Arrefecimento do armário: Evitar o sobreaquecimento e aumentar o tempo de vida útil

Introdução

Ano após ano, os equipamentos tecnologicamente complexos tornam-se mais avançados e miniaturizados. Não obstante, isto significa que produzem calor excessivo num espaço compacto. Quando estes tipos de dispositivos são mantidos em armários ou caixas, o calor gerado pode ser excessivo. Além disso, se não houver esse fluxo de ar, o ar ambiente que se encontra no compartimento do armário não terá qualquer outro movimento a agitá-lo, o que pode até fazer subir a temperatura no interior do armário. É por isso que se percebe a importância do arrefecimento do armário, onde é necessário controlar o ar quente no interior e permitir a ventilação adequada do calor. É muito importante manter uma circulação adequada do ambiente do armário para evitar a ocorrência de bolsas de calor no armário e, assim, proteger a capacidade operacional do aparelho alojado.

Nestes casos, será necessário considerar a relevância do arrefecimento do armário no foco do negócio, os métodos de arrefecimento e outras questões pré-determinadas, indicando a ordem correta no que diz respeito ao funcionamento do equipamento.

O que é o arrefecimento de armários e porque é importante?

A refrigeração de armários é a definição utilizada para a ação de controlar e regular a quantidade de calor atingida no interior de uma caixa que contém terminais eléctricos. Significa dissipar o calor produzido pelo sistema de modo a criar um ambiente favorável ao seu funcionamento. Os dois conceitos básicos para a dispersão de calor no arrefecimento de armários são a condução, a convecção e a radiação. A condução ocorre quando o calor é transmitido aos elementos e à caixa por contacto. A convecção comporta o ar frio presente na caixa, que entra em contacto com os componentes eléctricos e é aquecido, evacuando posteriormente o armário. Em contrapartida, a radiação no aquecimento refere-se à emissão e absorção de energia por meio de ondas.

O arrefecimento eficaz do armário é muito importante por várias razões diferentes. A principal delas é o facto de evitar o sobreaquecimento que, por sua vez, pode fazer com que o equipamento deixe de funcionar eficientemente ou, por vezes, nem sequer funcione. Os componentes electrónicos que funcionam em circunstâncias superiores aos limites de temperatura especificados sofrem efeitos semelhantes. Em indústrias como as telecomunicações, os centros de dados e a indústria transformadora, onde a fiabilidade e o tempo de funcionamento são críticos, o arrefecimento do armário desempenha um papel vital para garantir uma vida longa e um funcionamento estável do equipamento.

Além disso, o arrefecimento adequado dos armários facilita a temperatura de funcionamento dos delicados aparelhos electrónicos que estão presentes em muitos sistemas. A maioria dos componentes tem níveis de temperatura óptimos para funcionar eficazmente. Estes limites, se forem ultrapassados pelas temperaturas internas de funcionamento dos componentes, podem resultar em tensão nos componentes e, consequentemente, numa redução do tempo de vida útil. Ao pôr em prática estas medidas, as indústrias podem poupar custos nos seus activos úteis e evitar perdas prováveis associadas a interrupções operacionais que podem ser ocasionadas pelo calor.

De acordo com um estudo do Uptime Institute, 65% das falhas mais comuns dos equipamentos de TI podem ser diretamente atribuídas à falta de refrigeração adequada. Isto demonstra o papel crítico do arrefecimento do armário para evitar tais falhas e o desempenho geral dos sistemas electrónicos em diversos ambientes operacionais.

Causas comuns de sobreaquecimento do armário

Vários factores podem contribuir para o sobreaquecimento do armário:

Equipamentos de alta densidade que geram mais calor
Fluxo de ar inadequado no interior do armário
A temperatura ambiente é demasiado elevada
Falta de ventilação adequada ou de sistema de arrefecimento

arrefecimento de armários de servidores

Quais são os sinais de que o seu armário precisa de um melhor arrefecimento?

Deverá ser capaz de identificar esses sinais de aviso ao efetuar uma análise deste equipamento específico:

Paragens de equipamentos com uma frequência superior à aceitável
Velocidades de ventilação sempre elevadas, independentemente da utilização ou da situação de trabalho
Áreas queimadas ou arestas dobradas, qualquer evidência aparente de danos causados pelo calor no equipamento
Sistemas de monitorização "alarmantes" ou "alertas".

Tipos de sistemas de arrefecimento de armários

Ventilação natural

A ventilação natural passiva é conseguida através do movimento do ar por correntes de convecção dentro do espaço confinado. Este sistema passivo utiliza uma série de aberturas onde o ar quente que se acumulou é expulso e substituído por ar frio. Um armário com ventilação natural pode ser tornado mais eficaz através da utilização de filtros para impedir a entrada de sujidade e outras partículas.

Provavelmente, o aspeto mais favorável da ventilação natural é o facto de não exigir um elevado nível de complexidade ou custo de execução. Não há despesas operacionais adicionais em termos de consumo de energia ou de utilização de aparelhos sofisticados, o que é particularmente vantajoso em aplicações de baixo calor ou em locais onde já existe suficiente movimento de ar.

No entanto, é claro que esta é uma limitação óbvia do método; os armários com ventilação natural não serão adequados para aplicações de elevado calor ou de baixo fluxo de ar.

Ventilação do ar: Ventiladores e sopradores

Os meios activos para melhorar o arrefecimento dos armários incluem a utilização de ventiladores e sopradores de arrefecimento de armários que promovem o movimento do ar do armário através do armário. Estes dispositivos têm diferentes tamanhos e designs para vários armários e a sua capacidade de arrefecimento. Há uma série de considerações que devem ser tidas em conta para garantir que é selecionada uma ventoinha adequada para o arrefecimento do armário, incluindo a taxa de fluxo de ar (medida em pés cúbicos por minuto ou CFM), o ruído e o consumo de energia.

Para um arrefecimento ótimo do armário, Ventiladores AC e ventiladores axiais DC são geralmente recomendados. Ventoinhas AC são adequados para aplicações que requerem um elevado caudal de ar e podem ser facilmente integrados em sistemas de alimentação CA existentes. Por outro lado, os ventiladores axiais CC oferecem uma solução mais eficiente em termos energéticos e estão disponíveis numa vasta gama de tamanhos e tensões.

O aspeto positivo da utilização de ventiladores e sopradores de arrefecimento é que o ar que é soprado ou extraído do armário é direcionado para as áreas que necessitam de arrefecimento. Isto elimina as zonas quentes e os desequilíbrios térmicos na estrutura. Além disso, a construção e os circuitos de tais máquinas de trabalho não são tão complexos e caros, o que também cria um retorno para uma ampla utilização dessas máquinas.

Sistemas de arrefecimento em circuito fechado (Condicionadores de ar e permutadores de calor)

Neste caso, podem ser utilizados sistemas de arrefecimento em circuito fechado, especialmente exigentes, como os aparelhos de ar condicionado e os permutadores de calor, para proporcionar um controlo adicional da temperatura. Os aparelhos de ar condicionado são utilizados para aquecer e arrefecer os armários, evaporando primeiro o calor do armário, que é depois libertado para a atmosfera. Os seus componentes incluem o evaporador, o compressor, o condensador e a válvula de expansão. Enquanto o evaporador arrefece o ar no interior do armário, o condensador expulsa o ar frio para o exterior. Embora os aparelhos de ar condicionado sejam bastante eficientes, especialmente na manutenção de uma temperatura constante, são mais caros do que os outros sistemas de refrigeração e, por conseguinte, consomem muita energia, para além de necessitarem de manutenção regular.

Pelo contrário, os permutadores de calor retiram o calor do armário e transferem-no para outro meio de arrefecimento, como a água ou um refrigerante. Consoante o meio de arrefecimento, podem ser ar-ar, ar-água ou ar-frigorífico. Em termos de eficiência, os permutadores de calor funcionam melhor do que os aparelhos de ar condicionado e podem suportar condições extremas em que o ar condicionado não pode ser aplicado.

Os sistemas de refrigeração de circuito fechado são concebidos de forma a não haver flutuações de temperatura, mesmo quando há alterações radicais nas condições do ambiente. Além disso, podem ser protegidos contra poeira, humidade e outros corpos estranhos, o que pode ser benéfico para a utilização normal em estaleiros de construção ou na utilização de estes produtos no exterior. No entanto, estes sistemas são mais complexos e dispendiosos do que a utilização de ventilação natural ou de ventoinhas para arrefecimento.

Sistema de arrefecimento	Descrição	Melhor para	Custo	Manutenção
Ventilação natural	Fluxo de ar passivo através de aberturas; sem peças mecânicas	Aplicações de baixo calor	Baixa	Mínimo (limpeza do filtro)
Ventilação do ar (ventoinhas)	Arrefecimento ativo utilizando ventoinhas/sopradores para circulação do ar	Aplicações de calor moderado a elevado	Moderado	Moderado (limpeza da ventoinha)
Arrefecimento em circuito fechado	Aparelhos de ar condicionado ou permutadores de calor para controlo da temperatura	Ambientes agressivos ou extremos	Elevado	Elevada (manutenção regular necessária)

Selecionar o arrefecedor de armários certo

Principais considerações para a escolha de um sistema de arrefecimento de armários

Ao determinar um método de arrefecimento do armário, certifique-se de que tem em conta os seguintes factores:

Carga térmica produzida pelo equipamento
Temperatura e humidade externas
Restrições de espaço e opções de montagem
Ruído da ventoinha e potência nominal
Condições físicas (presença de poeira ou humidade, corrosão química, etc.)
Custo e utilização média de manutenção.

Melhores práticas para um arrefecimento ótimo do armário

Seguem-se algumas diretrizes para ajudar a manter o desempenho do sistema de arrefecimento do seu armário:

Posicionamento das melhores ventoinhas de arrefecimento de armários

Relativamente à colocação das ventoinhas de arrefecimento do armário, é importante posicionar as ventoinhas ou ventiladores de forma a melhorar os padrões gerais de fluxo de ar. Basicamente, o ar frio é aspirado pela parte inferior do armário, enquanto o ar quente é libertado pela parte superior. Também é muito importante manter espaços adequados entre os componentes eléctricos para evitar a obstrução da passagem do fluxo de ar.

Além disso, a utilização de painéis de obturação também minimiza a recirculação de ar quente e a retenção de trajectórias de fluxo de ar adequadas.

armário de refrigeração com ventiladores

Prevenção de poeiras e contaminantes em sistemas de arrefecimento de armários

Evitar o pó e os contaminantes no sistema de arrefecimento do armário é também algo que deve ser considerado. A utilização de filtros ou de protectores de ventoinhas para eliminar partículas de pó pode ser utilizada para evitar o entupimento das ventoinhas do sistema de arrefecimento ou a erosão de peças electrónicas. Estes filtros ficam obstruídos com o pó ao longo do tempo e têm de ser limpos ou trocados regularmente, para que o desempenho de refrigeração seja ótimo e eficaz.

Armários de arrefecimento em ambientes agressivos

Por exemplo, no caso de um clima muito rigoroso, de temperaturas e humidade extremas ou de poluentes extremos, pode ser necessário empregar esforços adicionais de aquisição de produtos electrónicos. A colocação do equipamento em caixas de proteção com classificação IP pode ajudar a eliminar a entrada de corpos estranhos, como poeira e humidade.

Explore a opção de registar permutadores de calor ar-ar ou ar-água para um arrefecimento mais eficiente do sistema de exaustão neste caso. Outro meio de aumentar a fiabilidade e a durabilidade dos processos do sistema de arrefecimento do armário é a utilização de componentes de arrefecimento robustos que sejam tolerantes ao choque, à vibração e à corrosão.

Conclusão

O arrefecimento dos armários é muito importante, especialmente se se quiser proteger o valioso equipamento eletrónico contra o sobreaquecimento e fazê-lo funcionar durante mais tempo. Graças à compreensão do orifício térmico e da circulação do ar ambiente e à utilização de outras técnicas, a seleção do dissipador de calor adequado para o armário torna-se muito fácil. É necessário ter em conta o fluxo de ar no interior do compartimento bem como condições de ar adequadas no interior do armário. A rotação giroscópica do pó e das massas em rotação é eficaz e é necessário tratar o seu armário ou refrigerador com o máximo cuidado. Não há muito a ganhar com o funcionamento de equipamento com elevada manutenção se arrefecimento adequado não está empregado.