Um cenário em que os centros de dados se tornaram o núcleo operacional desta transformação digital, acolhendo milhões de operações críticas que exigem disponibilidade 24 horas por dia, 7 dias por semana, e uma gestão precisa da energia.
Contudo, o rápido crescimento destas infraestruturas trouxe consigo uma série de enormes desafios técnicos, sendo os mais relevantes a eficiência energética e a continuidade do fornecimento de eletricidade. Estes dois aspetos não são independentes, uma vez que a otimização do consumo energético deve ser feita sem comprometer a resiliência operacional do sistema; especialmente em ambientes onde um único segundo de inatividade pode traduzir-se em perdas de milhões de dólares ou em impactos críticos em serviços essenciais.
Para fazer face a estes desafios, o projeto da arquitetura elétrica desempenha um papel fundamental, visando garantir o fornecimento ininterrupto de energia de forma eficiente, flexível, escalável e de fácil manutenção. Neste contexto, as decisões de projeto relativas à distribuição de energia, redundância, sistemas de comutação e interoperabilidade entre componentes são cruciais. A arquitetura baseada em infraestruturas "Catcher" em sistemas de alimentação ininterrupta (UPS) é a configuração que melhor permite aumentar os níveis de disponibilidade sem incorrer nos elevados custos de duplicação de infraestruturas típicos dos esquemas 2N.
Tipos de arquitetura elétrica em data centers
Dado que o projeto elétrico de um centro de dados está intrinsecamente ligado ao nível de criticidade das cargas que alberga e às classificações estabelecidas por regulamentos como os definidos pelo Uptime Institute (Tier I a IV), podem ser identificados vários esquemas típicos:
• Arquitetura N (Nível I): um único caminho de energia sem redundância. Qualquer falha resulta em perda de serviço.
• Arquitetura N+1 (Nível II/III): inclui componentes redundantes para permitir a manutenção planeada sem interrupção do serviço.
• Arquitetura 2N (Nível IV): duplicação completa de toda a infraestrutura energética, com caminhos totalmente independentes, permitindo a tolerância a falhas sem perda de disponibilidade.
Embora a arquitetura 2N seja teoricamente a mais robusta, exige um investimento muito elevado tanto em CAPEX como em OPEX. Por isso, muitos operadores optam por configurações intermédias que, sem duplicar completamente os recursos, permitem atingir um nível de disponibilidade equivalente. A arquitetura Catcher é um exemplo claro desta abordagem otimizada.
Infraestrutura de Captura em UPSs: Conceito, Funcionamento e Componentes
Especificamente, a infraestrutura do Catcher baseia-se numa arquitetura dupla que emprega dois sistemas de alimentação independentes (caminho A e caminho B), onde um atua como backup ativo e sincronizado para o outro. Ao contrário de um sistema passivo N+1, o caminho do Catcher é operacional, vigilante e está pronto para assumir toda a carga em caso de falha do caminho principal.
Este tipo de arquitetura permite alimentar cargas com dupla entrada, de modo a que, em caso de anomalia no caminho ativo (A), o caminho recetor (B) assuma automaticamente a carga sem qualquer interrupção percetível para o equipamento ligado. Este comportamento é conseguido graças a três pilares fundamentais:
1. Sistemas UPS sincronizados com capacidade de funcionamento paralelo sem acoplamento físico de saída: Equipamentos como o DELPHYS XM da Socomec permitem um funcionamento estável e eficiente em configurações críticas, oferecendo uma eficiência energética superior a 96% e um design modular que simplifica tanto a expansão como a manutenção.
2. Sistemas de transferência estática de alta velocidade: Nestes sistemas, dispositivos como o STATYS garantem a comutação entre fontes em milissegundos, sem o risco de transferência cruzada ou interrupção de tensão, o que é essencial para garantir a continuidade do serviço para cargas sensíveis.
3. Topologia elétrica adequada e seletividade garantida: A arquitetura deve ser concebida de forma a garantir uma distribuição seletiva, capaz de isolar falhas e impedir a propagação de perturbações por caminhos paralelos.
Do ponto de vista do projeto, as cargas devem ser ligadas através de entradas duplas (AB) ou, na impossibilidade de o fazer, através de transferências estáticas de rack ou PDUs inteligentes que tirem partido da redundância proporcionada por ambos os caminhos. É igualmente crucial implementar a monitorização contínua do estado operacional de ambos os caminhos, bem como uma política de manutenção coordenada para evitar falhas simultâneas.
Benefícios da infraestrutura de captura em sistemas UPS
O resultado é evidente, com a adopção da arquitectura Catcher nos centros de dados a proporcionar múltiplos benefícios tanto a nível técnico como económico:
• Redundância eficaz sem duplicação completa: Permite níveis de disponibilidade comparáveis aos 2N sem replicar toda a infraestrutura.
• Utilização otimizada do UPS: Ambos os sistemas estão ativos, melhorando o fator de carga do UPS e evitando a subutilização típica dos sistemas em standby.
• Elevada eficiência energética: Com UPSs como o DELPHYS XM, é possível atingir eficiências superiores a 96% mesmo sob carga parcial, reduzindo significativamente o consumo de energia e os custos associados.
• Pegada de carbono reduzida: Ao evitar o sobredimensionamento desnecessário e otimizar a eficiência operacional, o impacto ambiental do data center é reduzido.
• Manutenção facilitada: Ter ambos os caminhos ativos e sincronizados permite que as operações de manutenção sejam realizadas num único caminho, sem interromper ou comprometer o fornecimento de energia às cargas críticas.
Além disso, graças ao sistema de transferência estática STATIS, é garantida uma transição suave e segura entre caminhos, minimizando o risco de perturbações elétricas, disparo de proteção ou perda de sincronismo.
Resposta aos desafios do setor
Em síntese, a infraestrutura Catcher representa uma solução técnica madura que aborda eficazmente os desafios atuais dos centros de dados. Do ponto de vista da continuidade operacional, garante uma energia ininterrupta em caso de falhas, com tempos de resposta extremamente curtos. Em relação à eficiência energética, permite um funcionamento mais equilibrado, reduzindo as perdas e otimizando o desempenho do sistema.
Face às restrições orçamentais que muitas vezes impedem a adopção de arquitecturas 2N completas, o esquema Catcher oferece uma alternativa tecnicamente robusta e economicamente viável. A combinação de UPS de alto desempenho, como o DELPHYS XM, com soluções de transferência inteligentes, como o STATIS, permite a configuração de ambientes elétricos resilientes e eficientes que se adaptam às necessidades em constante evolução do setor.
