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Edição 98 – Março de 2014
Por Bruno Moreira
Instalações com cargas de missão crítica demandam tratamento especial para garantir o fornecimento ininterrupto de eletricidade e, assim, garantir o perfeito funcionamento de equipamentos e serviços, muitas vezes, vitais
Imaginemos que, em época de Natal, pessoas frenéticas caminhando por centros comerciais em busca de presentes para amigos, familiares, colegas de trabalho. Um intenso fluxo de compras. Consumidores pagando com dinheiro, cartão de débito e, obviamente, cartão de crédito, opção mais cômoda. Milhares de pessoas querendo pagar suas aquisições com uma determinada bandeira. Querendo, mas não conseguindo. Uma, duas, três tentativas e nada. O sistema está fora do ar.
Qual não seria o prejuízo financeiro e de imagem desta operadora de cartão de crédito caso isso ocorresse? Alguns clientes simplesmente desistiriam da compra. Outros pagariam de outra forma, utilizando, inclusive, uma bandeira concorrente. A maioria, provavelmente, ficaria receosa em utilizar esta bandeira de novo, temendo que na hora de finalizar a compra ela os deixasse na mão novamente.
Contudo, o que os clientes não saberiam – e talvez isso pouco importe para eles – é que esta falha no sistema, que impossibilitou a compra, foi causada por uma simples e rápida queda no fornecimento de energia elétrica que alimentava o data center da operadora do cartão. Poucos segundos. O suficiente para prejudicar o perfeito funcionamento do sistema de informações da companhia por horas.
Data centers são classificados pelos profissionais da área de engenharia elétrica como instalação de missão crítica. Conforme explica o engenheiro eletricista, diretor da Ação Engenharia, José Starosta, o que define uma instalação deste tipo é a operação realizada no local. Elas são consideradas de missão crítica porque, caso a atividade realizada lá seja interrompida, podem causar diversos danos, entre os quais, financeiros, de imagem, de negócios, e até de vida.
Conforme Starosta, uma abordagem clássica do tema consideraria apenas atividades e data centers como de missão crítica. Contudo, levando em conta os critérios estabelecidos no parágrafo anterior, diversas outras instalações também se enquadram nessa definição. Entre elas estão hospitais; instalações de defesa e militares; indústrias de semicondutores, químicas e farmacêuticas, e petroquímicas; instalações associadas à infraestrutura de cidades como sistemas de energia e telecomunicações e saneamento; e transporte urbano e trens.
Uma interrupção das operações de uma empresa de cartão de crédito pode acarretar em prejuízo financeiro e de imagem, mas uma falha no controle de semáforos, por exemplo, pode gerar acidentes de trânsito; uma queda de energia em instalações hospitalares pode significar a morte de um paciente; e uma falha relacionada ao sistema de tráfego aéreo pode ser o causador de uma tragédia.
Infraestrutura da instalação de missão crítica
Como disse o diretor da Ação Engenharia, o que define uma instalação de missão crítica é a operação desenvolvida na edificação. É ela que irá pautar quais serão as soluções de infraestrutura necessárias a fim de que a instalação elétrica em carga de missão crítica se torne menos vulnerável a uma possível falha elétrica, seja no que diz respeito à fonte de alimentação de energia ou a algum outro componente da instalação.
Conforme o engenheiro eletricista e titular da Engenharia Gerencial SS Ltda., José Luiz De Martini, o rigor de cada projeto de instalação em carga de missão crítica irá depender dos riscos envolvidos caso as atividades desenvolvidas em determinada edificação deixem de ser realizadas. Contudo, os componentes básicos em uma instalação deste tipo são dois: o UPS e os grupos geradores. O primeiro funcionando como uma fonte instantânea de energia para suprir momentaneamente a falta de energia vinda da concessionária até a entrada do segundo, que poderá sustentar o fornecimento de energia por mais tempo.
Didaticamente, o engenheiro eletricista, diretor comercial da HDS Sistemas, Luis Tossi, explica que o UPS é como uma caixa preta, que recebe energia da concessionária, trata-a, armazena-a, e alimenta os equipamentos quando a energia elétrica vinda da rede falta. “Além de armazenar, eu forneço uma energia com mais qualidade pelo UPS”, diz o engenheiro, destacando que, quanto mais crítico for a atividade desenvolvida pela instalação, mais qualidade deve ter a energia de saída do UPS.
Conforme Tossi, um UPS tem autonomia para alimentar os equipamentos da instalação por cerca de 10 minutos, dependendo obviamente do tamanho das baterias, isto porque, quanto maior forem elas forem, maior será o armazenamento e consequentemente maior será o tempo em que o UPS conseguirá suprir a falta de energia vinda da rede. De qualquer forma, trata-se de tempo mais do que suficiente para o gerador elétrico entrar em ação.
No que diz respeito aos geradores, comumente, eles são alimentados por combustíveis fósseis, como o óleo diesel e o gás natural, por exemplo. Neste sentido, apresentam um tempo de funcionamento muito maior que o UPS, podendo trabalhar durante horas ininterruptamente, ou até dias.
Segundo o diretor técnico da Apogee Consultora, o especialista em processamento de dados, Marcelo Barboza, dependendo da importância do site onde está localizado, o gerador tende a possuir mais autonomia. “Em sites de bancos, os geradores podem ter autonomia de três a quatro dias no mínimo”, explica o diretor, destacando que ser for necessário mais tempo, a empresa pode contratar uma distribuidora de combustível a fim de reabastecer o equipamento.
Ainda falando sobre geradores de energia elétrica, Barboza explica que o uso do equipamento não está ligado necessariamente à falta de energia vinda da rede elétrica. Conforme o especialista em processamento de dados, existem data centers que utilizam geradores mesmo com a rede funcionando normalmente. Eles utilizam no horário de pico para diminuir o valor pago na conta de energia. Normalmente, a empresa negocia com a distribuidora para ter uma conta mais barata, já que não vai empregar a energia vinda da rede no chamado horário de ponte. Por sua vez, a concessionária pode vender essa energia não utilizada para um outro cliente.
Entre os elementos que compõem uma instalaç&a
tilde;o em carga de missão crítica, além das fontes de energia como gerador e do UPS, De Martini destaca as vias que conectam os dois equipamentos, ou seja, fios, cabos e outros dispositivos elétricos. Neste sentido, segundo o titular da Engenharia Gerencial SS Ltda., existiriam três níveis de organização destas instalações.
“Para instalações que admitam algum tipo de falha, podemos ter fontes simples e vias singelas. Para instalações em que falhas possam ser administradas ou tenham consequências mensuráveis e toleráveis, podemos ter equipamentos redundantes, com vias singelas e quando falhas não são admitidas e suas consequências são imprevisíveis, devemos ter fontes e vias redundantes, permitindo inclusive a permissão para manutenção concorrente”, destaca De Martini.
Redundância
Neste ponto, faz-se necessário explicar do que se trata a redundância citada por De Martini no parágrafo anterior, analisando sua importância na arquitetura do projeto de instalações em carga de missão crítica. Basicamente, como comenta José Starosta, a redundância é a duplicação dos equipamentos presentes na instalação, sejam eles disjuntores, geradores, UPSs, cabos de alimentação, circuitos, quadros elétricos, ar condicionados, etc. Algumas vezes, redunda-se a fonte que vai prover energia à instalação (concessionária) e até o próprio data center.
Sobre duplicar o data center, o diretor da Ação Engenharia questiona sobre quanto custa a empresas de cartão de crédito apresentarem falhas em seus processos na época de Natal. Provavelmente muito dinheiro. Por isso, para elas, às vezes, é essencial este tipo de redundância. “Se você perde um data center, deve ter um outro funcionando”, diz Starosta, complementando que eles devem estar separados por uma distância razoável para que um não seja afetado pelo problema do outro.
Redundado os equipamentos, normalmente, eles funcionam em paralelo, com a carga elétrica dividida. Segundo o diretor técnico da Apogee, tudo depende da filosofia que se pretende adotar no projeto, mas o comum, segundo ele, é que se divida a carga, para que não exista nenhum tempo de fechamento entre um componente falhar e o outro começar a funcionar. “Melhor dividir e deixar tudo simultâneo”, afirma Barboza.
Starosta alerta, no entanto, para a necessidade de se ouvir o cliente com o intuito de saber quais equipamentos precisam ser duplicados, isto porque há a questão da eficiência energética. Conforme Barboza, quando se aumenta a redundância, incorre-se em uma ineficiência maior, pois mais equipamentos necessitam de mais energia para funcionar e consequentemente há o aumento da perda elétrica neste processo, que acarreta em perda de dinheiro para empresa. “Deve existir equilíbrio, pensando que mais redundância é igual a mais perda de energia”, diz o especialista em processamento de dados.
Basicamente, uma empresa que atua em uma área de missão crítica deve levar em conta na hora de pensar no projeto de suas instalações o que lhe seria menos oneroso: uma possível falha e falta de energia, ocasionando diversos transtornos, não só financeiros, ou o gasto adicional com a compra de novos equipamentos elétricos e o possível aumento de perdas elétricas, com o objetivo de tornar a instalação mais segura. Deve-se levar em conta aqui também se o equipamento em si é eficiente ou não.
Para ilustrar esta questão que deve ser pensada pelas empresas, De Martini cita o exemplo do ar-condicionado, equipamento muito importante em data centers, pois evita o superaquecimento dos equipamentos e um possível dano aos mesmos. Conforme o titular da Engenharia Gerencial SS Ltda., uma instalação de ar condicionado custa o equivalente a cinco anos de operação da empresa se não for eficiente. Ou seja, a relação investimento versus custo operacional ao longo da vida útil do equipamento pesa muito mais para o custo operacional. “Porém, como muitas vezes a empresa que está comprando a instalação tem orçamento apertado ou está mal assessorada, acaba caindo na solução de menor investimento, mas de alto custo operacional”, afirma o engenheiro eletricista.
Manutenção
Um fator essencial para o perfeito funcionamento de uma instalação em carga de missão crítica é a manutenção periódica. Conforme Starosta, sistemas críticos são projetados para não falharem, mas às vezes isso acontece – na maioria das vezes motivada por falha humana, ou seja manobras e operações erradas – e quando isso acontece “a intervenção humana de profissionais bem treinados e acostumados com simulações de panes sempre é fundamental para o sucesso da operação continuada”, diz o engenheiro eletricista (ver referências).
Falando sobre a manutenção de UPS em um artigo (ver referências), o engenheiro eletricista e diretor de serviços da Eaton, Francisco Eduardo Salles, destaca a importância da manutenção preventiva para estes equipamentos essenciais em uma instalação de missão crítica. Conforme o engenheiro, não basta realizar apenas a manutenção programada recomendada, mas deve-se também analisar os resultados obtidos pelo equipamento, pois estes podem prevenir a ocorrência de danos maiores no futuro, minimizando riscos de paradas não planejadas, poupando assim tempo e dinheiro.
Diante deste cenário, De Martini destaca a relevância da manutenção nas instalações críticas. Para o engenheiro eletricista, tal procedimento é até mais importante que a própria configuração, levando em conta o mecanismo de redundância realizado com o intuito de deixar a instalação menos vulnerável a uma falha ou queda de energia. “Uma instalação com um conjunto singelo pode ser até mais “confiável” que uma instalação redundante, se esta for mal mantida ou operada”, acredita o titular da Engenharia Gerencial SS Ltda.
A manutenção também é importante, segundo Starosta, para acompanhar o processo de obsolescência dos equipamentos. Em instalações de alta confiabilidade, normalmente, seus componentes perdem a vida útil em cerca de 25 anos. Chegando a este ponto, aumenta a probabilidade de defeito, por isso é normal que haja o retrofit das instalações. E o procedimento de manutenção é estratégico para verificar o estado das peças e realizar a reforma das edificações. Tratam-se de ações integradas em que a troca e reforma dos equipamentos acompanha um processo de verificação e controle.
No tocante à redundância, especialistas ale
rtam sobre a real necessidade de duplicar equipamentos, já que isso pode comprometer a eficiência energética do sistema.
Novas topologias de projeto
A obsolescência dos equipamentos evidencia a existência de produtos mais modernos no mercado. Para o titular da Engenharia Gerencial SS Ltda., no segmento de instalações em carga de missão crítica, contudo, não se trata apenas de novas tecnologias, “mas de novas tipologias de projeto, empregando novas tecnologias”. O engenheiro cita como exemplo o caso de soluções modulares para UPS estáticos (com baterias), que revelaram-se “muito mais eficientes e adequados à relação custo e sem perda de confiabilidade”.
Contudo, esta inovação só foi possível com o advento do UPS transformerless, um sistema de energia ininterrupto que dispensa o transformadores de saída após os inversores para o aumento de tensão. De acordo com o diretor comercial da HDS Sistemas, trata-se de um UPS mais compacto, com rendimento mais alto e com perdas menores (cerca de 5%), do que um UPS estático tradicional. Conforme Tossi, em uma situação de um Data Center de 1 MW de carga, enquanto o UPS sem transformador tem 5% de perda, o UPS convencional apresenta aproximadamente 9% de perda.
Por sua vez, este tipo de UPS só foi possível porque foi desenvolvida uma tecnologia denominada booster, que é responsável por elevar a tensão em corrente contínua que sai do retificador ou das baterias existentes no UPS para um valor também em corrente contínua que permite ao inversor do aparelho gerar um valor de tensão em corrente alternado desejado para alimentar a carga.
Em um UPS, normalmente, o valor de tensão em corrente contínua das baterias, ao ser invertido, não alcança o valor eficaz de saída requerido (se for igual ao valor da entrada em corrente alternada). Por isso, faz-se necessário o transformador. É ele que pega esta tensão de saída do inversor e a eleva ao valor necessário. Com o booster, isso não é mais preciso, já que o aparelho eleva esta tensão ainda em corrente contínua.
Transformadores, usualmente, são peças mais robustas. O inverso do booster. Neste sentido, a presença do segundo em detrimento do primeiro fez com que o tamanho do UPS diminuísse drasticamente, tornando seu uso mais cômodo e permitindo, inclusive, o surgimento do UPS modular. Nova tecnologia que se caracteriza pela presença de um UPS composto de pequenos UPSs de potências fracionadas acondicionados em um frame único que soma as potências individuais. Este equipamento é perfeito para ser utilizado em esquemas redundantes, por isso podem ser conectados e desconectados sem que seja preciso desligar o sistema.
No segmento de UPSs, outro destaque, segundo o diretor técnico da Apogee Consultora, Marcelo Barboza, é o Diesel Rotativo UPS, comumente chamado DRUPS. Trata-se de um UPS dinâmico e não estático, e, concretamente, é um componente mecânico, composto por um gerador/alternador, motor a diesel, e um acumulador de energia dinâmica.
Este tipo de UPS já foi muito difundido no passado, mas perdeu um pouco de espaço. Atualmente, com o avanço tecnológico, ele voltou à tona como uma boa solução. Em uma instalação de missão crítica, substitui um gerador a diesel e o UPS estático, por isso ocupa menos espaço e em comparação com o UPS estático seu rendimento é maior. Enquanto o equipamento convencional tem perdas entre 4% e 5%, o DRUPS apresenta perdas de 3%.
Conforme Tossi, para grandes data centers, seu uso é ideal. O engenheiro eletricista explica que em instalações com potência inferior a 1 MW o custo total da propriedade (custo da compra do equipamento + custo para manter e operar o equipamento) em um horizonte de 10 anos é basicamente o mesmo entre o UPS estático e o UPS dinâmico. Contudo, quando se fala em instalações com potência superior a 1 MW, a relação de custo total da propriedade é muito mais vantajosa para o UPS dinâmico.
Data center Itaú Unibanco
Pensando no crescimento de suas operações em médio e longo prazo, o Itaú Unibanco vem construindo na cidade de Mogi Mirim, interior de São Paulo, seu novo data center. A ser implantado em uma área de 800 mil m², o novo centro de dados – que, ao final, terá área construída de 60 mil m² – será composto por dois sites redundantes, com ambas as instalações ativas, funcionando simultaneamente.
Em entrevista ao provedor Datacenter Dynamics (ver referências), o superintendente de engenharia e infraestrutura de TI do Itaú Unibanco, Julio Cezar de Conti, informa que a distância entre os dois sites será de cerca de 800 metros, o suficiente para que o banco tenha total continuidade de negócios, caso aconteça uma fatalidade em uma das instalações. Assim, conforme Conti, será preservada toda a infraestrutura de interligação entre os sites, para evitar qualquer tipo de intervenção que o banco não tenha controle.
Ao total, o Itaú Unibanco investirá mais de R$ 10 bilhões no seu novo centro de informações. Desse montante, R$ 2,3 bilhões irão para a construção e ativação do data center; R$ 2,7 bilhões serão gastos na renovação da infraestrutura de telecomunicações; R$ 800 milhões serão investidos em novos softwares; e R$ 4,6 bilhões no desenvolvimento de sistemas.
A previsão de término da construção do data center de Mogi Mirim é ainda este ano, mas o projeto de investimento em tecnologia do Itaú Unibanco não deve parar por aí. Segundo de Conti, serão três fases de renovação do centro de dados: a primeira deve durar até 2020 aproximadamente; a segunda começa em 2018, prevendo uma duração até 2030; e, se for o caso, dependendo dos avanços tecnológicos futuros, haverá a terceira fase, cuja a tendência é iniciar em 2030, com vida útil até 2050.
Para a primeira fase do data center do Itaú Unibanco, um dos principais fornecedores de equipamentos foi a Eaton. De acordo com o presidente da divisão Power Quality da companhia, Luis Bucciarelli, foram entregues ao centro de dado de Mogi Mirim: 46 UPSs, de 675 kW/750 kVA cada; 132 PDUs (Power Distribution Units), de 300 kVa cada; 522 RPPs (Remote Power Panels); 156 ares-condicionados de precisão, de 187 kW. Sendo estes fabricados pela empresa alemã Stulz, parceiro da Eaton para este produto.
Conforme Bucciarelli, o negócio realizado com o Itaú Unibanco caracterizou-se como o maior fornecimento individual das história da Eaton no mundo. Em relação a outras empresas do mesmo segmento, o tamanho da operação também é inédito, segundo o presidente da divisão Power Quality da Eaton. “Não há referência de fornecimento como esse da Eaton para o data center de Mogi Mirim”, diz. Além de fornecer tecnologia, a Eaton será responsável pelos serviços de ativação e
manutenção dos equipamentos do novo centro de dados.
A Eaton também está participando de outro projeto do Itaú: um data center do Itaú BBA, que está sendo construído na Avenida Faria Lima, em São Paulo. Segundo Bucciarelli, para este centro de dados foram fornecidos 8 UPSs de grande porte, totalizando 3.200 kVA. O presidente da divisão Power Quality explica que, como a especificação para a construção desse data center segue as orientações Leed de certificação ambiental, os equipamentos comercializados pela Eaton foram UPSs sem transformadores, que são menos poluentes e têm alta eficiência energética.
Referências:
http://www.datacenterdynamics.com.br/video/projeto-data-center-ita%C3%BA-unibanco-mogi-mirim
