas para equipamentos que são críticos para o funcionamento do data center (por exemplo, equipamentos de tecnologia de informação e de rede de telecomunicações, certos elementos dos sistemas de controle ambiental e de segurança) e que não podem tolerar falhas de fornecimento, servidas por soluções que incluem os sistemas de energia ininterrupta (UPS) instalados como parte do sistema de distribuição; tomadas protegidas localmente: propostas para equipamentos (por exemplo, luminárias de emergência), servidos por soluções que incluem UPS ou baterias locais instaladas próximas ou nas tomadas; tomadas de curta interrupção (disponíveis quando o fornecimento primário e/ou secundário é ampliado com um fornecimento adicional) destinadas para equipamento (por exemplo, equipamento de controle ambiental e certos sistemas de iluminação) que é crítico para a funcionalidade do data center, mas que podem tolerar uma falha de fornecimento durante um período predeterminado antes do fornecimento adicional (por exemplo, gerador) ser colocado em serviço.
A saída do equipamento de distribuição secundária é normalmente LV. O equipamento de distribuição secundária adicional é normalmente instalado onde há necessidade de alterar a capacidade atual do cabeamento de fornecimento de energia. Nos data centers pequenos, o data center pode conter apenas os elementos funcionais dentro da área de distribuição (o equipamento de distribuição primária encontra-se em outro local das instalações e serve a distribuição de energia no restante das instalações).
Em grandes data centers, o equipamento de distribuição primária pode ser dedicado às demandas do próprio data center. Os data centers compactos podem incluir um único gabinete contendo no próprio gabinete o equipamento de distribuição, fornecendo energia protegida para processamento, armazenamento e transporte de dados.
Nesses casos, a funcionalidade do equipamento de distribuição secundária é fornecida por equipamento de distribuição próprio para rack. Não é necessário fornecer quaisquer tomadas desprotegidas ou de curta interrupção dentro do gabinete. Nos data centers pequenos que compreendem um número limitado de gabinetes, quadros ou racks, o equipamento UPS pode ser instalado imediatamente adjacente ou dentro da área de distribuição terciária.