A energia crítica (UPS) em centros de dados

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dossier datacenters e UPS

a energia crĂ­tica (UPS) em centros de dados Eng.Âş Pedro MagalhĂŁes Enterprise System Engineer IT da Schneider Electric Portugal

Procuramos neste artigo demonstrar a importância dos diferentes conceitos de redundância de sistemas de UPS nos centros de dados. Em primeiro lugar, na sua disponibilidade e posteriormente, numa altura em que as organizaçþes jå racionalizaram quase tudo, desde as pessoas atÊ aos próprios sistemas informåticos, na única vertente que ainda falta dinamizar: a da eficiência energÊtica. Esperamos assim contribuir para decisþes mais racionais e eficientes.

Num ambiente de centro de dados, a UPS Ê, sem dúvida, o mais crítico de todos os componentes, uma vez que Ê dele que depende, a sua continuidade de serviço. A falha do sistema UPS provoca de imediato um tempo de paragem, sem qualquer hipótese de promover paragens controladas ou encerramentos ordeiros de sistemas, como a falha de qualquer um dos outros componentes, apesar de tudo permite. Quando analisamos as falhas de outros componentes, facilmente compreendemos que a sua ocorrência permite, ainda assim, algum tempo de intervenção atÊ que provoque um tempo de paragem. Uma falha de rede que ocorre com alguma frequência tem como backup, em primeira instância, as UPS e depois os grupos

eletrogÊneos, não induzindo um tempo de paragem. Mesmo a falha de arranque dos geradores permite que no tempo disponibilizado pela autonomia das UPS, se intervenha no sentido do tempo de paragem ser induzido de forma organizada e ordeira, inclusive, automaticamente. Mesmo uma falha do ar-condicionado, provavelmente o componente que a seguir às UPS maior impacto pode ter ao nível do tempo de paragem nos centros de dados, permite alguma margem de intervenção de modo a resolver o problema. A questão de uma paragem ser organizada ou intempestiva Ê crucial na abordagem da disponibilidade de um centro de dados. Efetivamente, o termo disponibilidade encerra, em si próprio, o conceito de tempo de recuperação. Quer isto dizer que a disponibilidade de um centro de dados Ê diretamente afetada pelo tempo de paragem mas, acima de tudo, pelo tempo que levamos a recuperar a sua funcionalidade. Uma paragem controlada de sistemas peração que se mede na ordem dos minutos, uma vez que apenas Ê necessårio arrancar de novo com todos os equipamentos. Pelo contrårio, uma paragem intempestiva pode medir-se na ordem de horas ou mesmo dias, dependendo da gravidade das consequências da paragem na integridade das bases de dados. Um sistema UPS Ê o suporte direto ao funcionamento dos sistemas de TI e a sua falha provoca um tempo de paragem imediato e sem qualquer tipo de possibilidade de controlar o encerramento dos sistemas. Tendo percecionado a criticidade dos sistemas UPS, vamos em seguida analisar os diferentes problemas que com esta podem ocorrer. Reparem que falamos sempre em sistema de UPS e não em UPS. Esta questão não Ê um simples pormenor. Efetivamente, num centro de dados importa olhar para o sistema e não para o equipamento em si, uma vez que a falha pode ocorrer na UPS ou em qualquer

componente do sistema que a suporta. A avaria de uma UPS, tanto provoca uma paragem imediata, como o disparo de um disjuntor ou diferencial na saída da UPS. Pelas questþes acima apontadas Ê comum considerar, ao nível dos centros de dados, que o sistema UPS Ê redundante, confundindo, por vezes, redundância de equipamento com redundância de sistemas. Esta questão Ê particularmente importante se considerarmos que a maior parte das vezes, o nível de redundância considerado para o sistema UPS Ê idêntico ao considerado para os restantes componentes, ou seja, redundância do tipo N+1. Este tipo de redundância, conforme o nome indica, signi

necessårio para a prossecução de um determinado propósito. Importa pois compreender as diferentes falhas que podem ocorrer num sistema UPS. Para isso, convÊm efetuar uma anålise prÊvia dos diferentes sistemas de redundância que podemos aplicar a sistemas de UPS e vålidos para aplicaçþes em Centros de Dados. Vamos detalhar agora o sistema de redundância do tipo N+1, muito utilizado, e o sistema de redundância duplicada, 2N/2 (N+1). O sistema N+1 passa por assegurar redundância nas UPS, o sistema 2N/2 (N+1) assegura redundância no sistema UPS e a sua importância na anålise de disponibilidade de um Centro de Dados. Conforme se pode observar pela Figura 1, um sistema em redundância N+1, compreende criar redundância na UPS. No entanto, este tipo de redundância endereça apenas a UPS no sistema e não o sistema em si próprio. Na redundância duplicada ou 2N/2 (N+1) na Figura 2, a redundância Ê dos sistemas UPS podendo, no caso do sistema 2 (N+1), existir redundância de sistemas e de UPS. De referir que Ê mais importante assegurar a redundância dos sistemas UPS do que apenas redundância das UPS. O ideal Ê assegurå-los em simultâneo. www.oelectricista.pt o electricista 44

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Figura 3

energia duas vezes: uma de Corrente Alterna contrårio (Ondulador). Cada uma destas etapas, implica perdas derivadas do funcionamento da eletrónica. Embora tecnologicamente seja jå possível reduzir perdas a 2 pontos percentuais por etapa, ou seja um total de 4, as tecnologias envolvidas são ainda dispendiosas. Por isso, sempre que um fabricante apresente rendimentos superiores a 94%, deve ser solicitada uma comprovação efetuada por um laboratório independente que ateste a medição real dos rendimentos apresentados, em diferentes regimes e com diversos tipos de carga. Caso tal não aconteça, o provåvel Ê estarmos perante algo que não Ê real. Para nos apercebermos do impacto das redundâncias no rendimento, vamos analisar as perdas de uma solução totalmente idêntica com diferentes tipos de redundância. Conforme poderemos ver pela Figura 4, os dados são sempre os mesmos; uma UPS

Custo do KW/h

de 500 KW, com uma carga de 300 kW e um custo horårio de 0,11 euros por kW/h. Consideråmos não só as perdas da UPS (que são calor) mas tambÊm o arrefecimento necesså O que varia Ê apenas o regime de carga em que cada UPS estå a funcionar, em função da redundância instalada. Os resultados são evidentes. Quanto maior ência e, consequentemente, maiores os custos de energia resultantes apenas das diferenças de rendimento. Coloca-se a questão de saber se esta realidade Ê igual para todas as UPS. A resposta Ê ! " mativa se considerarmos sistemas de UPS de conceção tradicional; se considerarmos UPS do tipo modular a relação mantÊm-se mas os custos são diferenciados. Importa primeiro perceber o que distingue uma UPS tradicional de uma modular: uma UPS tradicional Ê um bloco com um carre-

0,11

gador, um ondulador, um bypass eståtico e uma bateria. Uma UPS modular, ao contrårio, Ê constituída por vårios módulos, Ê facilmente expansível e adaptåvel à realidade de cada momento. No caso da solução tradicional, consideråmos uma UPS de 500 kW para uma carga inicial de 300, para assegurar que o sistema suporta a necessidade de crescimento futuro, que Ê algo imprescindível num centro de dados. No entanto, se a nossa UPS Ê modular, então se a carga for de 300 kW, Ê possível começar apenas com 300 kW uma vez que o sistema permite crescimentos fåceis, por simples adição de módulos. O módulo base (o que chamamos N) Ê tambÊm diferente. Numa UPS tradicional. #$ &'* com duas UPS idênticas. No caso dos sistemas modulares, o N Ê o valor da potência do módulo. Assim, imaginando que o módulo Ê de 25 kW, obtemos uma redundância N+1 a 300 kW, pela instalação de 12 módulos de 25 kW + 1 módulo para redundância. Quer isto dizer que se dividirmos os 300 kW da carga pelos 325 kW de módulos instalados, a UPS vai operar a 90% de carga e portanto na sua melhor curva de rendimento, o que efetivamente faz toda a diferença, conforme Ê possível atestar pelo quadro da Figura 5. Admitindo que a diferença de custo entre uma solução modular e uma solução tradicional possa ser de 5 000,00 euros e se efetuarmos uma anålise do custo total da solução 6 7 8 solução modular Ê de longe mais económica que a tradicional. Esperamos com este artigo ter contribuído para que a utilização de sistemas de UPS em centros de dados seja mais percetível e que possa conduzir a decisþes mais esclare

Custo do KW/h

0,11

Consumo IT (kW/h)

300,00

Consumo IT (kW/h)

300,00

PotĂŞncia da UPS kW

500,00

PotĂŞncia da UPS kW

500,00

Parâmetro

N

Regime de carga

60,00%

30,0%

30,0%

15,0%

0,89

0,82

0,82

0,73

Perdas UPS (kW)

33

54

54

81

Perdas AVAC (kW)

11

18

18

Perdas Anuais kW

385 440

630 720

42 398

69 379

Rendimento

Perdas Anuais â‚Ź Figura 4

N+1

2N

2(N+1)

Parâmetro

N

Regime de carga

95,00%

90,0%

47,5%

45,0%

0,92

0,92

0,87

0,87

Perdas UPS (kW)

24

24

39

39

27

Perdas AVAC (kW)

8

8

13

13

630 720

946 080

Perdas Anuais kW

280 320

280 320

455 520

455 520

69 379

104 069

Perdas Anuais â‚Ź

30 835

30 835

50 107

50 107

Rendimento

N+1

2N

2(N+1)

Figura 5 www.oelectricista.pt o electricista 44

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