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.