Proteção contra o raio em centros de dados

Os centros de processamento de dados (CPD) são submetidos a ameaças constantes, não apenas a ataques informáticos, mas também a fenómenos meteorológicos como tempestades elétricas. Tratam-se de infraestruturas críticas que requerem proteção contra o raio e sobretensões para evitar a possível perda de dados e a degradação de equipamentos elétricos e eletrónicos, assim como prevenir os tempos de paragem, cortes e interrupções de serviço que representam um elevado impacto económico.

Os perigos associados aos impactos de raio são fontes de preocupação para a indústria dos data centers. Os raios podem provocar incêndios, destruir elementos estruturais ou deixar fora de serviço sistemas críticos como refrigeração, fornecimento elétrico e de segurança, causando até a desconexão de um data center. Mais grave ainda, podem até ocasionar acidentes laborais.

Os impactos de raio podem parecer um fenómeno isolado e improvável, mas causaram graves perturbações de serviço a empresas como a Amazon (2009), Navisite (2010), Google y Fujitsu (2015), AT&T e Microsoft (2018). As consequências, foram interrupções de serviço de longa duração, incêndios, destruição de equipamento caro e perda de dados dos clientes. Em contraste, a proteção adequada contra raios permitiu à Fibernet, em 2011, evitar qualquer inconveniente para os seus clientes, sendo que sofreram apenas danos mínimos no hardware e pequenas falhas de energia.

Mesmo que a segurança dos CPD seja muito superior ao que era há uns anos, segundo um relatório de 2021 do instituto Uptime, quatro em cada dez incidentes com interrupção de serviço do centro de dados supõe perdas entre 100 000 e 1 milhão de dólares. Um em cada seis teria custos superiores a um milhão. A gravidade dos cortes de serviços não reduziu de 2019 a 2021.

Os dados recolhidos pelo instituto Uptime indicam que o número de interrupções graves deve situar-se entre 20 e 50 por ano em qualquer parte do mundo, causando perturbações nos negócios e nos clientes. Isto é agravado pela perda de reputação que estas interrupções implicam. Os números relativos à frequência e duração das interrupções sugerem que o desempenho real dos centros de dados de hoje estaria abaixo dos seus acordos de serviço.

O custo das interrupções está a aumentar por vários fatores, tais como a crescente dependência das TI nas empresas, mas também na sociedade; a crescente dimensão dos centros de dados; e a dificuldade de resolver rapidamente interrupções complexas.

Tanto os clientes como os reguladores dos centros de dados exigem cada vez mais uma maior supervisão e mais garantias de boas práticas. A prevenção de falhas de energia é um desafio constante para os centros de dados, exigindo atenção, investimento financeiro e análise. A proteção contra o raio é crucial e representa um custo relativamente pequeno em comparação com a quantidade de danos e falhas que, um único raio poderia causar às pessoas, servidores e edifícios. Tal como o backup e a redundância, os sistemas de proteção contra raios e a proteção coordenada contra sobretensões são essenciais para a cibersegurança e a continuidade do serviço.

Neste artigo iremos rever alguns aspetos da regulamentação CPD que se aplicam à proteção contra raios e como as soluções avançadas da Aplicaciones Tecnológicas S.A. se adaptam às necessidades desta indústria.

TIA 942 e BICSI 002 (Estados Unidos): proteção contra o raio de centro de dados

A norma do Building Industry Consulting Service International para a conceção e implementação das melhores práticas em centros de dados, BICSI 0021, categoriza os centros de acordo com a sua disponibilidade nas classes F0-F4, onde F0 é o nível mais baixo e F4 é o nível mais alto de segurança.

As diferentes classes implicam uma série de requisitos de segurança contra descargas atmosféricas. Por exemplo, a necessidade de um sistema de proteção contra o raio é determinada em todas as classes de acordo com a análise de risco realizada com a norma NFPA 7802, que inclui um cálculo de risco semelhante ao da IEC 62305-2 para uma análise mais profunda. Por outro lado, a proteção preventiva através de um sistema de deteção de trovoadas é opcional para as classes F0-F3, e recomendada para F3 e F4 que se encontram em zonas com elevada incidência de trovoadas.

Por outro lado, a Telecommunications Industry Association (TIA), que é acreditada pelo American National Standards Institute (ANSI), classifica os centros de dados na sua norma TIA 9424 em quatro níveis. O nível 1 refere-se à infraestrutura básica, sem redundância, que oferece uma proteção limitada perante eventos físicos. O nível 4 refere-se ao mais alto nível de segurança e proteção contra quase todos os incidentes físicos.

A norma TIA 942 indica que são necessários sistemas de proteção contra raios para os níveis 3 e 4, enquanto que os níveis 1 e 2 estão sujeitos a análise de risco de acordo com a NFPA 780.

Além da BICSI 002 e da TIA 942, outras normas de centros de dados incluem SS 507 do Singapore Standards Council, SSAE 16 da AICPA e a europeia EN 50600.

Em todo o caso, é importante considerar que pode ser necessário ir mais além dos requisitos mencionados nas normas para conseguir o máximo nível de proteção para os CPD.

De seguida, apresentamos as soluções avançadas de Aplicaciones Tecnológicas S.A. para proteger estruturas críticas tais como centros de dados, dos efeitos das tempestades elétricas.

Proteção preventiva em CPD

A deteção local de trovoadas evita acidentes causados por raios, que podem levar a acidentes de trabalho. Os sistemas de alerta para a prevenção de riscos decorrentes de trovoadas, para além de prevenir riscos profissionais, permitem a adoção de procedimentos para desligar os sistemas da rede elétrica, ativando em vez disso os geradores.

O sistema local de deteção de trovoadas ATSTORM® é o mais completo do mercado, com tecnologia de sensor duplo (campo eletrostático e campo eletromagnético). Os peritos de Aplicaciones Tecnológicas S.A. operam o ATSTORM® à distância. No sistema de cálculo centralizado, o sinal é processado, a operação é monitorizada e os alertas são enviados aos utilizadores.

Proteção externa em infraestruturas de centros de dados

Para além da proteção preventiva, outras medidas de proteção do pessoal incluem o isolamento correto de sistemas de ligação à terra e condutores de descargas atmosféricas para evitar faíscas entre as partes metálicas da estrutura.

Em caso de queda de um raio na infraestrutura do centro de dados, a corrente do raio circula para a terra através das várias partes condutoras, tais como armaduras de betão e outras estruturas metálicas. A probabilidade da corrente do raio penetrar no edifício é consideravelmente reduzida com um sistema adequado de proteção externo contra o raio5 , que pode ser composto por pontas e malhas, ou para-raios com dispositivos de ionização (PDI).

Os CPDs são normalmente protegidos com proteção convencional com pontas e malhas, para criar uma gaiola de Faraday que rodeia os edifícios com uma tela contínua, perfeitamente condutora e aterrada, e com ligação equipotencial das linhas elétricas que entram na estrutura. Isto impede a penetração da corrente do raio e do seu campo eletromagnético nos edifícios, evitando efeitos térmicos e electrodinâmicos6. Na Aplicaciones Tecnológicas S.A. temos uma vasta experiência na realização de projetos de proteção contra raios utilizando proteção convencional com pontas e malhas, embora este efeito de gaiola de Faraday possa ser muito complicado se o projeto de proteção contra o raio for realizado após construção do edifício.

Os para-raios com dispositivos de ionização caracterizam-se por protegerem um raio maior do que a proteção convencional. Como explicado no website da web de la International Lightning Protection Association, os edifícios dos centros de dados podem estar dispersos por grandes áreas. Neste sentido, os PDC são eficazes na proteção de grandes áreas com apenas alguns terminais e tornam possível cobrir edifícios e outras áreas sensíveis do CPD como geradores de energia e sistemas de arrefecimento. Além disso, no caso de edifícios já existentes, a sua instalação em conformidade com os seus regulamentos é mais viável do que a proteção com malhas.

Para a proteção de infraestruturas críticas como os centros de dados, Aplicaciones Tecnológicas S.A. desenvolveu o sistema completo SMART DAT CONTROLER® SUPERVISOR, que pertence à gama Smart Earthing and Lightning Solutions. SMART DAT CONTROLER® SUPERVISOR não só inclui o para-raios DAT CONTROLER® REMOTE com verificação automática diária da cabeça do para-raios, mas também monitoriza a continuidade do condutor de descida e a resistência à terra, e fornece informações sobre o impacto intercetado.

Data processing centresProteção interna: segurança dos dados e continuidade do serviço

Qualquer falha na proteção de equipamentos vitais, tais como eletrónica de controlo, sistemas de arrefecimento, geradores e transformadores, poderia resultar na perda de dados valiosos para os clientes. O objetivo da proteção interna contra o raio é evitar que a corrente do raio entre nas linhas de alimentação e de telecomunicações, reduzindo assim as falhas permanentes dos sistemas elétricos e eletrónicos.

Contudo, não é só a perda de informação crítica que deve ser uma preocupação, mas também a continuidade do serviço do centro de dados, assegurando que a alimentação elétrica é mantida a todo o momento para evitar paragens e tempos de inatividade. Os centros de dados requerem alta potência elétrica para os seus vários sistemas (sala de computadores, refrigeração, etc.). Por conseguinte, os centros de dados podem ser concebidos para serem ligados a várias estações de distribuição, geradores de energia e UPS (fontes de alimentação ininterrupta). Em todos os casos, é também necessário proteger as linhas desta fonte de alimentação alternativa, para que o centro de dados permaneça em serviço mesmo que seja atingido por um raio.

As medidas internas de proteção contra raios reconhecidas na norma IEC 62305-47 são as ligações equipotenciais, os dispositivos de proteção contra sobretensões (DPS) e os disruptores de terras7. Na Aplicaciones Tecnológicas S.A. temos o material adequado para conseguir a ligação equipotencial de centros de dados, dispositivos de proteção contra sobretensões e disruptores.

Além disso, a soldadura aluminotérmica, também conhecida como soldadura exotérmica, é recomendada para fazer ligações entre condutores, especialmente no ponto de ligação à terra, porque as ligações moleculares garantem eficiência e durabilidade. APLIWELD® Secure+ é a soldadura aluminotérmica mais eficiente e segura do mercado, com o inovador formato de pastilhas, iniciadores eletrónicos e ignição à distância.

Na maioria dos data center, os dispositivos de proteção contra sobretensões são tão importantes, se não mais importantes, que os sistemas de proteção contra raios externos. As sobretensões transitórias introduzem-se em valiosos equipamentos elétricos e eletrónicos de data centers através de linhas elétricas, telefónicas e televisivas. Embora a comunicação de dados seja feita em grande parte por cabo de fibra ótica, eliminando o risco de danos por sobretensões, ainda existem ligações vulneráveis que requerem proteção.

Os dispositivos de proteção contra sobretensões (DPS) são acionados instantaneamente por picos de sobretensão transitórios, conduzindo a corrente do raio para a terra. Desta forma, protegem o equipamento, mantêm a continuidade do serviço e reduzem a probabilidade de incidentes de segurança a um nível aceitável para pessoas e bens.

Os protetores contra sobretensões transitórias da Aplicaciones Tecnológicas S.A. são testados em laboratórios oficiais e independentes, superando todas as provas com os valores indicados nas fichas técnicas e etiquetas de equipamento.

Aplicaciones Tecnológicas S.A. recomenda especificamente para CPD a série ATSHIELD de protetores do tipo 1 (proteção contra os efeitos da descarga direta do raio) e as séries de DPS ATSUB e ATCOVER do tipo 2 (proteção contra os efeitos secundários da descarga atmosférica). Além disso, o ATSHOCK 25, homologado pela Iberdrola, pode ser utilizado como um substituto do ATSHIELD.

Para a proteção de linhas de dados que não sejam fibra ótica, a série ATLAN Tipo 3 está disponível em diferentes versões para satisfazer todos os requisitos: individual, montado em rack, CAT6, POE.

No caso dos centros de dados que tenham painéis fotovoltaicos nos seus telhados, a série ATPV oferece uma proteção eficaz, para estes e para os elementos integrados na sua instalação.

A proteção contra raios dos centros de dados é fundamental para preservar múltiplos aspetos dos mesmos (pessoal, infraestruturas, equipamento elétrico e eletrónico, processamento e armazenamento de dados, continuidade do serviço). Aplicaciones Tecnológicas S.A., especialista em proteção de alta qualidade contra o raio, oferece produtos e serviços para proteger os centros de dados. Neste link pode contactar os nossos especialistas que o ajudarão com as soluções tecnológicas recomendadas para a proteção contra o raio nos centros de dados.

Referências

  1. BICSI. ANSI/BICSI 002-2019 Data Center Design and Implementation Best Practices. (2019).
  2. National Fire Protection Association (NFPA). NFPA 780 Safety Standard for the Installation of Lightning Protection Systems. (2020).
  3. International Electrotechnical Commission (IEC). IEC 62305-2 Protection against lightning – Part 2: Risk management. (2010).
  4. TIA. TIA Standard ANSI/TIA-942-2005. 148 (2005).
  5. International Electrotechnical Commission (IEC). IEC 62305-3 Protection against lightning – Part 3: Physical damage to structures and life hazard. (2010).
  6. International Electrotechnical Commission (IEC). IEC 62305-1 Protection against lightning – Part 1: General principles. (2010).
  7. International Electrotechnical Commission (IEC). IEC 62305-4 Protection against lightning – Part 4: Electrical and electronic systems within structures. (2010).