Energia e Refrigeração para Aplicações VoIP e Telefonia IP

Informativo #69

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.

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

Camada deAcesso

Camada deDistribuição

MDF SwitchPrincipal

ServidoresData Center

Canal de Dados / Voz / Vídeo

IDF

Localização Física Camadas de Rede

Desktop Telefones IP

Camada deAcesso

Camada deDistribuição

MDF SwitchPrincipal

ServidoresData Center

Canal de Dados / Voz / Vídeo

IDF

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).

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 EnergiaExterna

Sistema telefônicode Rede

Switches de Rede

No-Break

Painel de Cabos

Fonte de EnergiaExterna

Sistema telefônicode Rede

Switches de Rede

No-Break

IDFRack de Telecom

IDFRack 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 4.000 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 4.000 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.

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-UPS (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-UPS 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

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 http://www.apcc.com/template/size/apc/. 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 1.800 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 Subtotal da Dissip. de Saída

Switches sem energia In-Line, outros equip. de TI (exceto unidades de energia externas)

Soma da energia de entrada em Watts

Mesma que o total da carga de energia de TI em watts

_____________ Watts

Switch com capacidade de energia in-line

Energia de entrada em Watts 0.6 x energia de entrada

_____________ Watts

Unidades de energia externas Energia de entrada em Watts 0.4 x energia de entrada

_____________ Watts

Iluminação Energia de entrada da iluminação permanente ligada em Watts

Taxa de energia _____________ Watts

No-Break Taxa de energia no No-Break (não a carga) em Watts

0.09 x taxa de energia do No-Break

_____________ Watts

Total Subtotais acima Soma dos subtotais acima

_____________ Watts

Uma vez que a energia dissipada na sala de telecom seja calculada, siga o guia descrito na Tabela 2.

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

A condução pelas paredes e a infiltração de ar será suficiente

Nenhuma

< 100 W O prédio possui um espaço hostil, sem sistema de ar condicionado.

O ar de fora da sala não pode ser considerado seguro para uso devido à temperatura ou contaminação

Instale um condicionador de ar de precisão na sala e próximo aos equipamentos.

100 – 500W Existe sistema de ar condicionado no forro falso (aéreo). O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado

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.

Coloque uma grelha de retorno para exaustão no teto da sala e uma grelha na parte inferior da porta da sala

100 – 500W Rack sem acesso a qualquer sistema HVAC O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado.

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.

Coloque uma grelha de retorno para exaustão no topo e uma grelha para entrada de ar na parte inferior da porta da sala.

500 – 1000W Existe sistema de ar condicionado no forro falso (aéreo). O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado

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.

Coloque uma grelha com ventilação forçada para o retorno de exaustão no topo e uma abertura na parte inferior da porta da sala.

500 – 1000W Rack sem acesso a qualquer sistema HVAC O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado.

O ar será suficiente se drenado continuamente para a sala, porém não há como captar o ar.

Coloque uma grelha com ventilação forçada para o retorno de exaustão no topo e uma abertura na parte inferior da porta da sala.

> 1000W Existe sistema de ar condicionado no forro falso (aéreo) e está acessível. O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado

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.

Coloque os equipamentos em um rack fechado com sistema de exaustão de ar quente e uma abertura na parte inferior da porta da sala.

> 1000W Sem acesso a qualquer sistema de ar condicionado. O prédio possui um ambiente uniformemmente condicionado

O movimento do ar através da porta não é suficiente, É necessário resfriamento local da exaustão de ar quente dos equipamentos.

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.

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

Energia

Dados

IDF

Painel de entrada da energia

Condicionamento de Ar

No-Break Redundante N+1

MDFEnergia

Dados

IDF

Painel de entrada da energia

Condicionamento de Ar

No-Break Redundante N+1

MDF

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”.

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”.

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

Servidores

Servidores de Mensagem

Unidades de Distribuição de Energia

No-Break com Redundância N+1

Condicionamentode Ar

Servidores

Servidores de Mensagem

Unidades de Distribuição de Energia

No-Break com Redundância N+1

Condicionamentode Ar

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.

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".

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 UPS on System Availability"

4. Informativo APC #43: "Dynamic Power Variations in Data Centers and Network Rooms"

5. Informativo APC #01: "The Different Types of UPS 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

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.

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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

MTTF

1 e taxa de recuperação

MTTR

1 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).

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. www.apc.com Rev 2003-0 18

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 Descrição Dados de Confiabilidade 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. Taxa de Falha dos Componentes

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 não-linearidade na taxa de falhas.�

Equipes de Reparo Para “n” componentes em série, assume-se que estarão disponíveis “n” técnicos de reparo.� Operação restante dos componentes do sistema

Supõe-se que todos os componentes dentro do sistema permanecerão funcionando enquanto os componentes falhos são reparados. �

Independência de Falhas 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.

Taxa de Falha do Cabeamento

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.

Erro Humano 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.

Disponibilidade de Energia é a medida chave

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.

Sem benefício de isolação de falha

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.

Tabela A2 – Componentes e valores

Componente Taxa de Falha

Taxa de Recuperaçã

o

Fonte do Dado Comentárioss

Rede 3,887E-003 30,487 EPRI – Dados da rede elétrica foram coletados e uma média ponderada de todos os eventos de energia distribuidos foram calculados.

Estes dados são altamente dependentes na localização geográfica.

Gerador a Diesel 1,0274E-04 0,25641 IEEE Gold Book Std 493-1997, Pág. 406

Taxa de Falha baseada nas horas de operação. 0,01350 falhas por tentativa pela Tabela 3-4 pág. 44.

Automatic Transfer Switch 9,7949E-06 0,17422 Pesq. Confiabilidade / Disponibilidade

- ASHRAE informativo # 4489

Terminação, 0-600V 1,4498E-08 0,26316 IEEE Gold Book Std 493-1997, Pág.

41

6 Terminações 8,6988E-08 0,26316 Valor computado pelo IEEE Gold Book Std 493-1997, Pág. 41

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.

8 Terminações 1,1598E-07 0,26316 Valor computado pelo IEEE Gold Book Std 493-1997, Pág. 41

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.

Disjuntores 3,9954E-07 0,45455 IEEE Gold Book Std 493-1997, Pág. 40

Fixo (incluindo o caso Moldado), 0-600ª

PDU Transformador, Stepdown

7,0776E-07 0,01667

MTBF do IEEE Gold Book Std 493-1997, Pág. 40, MTTR é a média dada pelos Dados do Transformador Marcus e Square D.

<100kVA

Chave Estática 4,1600E-06 0,16667 Gordon Associates, Raleigh, NC

Taxa de Falha inclui controles; Taxa de Recuperação não foi dada pela ASHRAE para esse porte de chave estática. Valor usado: 600-1000A

No-Break – Painel trazeiro 7,0000E-07 0,25000 Estimativa baseada nos dados de

campo do Symmetra

No-Break com Bypass 4,00E-06 3,00000

Taxa de Falha da revista Power Quality, edição Fev/2001, Taxa de Recuperação baseada na suposição de peças mantidas no site.

Esses dados de falha assumem um No-Break modular com bypass.

No-Break em Bypass 3,64E-05 3,00000

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.

No-Break sem bypass. MTBF de 27.440 horas sem bypass por MGE “Guia de Aplicações dos Sistemas de Energia”

Chave ATS para Rack 2,00E-06 3,00000 Dados de campo da Chave

Redundante APC

O MTTF calculado do ATS para rack da APC é de 2 milhões de horas. Um valor conservador de 500.000 horas foi usado.

Modelos State Space

Seis modelos state space foram usados para representar os vários estados nos quais as seis arquiteturas

podem existir. Além dos dados de confiabilidade, outras variáveis foram definidas para uso dentro dos seis

modelos state space (Tabela A3).

Tabela A3 – Variáveis do modelo State space

Variável Valor Fonte do Dado Comentários PbypassFailSwitch 0.001 Média da Indústria Probabilidade de falha no bypass para

chavear com sucesso para a rede no caso de falha do No-Break.

Pbatfailed 0.001 Gordon Associates - Raleigh, NC

Probabilidade da carga do No-Break cair durante o chaveamento para a bateria. Inclui controles.

Pbatfailed No-Break Redundante

0.000001 O quadrado do valor acima

Assume que ambos sistemas de bateria do No-Break são completamente independentes.

Tbat 1 ou ½ hora Autonomia dependendo do cenário. Pgenfail_start 0.0135 IEEE Gold Book Std 493-

1997, Pagina 44 Probabilidade de falha no gerador ao iniciar. A Taxa de Falha é baseada nas horas de operação. 0,01350 falhas por tentativa de início através da Tabela 3-4 página 44. Esta probabilidade conta por ATS também.

Pgenfail_start No-Break Redundante

0.00911 50 x o quadrado do valor acima

Pgenfailed foi reduzido por um fator de 59 para contar as causas de falha comuns entre geradores redundantes.

Tgen_start 0.05278 Média da Indústria Tempo para o gerador iniciar depois de um blackout. Equacionado para 190 segundos.