Entre janeiro e abril de 2024, dois terremotos de 7,6 e 7,2 na escala Richter atingiram o Leste Asiático, causando bilhões de dólares em danos e causando a morte de centenas de pessoas.
Apesar da destruição generalizada no Japão e em Taiwan, onde os terremotos ocorreram, uma coisa permaneceu relativamente ilesa em ambos os países: suas fábricas de chips.
Isso ocorre porque, embora as fábricas estejam situadas em áreas propensas à atividade sísmica de nível 4 e 5, muitas das fábricas foram construídas com integridade estrutural suficiente para resistir a esses desastres naturais.
Projetando Data Centers resilientes
Embora algumas técnicas de projeto e construção sejam padrão, Mauro Leuce, chefe global de design e engenharia da Colt Data Center Services, disse que diferentes regiões tendem a adotar abordagens diferentes quando se trata de reforço sísmico.
No Japão, onde os Data Centers da Colt estão localizados, o isolamento de base é a técnica preferida, devido à intensidade da energia gerada pelas linhas de falha em que o país se encontra.
Usado pela primeira vez pela Colt DCS em 2011, o isolamento de base envolve a colocação de rolamentos flexíveis ou almofadas feitas de camadas de borracha e chumbo entre as fundações do edifício e a estrutura. Se um terremoto ocorresse, os isoladores de base absorveriam a maior parte do impacto e, portanto, reduziriam a oscilação e a agitação do Data Center.
Todos os Data Centers da Colt são agora concebidos com isolamento de base como padrão. Leuce observa que, embora seja uma técnica amplamente utilizada em todo o Japão, nos EUA é uma inovação mais recente. Em comparação, na Europa, onde a atividade sísmica é muito mais rara, a chamada técnica de amarração é preferida pelos fornecedores de Data Center.
"Do ponto de vista do custo, provavelmente é mais fácil isolar a estrutura para que ela flutue acima da terra enquanto todo o resto está se movendo, em vez do que geralmente é feito em edifícios comerciais ou residenciais, onde você tenta restringir os sistemas, como tubulações, cabos elétricos, transformadores, geradores, qualquer outra coisa", diz ele.
"Dar a volta e tentar consertar as coisas o mais fortemente possível contra as paredes custa mais e consome muito mais tempo do que simplesmente começar com um projeto que pode ser isolado do solo".
Leuce explica que, quando o Colt DCS projeta o layout de um Data Center, ele garante que as partes mais críticas, como data halls, salas elétricas e outras salas auxiliares necessárias para a continuidade dos negócios, sejam colocadas na base de isolamento. Outros elementos, como geradores, que geralmente são projetados para resistir a um terremoto, podem ser colocados diretamente no solo.
Ele acrescenta que também é importante garantir que você não tenha nada pesado suspenso acima de seus servidores, caso eles se desloquem durante um terremoto e acabem esmagando-os.
Uma técnica final empregada pelo Colt DCS é o uso de amortecedores – dispositivos hidráulicos que dissipam a energia cinética de eventos sísmicos e amortecem o impacto entre as estruturas.
Tendo anteriormente implementado amortecedores de chumbo em seu primeiro Data Center em Inzai, Japão, a Colt deu um passo adiante em sua instalação mais recente construída em Keihanna, Japão, onde está usando uma combinação de um amortecedor de óleo feito de borracha naturalmente laminada mais um sistema de pêndulo de fricção, um tipo de isolamento de base que permite umedecer vertical e horizontalmente.
"A razão pela qual misturamos o pêndulo de fricção com o amortecedor de óleo é porque, com o amortecedor de óleo, você pode realmente controlar a frequência na pulsação harmônica do edifício, dependendo da viscosidade do óleo, enquanto o pêndulo de fricção faz o trabalho de amortecer a energia em ambas as direções, então você reúne as duas tecnologias, " Leuce explica.
Como resultado do isolamento da base, quando o terremoto de magnitude 9,1 de Tohoku atingiu o Japão em março de 2011, todo o Data Center da Colt se moveu apenas 10 cm.
Este também é frequentemente o caso quando se trata de garantir a integridade estrutural dos Data Centers, um número significativo dos quais está situado na costa oeste da América e no leste da Ásia, onde muitos terrenos cobrem falhas geológicas e, como tal, o risco de terremoto é bastante significativo.
De acordo com Ibbi Almufti, diretor de risco e resiliência da empresa de consultoria de engenharia Arup, a atividade sísmica é um dos fenômenos naturais mais difíceis de se proteger. Como tal, ele prefere usar termos como 'resiliência' ou 'fortalecimento' em vez de 'prova' ao discutir essas técnicas de construção.
Algumas dessas técnicas são descritas pela fabricante de chips TSMC em seu site, onde a empresa tem uma página da web que descreve o que chama de "metodologias antissísmicas pioneiras".
Após o terremoto de Chi-Chi de magnitude 7,3 em Taiwan em 1999, a empresa implementou uma série de planos de gerenciamento de proteção contra terremotos que superam os requisitos legais do governo taiwanês.
Isso inclui a adição de ancoragem sísmica em todos os equipamentos e instalações, a instalação de estacas flutuantes em novas fábricas no Parque Científico de Tainan para diminuir a amplitude sísmica em 25% e a nomeação de 180 guardas de proteção contra terremotos totalmente treinados com conhecimentos e práticas sísmicas.
Como resultado, após a rodada mais recente de terremotos, a TSMC não relatou grandes danos ao equipamento em nenhuma das instalações.
Almufti, morando na Califórnia, trabalha com muitos fornecedores de Data Center e muitas vezes se envolve no processo desde o início, quando as empresas ainda estão pensando em quais sites construir.
Ele explica que um dos maiores impulsionadores da seleção do local atualmente é a disponibilidade de energia, mas os fornecedores de Data Center geralmente já estão muito informados sobre os riscos potenciais quando o abordam para consultar projetos, listando coisas que ele não havia necessariamente considerado, como o potencial de um descarrilamento de trem impactar uma instalação construída nas proximidades de trilhos ferroviários, ou um derramamento de gás tóxico.
Por outro lado, Almufti diz que alguns fornecedores acreditam que uma instalação construída para atender aos códigos de construção locais terá automaticamente o nível de resiliência sísmica que o local exige. No entanto, ele explica que esse não é o caso, pois os códigos de construção geralmente são projetados apenas para proteger a vida dos ocupantes do edifício.
Ainda existem algumas ocasiões em que, para perdoar o trocadilho, essas considerações escapam pelas rachaduras. O fortalecimento sísmico retroativo de edifícios é outro serviço que Almufti consulta e, no momento, ele está ajudando um fornecedor de Data Center que involuntariamente construiu suas instalações em uma falha geológica e agora está tentando minimizar qualquer dano potencial que possa acontecer à estrutura no futuro.
"Na maioria das vezes, eles são muito espertos sobre isso", diz ele. "Você nunca construiria conscientemente nesses tipos de zonas".
Para ajudar ainda mais os clientes menos experientes, a Almufti também ajudou a desenvolver o que é conhecido como diretrizes da Iniciativa de Projeto de Engenharia Baseada em Resiliência (REDi), uma estrutura para construir resiliência que oferece níveis de classificação Silver, Gold e Platinum.
Criado para ajudar proprietários, arquitetos e engenheiros a implementar "design baseado em resiliência", de acordo com seu site, o REDi Rating System fornece um "critério de design e planejamento para permitir que os proprietários retomem as operações comerciais e forneçam condições de habitabilidade rapidamente após um desastre", como terremotos, tempestades extremas e inundações.
Colocando os racks à prova
É muito bom certificar-se de incluir sistemas de isolamento de base, amortecedores de última geração e que nenhum tubo pesado seja suspenso precariamente acima de seus servidores, mas como você sabe se isso é suficiente para proteger seu Data Center caso ocorra um terremoto?
Quando Nova York foi pega de surpresa por um terremoto de magnitude 4,8 em abril, o engenheiro da IBM PJ Catalano brincou no X, anteriormente Twitter: "Estou feliz em informar que todos os 200 mainframes em Poughkeepsie, NY, passaram com sucesso neste teste de terremoto GRATUITO!".
Falando à DCD após o terremoto, Catalano explica que, para garantir que seus mainframes sobrevivam quando ocorrer um desastre, foi projetada uma abordagem de teste em várias fases à qual todo o hardware destinado à instalação está sujeito antes de ser instalado.
"Começamos com simulação de computador, então, antes de construirmos qualquer coisa, temos modelos que fazemos por meio de simulação para avaliar quais materiais precisam de enrijecimento, distribuição de peso", diz ele. "A partir daí, vamos para uma segunda fase de prototipagem para que possamos testar os materiais reais no mundo real".
Uma vez concluídas essas etapas, a IBM realiza testes de vibração operacional e de mesa vibratória. Os testes de vibração operacional são para garantir que o rack e seus componentes continuem a funcionar por meio de eventos mais parecidos com uma linha de trem de alta velocidade ou uma rodovia movimentada próxima a um Data Center.
Há também um teste de transporte em que a IBM simula que seus racks estão na parte de trás de "um veículo de 18 rodas voando pela estrada a 60 milhas por hora" porque, como observa Catalano, "se não puder lidar com isso, então um terremoto está fora do reino".
Por fim, vem o teste de terremoto, onde a IBM testa o reforço e o kit de terremoto que vende como um extra adicional para clientes que operam em áreas com atividade sísmica significativa.
"Sempre que projetamos, construímos e enviamos um mainframe de nova geração, como o z16, passamos por todo esse conjunto de testes", diz Catalano. "Geralmente fazemos isso uma vez para cada versão de hardware para garantir que a gaiola, os quadros, todos os componentes que foram lançados, passem por esse conjunto de testes pelo menos uma vez".
A IBM também busca a certificação de laboratórios independentes para dar credibilidade adicional e provar a seus clientes que o sistema está funcionando como deveria.
A mudança climática é a nova fronteira de resiliência
Embora a atividade sísmica continue sendo um dos principais desastres contra os quais as organizações desejam proteger sua infraestrutura crítica, Almufti disse que o clima extremo experimentado como resultado das mudanças climáticas está trazendo consigo uma série de novos desafios de resiliência.
Embora os fornecedores de Data Center baseados no Reino Unido provavelmente não tenham proteção sísmica perto do topo de suas listas de tarefas de construção, quando o país foi atingido por uma onda de calor recorde no verão de 2022, o Google, Oracle e Guy's e St Thomas' NHS Foundation Trust, com sede em Londres, sofreram interrupções no Data Center quando as temperaturas subiram para um recorde de 40 ° C.
Almufti disse que as inundações são o desastre natural mais intuitivo para se proteger, pois você só precisa levantar as fundações ou colocar lagoas de retenção ou drenagem pluvial. Ele também ajuda os operadores a prever como futuras ondas de calor ou temperaturas extremas podem afetar seus sistemas mecânicos, permitindo que isso seja levado em consideração em qualquer plano de construção.
Além disso, como a maioria dos Data Centers é construída com concreto pré-moldado ou paredes inclinadas contendo muito poucas aberturas, eles são bastante resistentes à maioria dos ventos fortes. No entanto, Almufti explica que, a menos que você construa um bunker de concreto - algo que ele diz ser possível, mas muito caro - é muito desafiador se proteger contra outro fenômeno climático comum nos EUA, os tornados.
"Cada [técnica] é um pouco sutil e, idealmente, o que você está fazendo é tentar encontrar sinergias entre as medidas para que sejam benéficas", diz ele.
Mas, para terminar onde começamos, Almufti reitera sua jogada inicial de que a sísmica continua sendo o perigo mais difícil de se proteger.
"Com a sísmica, você precisa realmente se concentrar nas entranhas internas da estrutura, bem como nos elementos não estruturais e no envelope", diz ele. "É por isso que estou mais animado com isso - eu amo as outras coisas também, mas a sísmica é realmente o processo mais academicamente rigoroso pelo qual você passa".