Se confiabilidade na operação é o principal aspecto a ser considerado numa configuração de data center, a eficiência energética não é algo que pode ser desprezada. Afora os próprios equipamentos de TI, que respondem por 50% do consumo de energia de uma instalação deste tipo, o ar-condicionado é o maior consumidor de energia, com 37%, ficando o restante distribuído entre transformadores e demais equipamentos de energia, com 10%, e iluminação e outras utilidades com 3%.

Não é difícil perceber que existe um espaço amplo para a eficiência energética, lançando mão de “soluções capazes de operar com temperaturas de água gelada em torno de 20ºC, que combinam tecnologias adiabáticas, compressores variáveis, free cooling incorporados,  enfim, todos os artifícios para ganhar eficiência naquele que é o maior demandante de energia elétrica em um data center”, diz José Sérgio Ribeiro, da Vertiv.

Natália Araújo, gerente comercial da Stulz, alerta para a necessidade de que os chillers em instalações de data centers serem extremamente confiáveis e eficientes. “Devem ser projetados para operação contínua durante todo o ano, ao contrário dos aplicados em instalações de conforto que operam em média 8 horas por dia. Devem ser providos de dois circuitos refrigerantes simétricos com componentes de sistema idênticos para garantir o conceito operacional e de sistema continuamente disponível. Devem atingir a capacidade de resfriamento necessária o mais rápido possível após uma falha de energia, minimizando os períodos de inatividade. Pedem controlador incorporado, permitindo conexão aos sistemas de automação predial, operação de vários chillers em paralelo, sequenciamento para compensação de tempo de duração/comutação de alarme, programação de rotinas de emergência personalizada e sistema de aviso e alarme sofisiticado.”

Os mesmos cuidados são exigidos quando a instalação seguir o princípio de expansão direta. “As unidades condensadoras de expansão direta devem ser robustas a ponto de operar em condições extremas e de forma contínua; muitas vezes a expansão direta é menosprezada e se deixam áreas técnicas não adequadas para a sua correta operação, o que prejudica o cliente final. Os projetistas devem levar em conta que as unidades condensadoras devem ser projetadas para trabalhar em determinados períodos de tempo além do seu limite, assim sendo, a escolha do fabricante terá um impacto direto na operação do cliente final, se as unidades condensadoras não possuem um bom controle para atender os picos de cargas térmicas provenientes dessa instalação”, alerta Leonardo Martinho Dobrianskyj, da Daikin.

Existem dois tipos distintos de unidades de tratamento de ar (UTA) a serem utilizadas em instalações de data centers, cada uma com responsabilidade operacional distinta da outra. Recomenda-se utilizar uma UTA responsável pelo ar externo de renovação, e outra responsável pelo ar de recirculação. A UTA responsável pelo ar externo de renovação, promove a desumidificação do ar externo de renovação que responde pela quase totalidade do calor latente deste tipo de instalação. Já a UTA responsável pelo ar de recirculação, tem como foco principal a remoção do calor sensível produzido pelos servidores de TI.

“No caso das UTA de renovação de ar, uma boa forma de elevar o desempenho energético do equipamento é a adoção de serpentinas de água gelada em série utilizando o princípio run around coil em que a água gelada aquecida na 1ª serpentina pelo ar externo quente é utilizada para o reaquecimento do ar frio na 3ª serpentina, após resfriamento e desumidificação final ocorrida na 2ª serpentina. Já no caso das UTA de recirculação de ar do data center, o desempenho energético será elevado através da adoção de sistemas de free cooling direto ou indireto, e, se indiretos, com resfriamento adiabático complementar”, diz Marcos Santamaria Alves Corrêa, da Innovative.

Rogério Chamba, engenheiro de aplicação das Indústrias Tosi, chama a atenção para o fato de as unidades de tratamento de ar de expansão direta para data center atenderem um alto fator de calor sensível com maiores vazões de ar, se comparado às unidades destinadas a área de conforto térmico das instalações em geral. “Utilização de válvulas de expansão eletrônica, compressores e ventiladores com rotações variáveis de maior eficiência energética conforme condições operacionais, sistema de refrigeração, reaquecimento, umidificação, desumidificação e redundância N+1 controladas por PLC (Programmable Logic Controller) com IHM (Human Machine Interface) são características dessas unidades”, diz ele.

Componentes para elevação do desempenho

Como forma de elevar o desempenho energético de uma UTA especial utilizada em data center, o engenheiro da Tosi recomenda o uso de ventiladores com motores de comutação eletrônica (tecnologia EC), tanto para ventiladores radiais quanto axiais. “A aplicação de motores de alta eficiência, associada à tecnologia de comutação que permite a operação com cargas parciais conforme demanda, resultam na economia significativa de energia. Outros aspectos devem ser observados, como vida útil prolongada, baixo nível de ruído, maior desempenho se comparado ao motor AC, e eliminação de paradas para manutenção, uma vez que o motor diretamente acoplado forma um conjunto que dispensa o uso de transmissão de velocidade através do de polias e correias”, completa Chamba.

Paulo Ferreira, key account manager da Ziehl-Abegg, recomenda que as unidades de expansão direta sejam equipadas com ventiladores radiais EC bem dimensionados, operando dentro do melhor ponto da curva, com controle de velocidade através de uma variável que pode ser pressão ou temperatura. “Estes ventiladores, quando operam em malha fechada, através de sensores, vão sempre atender à necessidade, sem desperdício, aumentando a economia substancialmente.”

Em relação às UTAs, Ferreira aponta que devem possuir baixa perda de carga e ventiladores EC com motores de imã permanentes. “Na Europa os moto-ventiladores têm que atender uma normativa, conhecida como ErP (Energy related to project), que determina a eficiência mínima de um moto-ventilador. Na edição de 2015, a norma apertou bastante e os fabricantes tiveram que melhorar muito seus projetos. Para atender a nova edição ErP2020, as UTA, ou (AHU) tiveram que reduzir sua perda de carga, assim, com menor dificuldade para passagem do ar, os ventiladores podem ter motores menos potentes e economizar ainda mais energia.” O desempenho energético de uma UTA especial utilizada em data center pode ser amplificado através da redução da perda de carga, segundo Ferreira. “Este fator ajuda demais os moto-ventiladores que vão internamente. Com baixa perda de carga, é menos potência a se utilizar em motores.”

Para tais equipamentos, o gerente da Ziehl-Abegg, recomenda os modelos radias EC. “Estes motores além de ter rendimento melhor que 95%, contam com sistemas integrados de controle de rotação e operam em malha fechada através de sensores que vão indicar o melhor ponto de operação. A novidade da empresa para este ano é a adição de sensores de vibração e o uso de IoT (Interner of Things). Os ventiladores agora se comunicam com a nuvem da Ziehl-Abegg para enviar informação referentes a consumo, temperaturas etc. Com este big-data poderemos entender melhor cada tipo de instalação e prover melhores serviços e produtos”, completa Ferreira.

Rafael de Moura, coordenador de conhecimento e relacionamento da Mercato Automação, percebe que alta disponibilidade e eficiência energética são os principais objetivos dos administradores de data centers. “Não há como atingir esses dois objetivos sem o emprego massivo de automação em todas as disciplinas de um data center, de forma integrada. Falando sobre alta disponibilidade, o sistema de automação de um data center deve possibilitar a monitoração de todo o sistema, desde a conexão com a concessionária e UPS até os dispositivos mecânicos do sistema de climatização. Deve ser projetado para detectar, informar e atuar de forma rápida para mitigar falhas, alternando entre máquinas em falha e seus respectivos backups e avisando equipes de manutenção responsáveis”, alerta.

Fluxo hidráulico

“Dentre os fatores que contribuem para o desempenho energético de uma UTA, pode-se destacar a garantia de fluxo hidráulico necessário com a demanda requisitada e a qualidade deste fluido, responsável por garantir a troca térmica durante sua passagem no equipamento. O desequilíbrio hidráulico ocasionado pela diferença de perda de carga na linha e a baixa autoridade das válvulas de controle proporcionais, ocasionada pelo seu selecionamento errôneo, são pontos cruciais para o correto desempenho térmico e energético das UTAs. Um correto balanceamento hidráulico e uma indicação adequada da dimensão da válvula de controle modulante serão de extrema importância”, afirma Amanda Salamone, engenheira de aplicação e vendas da IMI Hydronic Engineering.

A qualidade de água também tem impacto sobre o desempenho energético. Presença de ar e sujeira podem ocasionar uma ineficiência na troca térmica dos trocadores de calor, aumento da perda de carga e aumento do custo de operação da bomba no decorrer dos primeiros anos de operação, devido à corrosão e depósito de sujeira nas tubulações.

Por outro lado, levando em consideração a precisão requerida por instalações de data centers, a especificação dos periféricos mecânicos e elétricos e a sua correta seleção, devem ser realizados com a devida atenção. “O impacto que estes dispositivos podem gerar no desempenho térmico e no consumo energético operacional são significativos, podendo comprometer a integridade de seus servidores, bem como aumentar o seu custo de operação, diminuindo sua competitividade de locação e desqualificando sua medição de performance (PUE – Power Usage Effectiveness)”, enfatiza Salamone.

A engenheira da IMI Hydronic Engineering afirma que, em se tratando de ar em sistemas hidráulicos, as principais consequências ocasionadas pela sua presença são o aumento da taxa de corrosão nas tubulações, o depósitos de ferrugem e ferrita, a redução da vida útil do sistema como um todo, o comprometimento na eficiência da troca térmica, a alteração do pH do fluido e a probabilidade de ocorrência de ruído e cavitação.

Paulo Ferreira, Ziehl-Abegg

“O ar presente em um sistema hidráulico leva de 4 a 5 horas para ser consumido no processo de corrosão, podendo ser reposto ao sistema por meio do ar dissolvido presente na água de reposição, pelo processo de difusão, em caso da presença de tanques de expansão e/ou de termo acumulação abertos/atmosféricos, e migração do ar por pontos falhos de vedação devido à falta de pressurização do tanque de expansão (pressão negativa)”, continua Salamone.

São três as modalidades principais do ar presentes em sistemas hidráulicos: livre, bolha/microbolha e dissolvido. Para cada modalidade há um dispositivo adequado para a sua eliminação, cuja eficiência está em seu ponto ótimo de operação. “Purgadores de ar automático, separadores de microbolhas/sujeira e degaseificadores são os componentes indicados, respectivamente, para a eliminação do ar em seu formato livre, bolha/microbolha e dissolvido. Em sistemas de operação ininterrupta, como os data centers, o ar em sua categoria livre torna-se inexistente, devido à dificuldade para o seu desprendimento do fluido líquido e, consequentemente, seu alcance aos purgadores de ar automático instalados nos pontos mais altos do sistema. Mesmo ineficientes para a eliminação do ar presente em sistemas 24h, os purgadores devem ser considerados em sua instalação, principalmente em momentos como o enchimento do sistema”, conclui a engenheira da IMI.

Da redação
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