Dimensionamento de Tanques de Água para Data Centers: Um Método Que Começa pela Função
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Dimensionamento de Tanques de Água para Data Centers: Um Método Que Começa pela Carga
Cada tanque de água de um data center é dimensionado com os mesmos quatro passos, qualquer que seja a função. Primeiro, nomeie a função e a demanda que ela deve satisfazer. Segundo, estabeleça a taxa determinante e a duração ou janela durante a qual essa taxa se aplica, que para uma reserva de incêndio é uma vazão multiplicada por uma duração, para a reposição de torre de resfriamento é um balanço hídrico diário multiplicado por um período de interrupção, e para o armazenamento de água gelada é uma vazão multiplicada pela elevação de temperatura que o sistema pode experimentar. Terceiro, subtraia o volume que a bomba não consegue alcançar: o volume morto abaixo da sucção, o borda livre acima do nível máximo de projeto e o volume que o arranjo de trabalho deixa retido. Quarto, verifique se a geometria selecionada entrega o volume restante enquanto ainda permite acesso, reabastecimento e inspeção. O método é defensável porque cada número nele pode ser rastreado até uma entrada declarada, e a disciplina que o torna revisável é nomear o caso determinante por escrito, já que um tanque pode satisfazer sua aritmética e ainda falhar na taxa de reabastecimento, no acesso de manutenção ou na interface com a casa de bombas para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
Por que um método de dimensionamento funciona em três cargas diferentes
Os três deveres parecem não relacionados até que o cálculo seja examinado em vez do equipamento. Uma reserva de incêndio fornece uma vazão por um período, então seu dimensionamento decorre de uma demanda e um tempo. Um reservatório de reposição cobre a água perdida enquanto o abastecimento está indisponível, então seu dimensionamento decorre de uma taxa de perda e uma interrupção. Um reservatório de água gelada absorve uma vazão enquanto uma máquina está offline, então seu dimensionamento decorre de uma vazão e uma excursão permitida. Em cada caso há uma taxa, um período e uma quantidade para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
Fixar a vazão primeiro evita que o cálculo seja feito ao contrário. Um projetista que parte de um diâmetro escolhido para se ajustar ao local produz um volume, depois procura uma vazão que o exija, e o resultado é defensável em um desenho e indefensável em uma revisão. Partir da vazão produz os mesmos quatro passos todas as vezes, de modo que o método é reutilizado em vez de reinventado tanque por tanque para o cálculo do dimensionamento de tanques de água de data center
Passo um: nomear a vazão e a demanda determinante
A vazão é uma declaração curta do que o tanque faz e do que acontece se ele for insuficiente, e é a primeira linha do cálculo em vez de um preâmbulo. Para uma reserva de incêndio, é uma vazão na bomba de incêndio pela duração que o projeto exige. Para um estoque de reposição, é cobrir a perda de água da planta pelo período em que o suprimento estiver indisponível. Para um estoque de água gelada, é transportar a vazão do circuito através de uma parada do chiller para o cálculo do dimensionamento de tanques de água de data center
A demanda determinante é o caso que produz o maior volume necessário, não o mais familiar. Quando um projeto tem tanto uma demanda de sprinklers quanto uma demanda de tubulação vertical, as duas são avaliadas em suas próprias durações em vez de comparadas. Quando uma central de refrigeração tem um balanço hídrico de pico de verão e uma média anual, o pico determina o volume e a média determina o custo operacional. Nomear o caso impede que um menor se torne o projeto para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center
Etapa dois: estabelecer a vazão determinante e a duração
A taxa e o período geram a demanda bruta, e cada função as gera de forma diferente. Uma reserva de incêndio utiliza a vazão de projeto do sprinkler ou do hidrante multiplicada pela duração exigida pela ocupação, com a margem para mangueiras considerada pelo seu próprio período mais curto e então adicionada. Um reservatório de reposição utiliza um balanço hídrico diário de evaporação, arraste e purga, multiplicado pela interrupção presumida. Um reservatório de água gelada utiliza a vazão transportada multiplicada pela excursão permitida para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center.
Os valores abaixo são entradas ilustrativas usadas para mostrar a aritmética de cada método. Eles não são requisitos de projeto nem valores padrão, e um cálculo real utiliza a vazão de projeto do local, os dados de desempenho da torre e a variação permitida para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
Carga | Taxa determinante | Período ou janela | Demanda bruta |
Reserva de proteção contra incêndio | Vazão de projeto mais margem para mangueiras | Duração para a ocupação | Taxa vezes duração, somadas |
Reposição da torre de resfriamento | Evaporação, arraste e purga | Interrupção assumida | Perda diária multiplicada pela interrupção |
Armazenamento de água gelada | Vazão do circuito mantida durante o evento | Janela offline ou elevação permitida | Vazão multiplicada pela excursão permitida |
Terceiro passo: subtrair o que a bomba não consegue alcançar
A demanda bruta não é o volume que o tanque precisa fornecer, e três deduções se aplicam a cada função porque pertencem ao tanque e não à função. O volume morto é o volume abaixo do nível de sucção ou de captação mais baixo, e aumenta com fundos planos e projetos rasos. O borda livre é o volume entre o nível máximo de água de projeto e o topo do casco. O volume retido é a água que o arranjo deixa inutilizável para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
A aritmética é direta e a tentação é não fazê-la, porque a dedução geralmente é menor do que a margem que o projetista esperava. Ainda assim, ela precisa ser feita, porque o número que a bomba de incêndio ou a bomba de enchimento pode realmente fornecer é o número que o cálculo deve defender. Onde a dedução altera a resposta, revise a geometria em vez de contestar a dedução para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
· Armazenamento morto: volume abaixo do nível de sucção ou de extração mais baixo para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
· Borda livre: volume do casco acima do nível máximo de água de projeto para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
· Volume retido: água atrás de obstruções internas para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
· Margem para sedimentos: profundidade assentada antes da próxima limpeza para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
· Indicar cada dedução como uma percentagem do volume do casco para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
Passo quatro: verificar geometria, acesso e reabastecimento
O passo quatro é onde um cálculo que parecia concluído se revela não estar. A verificação geométrica confirma que o diâmetro e a altura selecionados produzem o volume efetivo após as deduções, feita com base no desenho e não numa folha de cálculo. A verificação de acesso confirma que uma pessoa consegue alcançar o interior, os bocais e os instrumentos num tanque cheio, o que exclui um diâmetro escolhido apenas para poupar peso de chapa. A verificação de reabastecimento confirma que o tanque pode ser restaurado dentro do período assumido para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
Estas verificações separam um cálculo de dimensionamento de uma solicitação de cotação. Um volume que não pode ser reabastecido na taxa assumida não é uma reserva, qualquer que seja sua capacidade, e um tanque que não pode ser inspecionado não é mantenível no sentido que o plano operacional pressupõe. Ambas as falhas são baratas de corrigir no dimensionamento e caras após a montagem para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center
Dimensionamento resolvido: uma reserva de incêndio
O exemplo resolvido usa apenas entradas ilustrativas. Uma vazão de projeto de 900 galões por minuto mantida por 120 minutos resulta em uma demanda bruta de 108.000 galões, cerca de 409 metros cúbicos. Um casco de 9,0 m de diâmetro por 8,0 m de altura fornece cerca de 509 metros cúbicos nominais, e as deduções deixam uma capacidade efetiva acima do requisito. O exercício mostra a ordem das etapas, não uma resposta de projeto para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center
Item | Valor ilustrativo | Base |
Vazão e duração de projeto | 900 gpm por 120 min | Entrada ilustrativa |
Demanda bruta | 108.000 gal, cerca de 409 m3 | Taxa vezes duração |
Volume nominal do casco | Cerca de 509 m3 | 9,0 m por 8,0 m de altura |
Menos armazenamento morto | Cerca de 19 m3 | 0,30 m sobre 63,6 m2 de piso |
Menos borda livre | Cerca de 29 m3 | 0,45 m sobre 63,6 m2 de piso |
Capacidade efetiva | Cerca de 461 m3 | Casco menos deduções |
Dimensionamento trabalhado: uma reserva de reposição para torre de resfriamento
O segundo exemplo usa uma torre que circula 1.200 metros cúbicos por hora com evaporação a 0,8 por cento, deriva a 0,1 por cento e purga definida por quatro ciclos de concentração. Essa taxa de perda é aplicada à interrupção assumida, e então as deduções são feitas. A verificação que mais importa está no final: uma linha de enchimento de 30 metros cúbicos por hora restaura o volume em menos de um dia, mais tempo do que a interrupção assumida, então o arranjo de reabastecimento decide isso para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center
Item | Valor ilustrativo | Base |
Taxa de circulação | 1.200 m3/h | Entrada ilustrativa |
Evaporação mais deriva | 10,8 m3/h | 0,8 mais 0,1 por cento do caudal |
Purga | 3,6 m3/h | Perda ao longo dos ciclos menos um |
Taxa de perda total | 14,4 m3/h | A soma das três perdas |
Reserva sobre a interrupção | Cerca de 691 m3 | Taxa de perda em 48 h |
Capacidade efetiva, verificação de reabastecimento | Cerca de 660 m3, enchimento de 30 m3/h | Deduções, depois recuperação |
Dimensionamento prático: um reservatório de água gelada
O terceiro exemplo transporta 500 metros cúbicos por hora através do armazém enquanto uma máquina está offline, com uma excursão de temperatura de 3 kelvin permitida ao longo de 30 minutos. A energia a absorver é o caudal multiplicado pelo calor específico da água e pela excursão permitida, e o volume necessário decorre da diferença de temperatura utilizável que a estratificação consegue suportar. O cálculo termina confirmando que as disposições de estratificação o suportam para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
Item | Valor ilustrativo | Base |
Fluxo e excursão permitida | 500 m3/h, 3 K em 30 min | Entrada ilustrativa |
Energia a ser absorvida | Cerca de 3,14 GJ | Vazão, calor específico e variação |
Diferença de temperatura utilizável | 5 K | Estratificação que o reservatório mantém |
Volume necessário | Cerca de 150 m3 | Energia sobre calor específico e diferença |
Verificações de geometria e estratificação | 9,0 m por 3,5 m, disposição do difusor | Volume, diferença protegida |
As verificações que falham após a aritmética, e como apresentar o cálculo
As falhas recorrentes são consistentes o suficiente para serem nomeadas. Uma taxa de reabastecimento que não consegue restaurar o volume dentro da interrupção assumida é a mais comum, porque o volume do tanque e a linha de enchimento geralmente são dimensionados por partes diferentes. Uma folga de acesso para manutenção adequada no desenho, mas bloqueada pelo traçado de tubulação, é a segunda. Uma premissa de fundação nunca confirmada em relação ao relatório geotécnico é a terceira. Um cronograma de bocais que não corresponde à interface da planta é o quarto para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center.
Apresentar o cálculo a um revisor é uma questão de estrutura e não de extensão. As entradas vêm primeiro com a sua fonte, depois a aritmética numa forma que possa ser verificada linha a linha, depois as deduções e o caso determinante nomeado numa frase, depois as quatro verificações com os seus resultados. Uma suposição apresentada como valor medido perde confiança mais rapidamente para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center
· Entradas primeiro, com a fonte e um rótulo se for uma suposição para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center
· Aritmética apresentada na íntegra, unidades mantidas em cada linha para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center
· Deduções listadas com a fração do volume do casco que cada uma representa para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center
· Caso determinante nomeado em uma frase ao lado do volume que produz para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
· Verificações de reabastecimento, acesso, fundação e interface com resultado de aprovação ou reprovação para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
Estudo de Caso do Projeto
Entrega de referência para esta função, citada da biblioteca de projetos verificados. Nível de correspondência C. Uma entrega de múltiplos tanques de tamanhos mistos, citada para mostrar como um volume dividido ou compartimentado é expresso como um total em relação a um detalhamento por tanque. Não é usada como entrada para os cálculos elaborados neste artigo: cada número nesses exemplos é uma entrada ilustrativa para demonstrar o método, conforme detalhado para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center.
ID do Projeto | País | Produto | Capacidade | Número de tanques | Dimensões | Conclusão | Escopo de fornecimento |
MDV-POT-11672 | Maldivas | Tanque Parafusado de Aço Vitrificado (GFS) | 11.672 m3 | 23 | Diâmetros mistos: φ9,94 × 10,2 m, φ9,17 × 9,0 m, φ10,7 × 10,8 m e outros, 23 tanques | Não registrado na fonte disponível | Não registrado |
Uma entrega multi-tanque de tamanho misto, citada para mostrar como um volume dividido ou compartimentado é expresso como um total em relação a uma discriminação por tanque. Não é usada como entrada nos cálculos elaborados neste artigo: cada número nesses exemplos é uma entrada ilustrativa para demonstrar o método, conforme detalhado para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center.
Perguntas Frequentes
Q1. Por que um método de dimensionamento funciona em três funções diferentes?
Porque cada função se reduz a uma vazão, um período e uma quantidade que o tanque precisa fornecer: uma reserva de incêndio fornece uma vazão por uma duração, um armazenamento de reposição cobre uma taxa de perda durante uma interrupção, um armazenamento de água gelada transporta uma vazão através de uma falha, conforme detalhado para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center.
Q2. Por que nomear a função é o primeiro passo?
Porque o dever determina para que serve o cálculo e qual é a consequência de ficar aquém, e ambos orientam a demanda governante. Também evita a abordagem inversa de escolher um diâmetro para se ajustar ao local e encontrar um dever para justificá-lo para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center
Q3. Como são estabelecidas a taxa e a duração governantes?
A partir da base de projeto e não do padrão do tanque. Uma reserva de incêndio utiliza a vazão de projeto do sprinkler ou da coluna de hidrantes e a duração exigida pela ocupação. Um armazenamento de reposição utiliza o balanço hídrico diário e a interrupção assumida. Um armazenamento de água gelada para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center
Q4. Como é subtraída a água que a bomba não consegue alcançar?
Três deduções aplicam-se a cada função porque pertencem ao tanque e não à função: armazenamento morto abaixo do nível de sucção ou de extração mais baixo, borda livre acima do nível máximo de água de projeto, e volume retido atrás de obstruções internas. Uma margem para sedimentos é adicionada quando o tanque é limpo em ciclo para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
P5. Por que geometria, acesso e reabastecimento vêm por último?
A geometria confirma que o diâmetro e a altura produzem o volume efetivo após as deduções. O acesso confirma que uma pessoa pode alcançar o interior e os bicos em um tanque cheio. O reabastecimento confirma que o tanque pode ser restaurado dentro da interrupção assumida, a verificação que mais frequentemente falha no cálculo do dimensionamento de tanques de água de data centers
P6. Como funciona um exemplo de dimensionamento de reserva de incêndio?
O exemplo ilustrativo multiplica uma vazão de projeto de 900 gpm por 120 minutos para dar 108.000 galões, cerca de 409 metros cúbicos de demanda bruta. Um casco de 9,0 m de diâmetro por 8,0 m de altura dá cerca de 509 metros cúbicos nominais, dos quais 19 metros cúbicos de armazenamento morto e 29 para o cálculo do dimensionamento de tanques de água de data centers
P7. Como funciona um exemplo de dimensionamento de reposição de água de resfriamento?
O exemplo ilustrativo considera uma circulação de 1.200 metros cúbicos por hora com evaporação de 0,8 por cento, arraste de 0,1 por cento e purga definida por quatro ciclos de concentração, resultando em uma perda total de 14,4 metros cúbicos por hora, conforme detalhado para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center.
P8. Como funciona um exemplo de dimensionamento de reservatório de água gelada?
O exemplo ilustrativo considera 500 metros cúbicos por hora enquanto uma máquina está offline, com uma variação de 3 kelvin permitida em 30 minutos, resultando em cerca de 3,14 GJ a absorver. Dividindo pelo calor específico da água e por uma diferença utilizável de 5 kelvin, obtêm-se cerca de 150 metros cúbicos de armazenamento para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
P9. O que é verificado após a conclusão dos cálculos?
Quatro pontos na prática. A taxa de reabastecimento deve restaurar o volume dentro da interrupção assumida. O acesso de manutenção deve alcançar o interior, os bicos e os instrumentos em um tanque cheio. As cargas de fundação devem ser confirmadas em relação ao relatório geotécnico. O cronograma de bicos deve corresponder à interface da planta para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
Q10. Como o cálculo deve ser apresentado a um revisor?
Primeiro as entradas, cada uma com sua fonte e rotulada como suposição quando for o caso. Em seguida, a aritmética completa com as unidades mantidas em cada linha, as deduções com a fração do volume do casco que cada uma representa, o caso determinante nomeado em uma frase e as quatro verificações para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
Um cálculo defensável de dimensionamento de tanque para data center segue os mesmos quatro passos em cada função: declarar a função e sua demanda determinante, estabelecer a vazão e o período, subtrair o volume que a bomba não consegue alcançar e, em seguida, verificar a geometria, o acesso e o reabastecimento. A disciplina que separa um cálculo que um revisor pode conferir de um que apenas declara um número é nomear o caso determinante por escrito, porque um tanque pode atender à sua aritmética e ainda falhar na taxa de reabastecimento, no acesso de manutenção ou na interface com a casa de bombas. As correções que se seguem raramente são um tanque maior. Mais frequentemente, são uma dedução menor, um diâmetro diferente, uma linha de enchimento maior ou um cronograma de bocais definido antes da construção do casco, e todos os quatro são muito mais baratos de obter na fase de dimensionamento do que na fase de montagem para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center.
Fale com um Engenheiro
Envie a função de cada tanque, o meio e quaisquer limites de qualidade da água, a base de projeto que está a utilizar ou a procura a partir da qual pretende calcular, a duração ou período de interrupção assumido, a excursão de temperatura permitida para a função de água refrigerada, a área disponível no local com as rotas de acesso, a disposição e o caudal da linha de enchimento, e as informações geotécnicas e da placa de fundação. Devolveremos um cálculo de dimensionamento para cada tanque mostrando os dados de entrada com as respetivas fontes, a aritmética completa, as deduções de armazenamento morto e borda livre com a sua fração do volume do casco, o caso condicionante nomeado, a geometria que produz o resultado, as verificações de reenchimento e acesso, e o esquema de bocais que as interfaces exigem para o cálculo do dimensionamento do tanque de água do data center
Sobre o Esmalte Central
A Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) é uma fabricante profissional dedicada ao projeto e fabricação de tanques de armazenamento parafusados desde 2008. A linha de produtos inclui tanques de Aço Vitrificado (GFS), tanques de Epóxi Fundido (FBE), tanques de aço inoxidável, tanques de aço galvanizado e coberturas geodésicas de alumínio, juntamente com suporte técnico EPC e acessórios para tanques. A produção é realizada sob as normas ISO 9001, ISO 14001 e ISO 45001, e a linha de produtos é certificada pelas normas NSF/ANSI 61, WRAS, CE e EN 1090, ISO 28765, AWWA D103-09 e NFPA onde a aplicação exigir. A empresa possui cerca de 200 patentes de esmaltação, opera uma base de produção de 150.000 m2, produz cerca de 300.000 chapas de aço revestidas com esmalte por ano, concluiu mais de 30.000 projetos instalados e enviou tanques para mais de 100 países. A capacidade de projeto de engenharia abrange volumes de tanques de até 60.000 m3, conforme detalhado para o cálculo do tamanho do tanque de água do data center.
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