Dcd2011 tco-rev-final-00

UPS estático x Rotativo
Título
Simulaçãodo Custo Total de Propriedade
de um Datacenter padrão (1000 KVA)
Palestrante
Eng: Luis Tossi

DCD – Analise de TCO
Introdução
•Este trabalho irá apresentar o de TCO de um datacenter modelo de
500 m2 de área de produção, com uma densidade de carga
de 2 KVA/m2.
•O estudo será dividido em 2 partes, sendo a primeira com uma solução
Convencional com uso de UPS estático + GMG;
•A segunda parte irá apresentar o estudo de TCO de uma solução com
UPS rotativo;

Premissas básicas
•Não serão utilizados valores em moeda corrente mas sim porcentagem do
valor total investido.
•Os custos de manutenção/reposiçãoserão mostrados em porcentagem do
Valor de aquisição/ano do insumo analisado e não do custo total do
investimento;
•O valor de custos de reposição de peças também serão expressos em
porcentagem do custo de aquisição dos equipamentos em análise;
•Custos de energia elétrica serão expressosem moeda corrente;
•Não iremos computar custos de projetos.
•Custos de gerenciamento de instalação estão diluídos proporcionalmente
nos insumos utlizados;
•Serão mostrados os custos de instalação (incluindo materiais e mdo) em
porcentagem dos custos total do investimento inicial;

•A primeira instalação a ser analisada será um sistema dual N+N de 1000 KVA.
•Este sistema será composto de uma usina de 4 geradores de 1250 KVA (3+1) com
transferência automática (via ATS) – redundantes,formando alimentação em anel.
•A Parte de média tensão utilizará transformadores de 13,8 KV para 480 V;
•Transformadores 2 + 1 de 1000/1200 KVAcada;
•As cargas serão em sua maioria dual power com apenas 1 PDU de 225 KVA para
cargas single power;
•Os PDUS serão modularizados em 6 x 225 KVA;

Unifilar 1-Padrão

GMG
•Custo de aquisição de equipamentos 25 % do capex investido (incluindo Quadros de
Transferência, proteções e chaves ATS)
•Custo de instalação de GMG (incluindo cabos/barramentos) infra estrutura e mdo.
5 % do Capex investido;
•Manutenção de GMG e componentes associados;
•Contrato de manutenção preventiva (trimestral) / corretiva (atendimento em 4h)
sem peças inclusas (1,5 % do custo GMG )
•Custos de materias em manutenções planejadas ano (0,5 % do Custo GMG);
•Custos de materias não planejados ano (0,5 % Custo GMG)
•Custo total de manutenção GMG = 2,5% x 25% (Capex) = 0,625%

Transformadores e Quadros de Média/Baixa tensão
•Custo de aquisição de equipamentos 22% do capex investido (transformadores,
quadros de média tensão, subestacão, quadros de baixa Tensão)
•Custo de instalação de trafos e quadros (incluindo cabos/barramentos até distrIbuição
de BT) infra estrutura e mdo. em 5% do Capex investido;
•Manutenção de Média/Baixa tensão e componentes associados;
•Contrato de manutenção preventiva + corretivae operação de utilidades elétrica (com
plantonistas p/ operação), sem peças inclusas ( 3 % do custo MT/BT). Operação
Elétrica + refrigeração.
Não incluso manutenções das especialidades (UPS+GMG+MT+outros).
•Çustos de materias associados as manutenções planejadas ano (0,25 %
Custo AT/BT);
•Custos de materiais não planejados ano (0,25% Custo MT/BT)
•Custo total de Manutenção = 3,5% x 22% (Capex) = 0,77% Capex total

UPS
•Custo de aquisição de equipamentos 9% do capex investido (4 x UPS de 500 KVA
com autonomia de 10 min por sistema a plena carga;
•Custo de instalação de UPSs e quadros (incluindo cabos/barramentos, quadros de
saída das UPS e quadros de By Pass ) infra estrutura e mdo. em 4 % do Capex
investido;
•Manutenção de UPS e componentes associados;
sem peças inclusas ( 5 % do custo do sistema UPS / ano).
•Çustos de materias associados as manutenções planejadas ano (% do Custo do
sistema UPS)
•Troca de baterias a cada 5 anos – 15% do valor inicial do conjunto;
•Troca de capacitores a cada 7 anos – 3 % do valor inicial do conjunto;
•Troca de ventiladores a cada 4 anos – 2% do valor inicial do conjunto;
•Custos de materiais não planejados ano 0,5 % do valor inicial do conjunto;

UPS
•Para cada 15 anos de uso de um sistema UPS exposto teremos um
custo de manutenção total de:
75 % (CM) + 2 x 15% (Baterias) + 2 x 3% (Capacitores) + 3 x 2% (ventil)
+ 7,5% (outros) = 124,5% do valor inicial investido em 15 anos.
Uma média de 8,3% ano apenas em manutenções e reposições.
Custo manutenção UPS = 8,3% x 9 % (capex total) =
= 0,747 % Capex Total

PDUS e Monitoração
•Custo de aquisição de equipamentos 4 % do capex investido (6 x PDUS de 225 KVA,
Todos com disjuntores, plug in, trafo Isolador abaixador de 480V/120V, fator K20,
Com Irush 5 x In, sistema de monitoração por circuito) uma chave
STS de 400 A e seu respectivo PDU SW 225 KVA. Uso de RPPS de 75 a 125 KVA.
•Custo de instalação de PDUs e quadros RPPS (incluindo cabos/barramentos) infra
estrutura e mdo já incluso nos custos de materiais e mdo de BT/MT;
•Manutenção de PDUs e componentes associados;
sem peças inclusas ( 0,5% do Custp PDUs).
•Çustos de materias associados as manutenções planejadas ano (0,5% do PDUs)
•Custo Manutenção PDUS = 1% x 4% (Capex)= 0,04% Capex

Refrigeração – Precisão + Conforto
•Custo de aquisição de equipamentos 10 % do capex investido (10 x 30 TR FAN COIL)
+ Chillers + componentes associados+ sistema de AC de conforto + automação/controle +
+ acessórios)
•Custo de instalação e mdo de todo o sistema de refrigeração incluindo materiais
8 % do capex.
Custo de manutenção do sistema de refrigeração:
sem peças inclusas ( 3% do Custo Ar ano).
•Çustos de materias associados as manutenções planejadas ano (2% do Custo Ar)
•Custo de Manutenção ARCON = 5% x 10% (Capex) = 0,5% Capex total/ano

TCO Capex + Opex
•Custo total de implantação (100%) elétrica + Refrigeração:
•Média tensão + Trafos + BT = 27%
•GMG e transferências = 30%
•UPS + Quadros = 13 %
•PDUS + quadros = 4%
•Ar Condicionado = 18%
•Demais utilidades (combate,Acesso,Instalações,etc) + Comission.= 8%
•Custos operacionais ano (porcentagem do Capex Total):
•Manutenção/Operaçãode Eletrica + GMG + utilidades = 0,77%
•Manutenção UPS + PDUS = 0,787%
•Manutenção GMG = 0,625%
•Manutenção ARCON = 0,5%
• Custos totais de manutençãode facilities ano = 2,682% do investimento inicial

Eficiência energética
•Analise de eficiência energética:
•Vamos considerar o uso de UPSs de alta eficiência trabalhando no modo dupla conversão
•Carregamento total dos trafos de entrada em 66% (2+1).
Perdas em trafos de entrada + cabos até alimentação de UPSs e Ar Condicionado = 1%
= 0,001 x 2000 KVA = 20 KVA
Perdas nas UPSs = 3% = 0,02 x 720 KVA = 21,6 KVA
Energia consumida na refrigeração do sistema UPS = 1,3x 21,6 KVA = 28,08 KVA
Perdas nos PDUS 2% = 14,4 KVA
Perdas na distribuição do datacenter (desprezivel)
Perdas totais em todo o circuitode alimentação
Perdas totais = 20 + 21,6 + 28,08 + 14,4 = 84,08 KVA x 0.9 = 75,67 KW
Total = 75,67 x 24 x 365 x 0,25 = R$ 165.721,00 / Ano.
Total em 15 anos = R$ 2.485.825,00 (PERDAS)

Uso de UPS rotativas
•As premissas básicas da instalação não mudarão.
•Datacenter com carga instalada de 1000 KVA, majoritáriamente composto de
Cargas Duais.
•Os geradores e UPSs serão substiuídos por 3 UPS rotativos de 1000 KVA ligados
em paralelo Isolado (de acordo com o diagrama a seguir).
•A Parte de média tensão mantém a mesma;
•As cargas serão em sua maioria dual power com apenas 1 PDU de 225 KVA para
cargas single power + 6 PDUS de 225 KVA para cargas duais.
•Ar condicinado utilizando a mesma solução anterior.
•Quadros de média tensão, baixa tensão, instalações e etc permancerão os mesmos,
Excetos os que necessitam ser alterados para o uso da nova solução.

UPS ESTÁTICA
Rede
Grupo Gerador Diesel
Bancos de Capacitores
ATS
UPS Estática
Painéis de Distribuição
Baterias + Ar cond. + Combate Incêndio. + Iluminação especial
Sala de Baterias
Carga
Bobina de Reatância

Unifilar – Solução rotativa

•Nesta solução não são utilizadas UPS estáticos nem GMG.
•Os UPS rotativos utilizados neste modelo têm um ramo de UPS (sem interrupção)
e também têm um ramo que alimenta cargas apenas pelo GMG (com interrupção)
este ramo é utilizado para alimentar as cargas não críticas (ARCON, Iluminação, etc)
•Esta solução é chamada de paralelo isolado devido ao uso dos indutores de
acoplamento.
•As cargas críticas sempre tem a opção de redundância de uma UPS e também do ;
Terceiro UPS que se conecta quando necessário via os indutores de acoplamento.
•Quadros de média tensão, baixa tensão, instalações e etc permanecerão os mesmos,
Excetos os que necessitam ser alterados para o uso da nova solução.

IP-Bus Star, Baixa Tensão, Tier III

•Custo de aquisição de equipamentos 22% do capex investido (transformadores,
quadros de média tensão, subestacão,quadros de baixa Tensão, barramentos e cabos
de saida até distrIbuição de BT. )
•Custo de instalação de trafos e quadros (incluindo cabos/barramentos) infra
estrutura e mdo. em 5% do Capex investido;
Custo total inalterado em relação a solução anterior
•Custo de aquisição de equipamentos 4 % do capex investido (6 x PDUS de 225 KVA,
Todos com disjuntores, plug in, trafo Isolador abaixador de 480V/120V, fator K20,
Com Irush 5 x In, sistema de monitoração por circuito) uma chave
STS de 400 A e seu respectivo PDU SW 225 KVA
•Custo de instalação de PDUs e quadros RPPS (incluindo cabos/barramentos) infra
estrutura e mdo já incluso nos custos de materiais e mdo de BT/MT;

•Custo de aquisição de equipamentos 10 % do capex investido (10 x 30 TR FAN
COIL) + chillers e componentes associados + sistema de AC de conforto +
automação/controle + acessórios)
•Custo de instalação e mdo de todo o sistema de refrigeração incluindo
materiais
8 % do capex.

•Custo de aquisição de 3 UPS rotativos de 1000 KVA + Quadros de IP + start up
e comissionamento do Sistema em % do Capex total = 39%
•Custo de instalação e mdo de todo o sistema de UPS rotativos 4 % do capex.

•Custo total de implantação (100%) elétrica + Refrigeração:
•Média tensão + Trafos + BT = 27%
•UPS Rotativo ( Sistema completo)= 43 %
•PDUS + quadros = 4%
•Ar Condicionado = 18%
•Demais utilidades (combate,Acesso,Instalações,etc) + Comission.= 8%
•Como pode ser notado as porcentagens pouco variam,
pois os custos totais se equivalem, ou seja, GMG + UPS
= UPS Rotativo completo

•Manutenção de UPS e componentes associados;
sem peças inclusas ( 1,6 % Custo de aquisição).
•Troca de materiais planejados do motor/alternador/acumulador(exceto troca do
acumulador)em 15 anos– 6,5% do valor inicial do conjunto;
•Troca de peças do PLC e painel de controle em 15 anos – 1,5 % do valor inicial
do conjunto – incluindo reposição de pecas por falhas;
•Troca do Acumuladorem 15 anos – 13% do valor inicial do conjunto;

•Para cada 15 anos de uso de um sistema UPS exposto teremos um custo de
manutenção totalde:
24 % (CM) + 13 % (Acumulador)+ 8 % (materiais + mdo) = 45% do valor inicial
investido em 15 anos.
Uma média de 3% ano apenas em manutenções e reposições.
•Totalizando 3 % x 39 % = 1,17 % Capex Total

•Custos operacionais ano (porcentagem do Capex Total):
•Manutenção/Operaçãode Eletrica + utilidades = 0,77%
•Manutenção UPS + PDUS = 1,17 + 0,04 = 1,21%
•Manutenção ARCON = 0,5%
•Custo total de manutenção/operação ano = 2,48% capex.(Contra
2,682% da solução anterior)

•Custos de perdas em eficiência energética;
Uma UPS Rotativa não alimenta a carga durante a presença de rede, porém
para manter-se funcionando consome 3% de sua potência nominal.
Cada lado de UPS terá uma perda de (1000kVA*3,5%) = 35 kVA*FP0,9 =
31,5kW Perdas ano 31,5 KW x 24 h x 365 = 275940KWh
Custos = 275940 x R$ 0,25 = R$ 68.985,00 (cada lado de UPS)
Para 15 anos de operação teremos R$ 2.069.550,00 em perdas energéticas.
Consumo de diesel de 224 litros/hora por UPS a carga nominal.

Eficiência energética – Solução 2
•Analise de eficiência energética:
•Carregamento total dos trafos de entrada em 66% (2+1).
Perdas em trafos de entrada + cabos até alimentação de UPSs e Ar Condicionado = 1%
= 0,001 x 2000 KVA = 20 KVA
Perdas nas UPSs = 3% = 0,03 x (720 + (720 x 1,3)) KVA = 0,03x 1656 = 49,68 KVA
Perdas da UPS até PDUs (desprezivel)
Perdas nos PDUS 2% = 14,4 KVA
Perdas totais = 20 + 49,68 + 14,4 = 84, KVA x 0.9 = 75,67 KW
Total = 75,67 x 24 x 365 x 0,25 = R$ 165.721,00 / Ano.
Total em 15 anos = R$ 2.485.825,00 (PERDAS)

Conclusão - Comparação

Conclusão
•Os custos de investimentos nas duas soluções são praticamente
idênticas, sendo a solução 2 1% mais em conta;
•Os custos de manutenção e operação das duas soluções são
praticamente iguais, porém existe uma pequena diferença para a
solução com UPS rotativa, de 0,2% ao ano.
•Ambas as soluções oferecerão uma disponibilidade bastante
similar.
•Se forem utilizadas UPS estáticas de alta eficiência, trabalhando
em Digital interative, a solução com UPS estática (98%) é mais
eficiente que a opção com UPS rotativo (97%).

•Agradecimentospela colaboração
•Clemar Engenharia– Eng. Indio Lucio ( indio@clemar.com.br)
•EuroDiesel – Eng. Fernando Wendt (fernando@eurodieselbrasil.com.br)
•Gerencial Engenharia – Eng. José Luiz De Martini ( jl-gerencial@uol.com.br)
•HDS Sistemas de Energia – Daniel Strithorst (daniel@hdspr.com.br)
•Stemac – Fabio Amandio (fabio.amandio@stemac.com.br)
•TC Solutions - Jayme Cosceli (jayme@tcsolutions.com.br)
•Palestrante – Eng. Luis Tossi
•tossi@hdspr.com.br
•Fone – 41 9205 7090

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