Data centers sostenibles: la transición hacia la refrigeración líquida

El poder de procesamiento de los microprocesadores continúa creciendo, y con ello, también aumenta el calor que generan estos circuitos integrados. Esto tiene a los operadores de centros de procesamiento de datos (CPD) o data centers preocupados sobre si sus sistemas de refrigeración podrán estar a la altura de las demandas cada vez mayores de aplicaciones intensivas en energía, como la inteligencia artificial.

La unidad central de procesamiento de la mayoría de las computadoras domésticas consume entre 65 y 150 Watts de energía. Sin embargo, el consumo de los microprocesadores utilizados en los CPD es mucho mayor. Algunos expertos, por ejemplo, especulan que un chip típico en este contexto podría superar los 500W para el año 2025.

Si se multiplica este consumo de energía por varios miles para tener en cuenta todos los microprocesadores que trabajan en un data center, la magnitud del desafío para controlar la temperatura y enfriar estas infraestructuras críticas se hace más clara.

“El mayor problema para los centros de datos es el avance en la densidad de calor de los chips, porque las empresas que fabrican servidores y tecnología de chips están avanzando más rápido de lo que todos los demás pueden seguir”, afirmó David Kandel, consultor de Aplicaciones de Mercados Estratégicos de Belimo.

Entre las soluciones de la empresa de origen suizo se encuentra la fabricación y suministro de válvulas, actuadores, sensores y otros dispositivos para la refrigeración en CPD, contribuyendo a que esta industria transite hacia la adopción de tecnologías como la refrigeración líquida.

¿Cuáles son las limitaciones de los métodos antiguos ?

De acuerdo con David Kandel, la refrigeración por aire ha sido durante mucho tiempo la solución preferida para mantener bajo control las temperaturas de los centros de datos. Esto funcionaba bien cuando la densidad de calor promedio de un rack estándar en un centro de datos se mantenía por debajo de los 10 a 12 kiloWatts.
Pero para los servidores que realizan computación de alto rendimiento (HPC) en la actualidad, el promedio por rack es de 25 a 50 kiloWatts, y algunos especulan que el uso podría alcanzar unos 100 kiloWatts.

Esto significa que el sistema de aire acondicionado de un edificio, por muy potente que sea, trabajando junto con un conjunto de ventiladores de servidor, no es suficiente para contrarrestar el calor de la próxima generación de data centers. “La realidad es que hay límites físicos en cuanto a la cantidad de calor que se puede transferir usando aire, que es probablemente la forma menos eficiente de transferir calor”, agregó el experto de Belimo.

Refrigeración líquida, una opción más sustentable

La refrigeración líquida es ampliamente considerada como el reemplazo natural de la refrigeración por aire. Sus desventajas incluyen el costo de instalación y —en instalaciones más antiguas— la complejidad de llevar a cabo la transición. Sin embargo, el gran beneficio es que la refrigeración líquida no enfrenta las mismas limitaciones físicas que la refrigeración por aire.

“En los próximos cinco a diez años, veremos muchas instalaciones híbridas de refrigeración por aire y líquida, y la refrigeración basada en aire seguirá utilizándose para servidores que alojan cosas como correos electrónicos y redes sociales”, aseguró Kandel.

Esto porque la refrigeración líquida se está convirtiendo en la “norma para las aplicaciones más densas”, como es el caso de la inteligencia artificial y la minería de criptomonedas. Incluso, añadió el experto, algunos vendedores de servidores HPC están exigiendo soluciones de refrigeración líquida para ciertos productos de alta gama.
Ahora bien, la refrigeración líquida puede tomar varias formas. Las dos más populares son la refrigeración directa al chip o “placa fría” y la refrigeración por inmersión. La primera monta un pequeño dispositivo intercambiador de calor directamente en el servidor. La segunda elimina los racks y sumerge el servidor en un fluido dieléctrico para absorber el calor, explicó David Kandel.

Cabe decir que la magnitud de la transición a estos métodos de refrigeración, que requerirá la instalación de nueva infraestructura dentro de los centros de datos, tiene a muchos operadores preocupados. No obstante, las tecnologías de control de fluidos están avanzando de maneras que harán que los nuevos sistemas de refrigeración funcionen de manera más eficiente y sean más fáciles de operar.

Cómo iniciar la transición a la refrigeración líquida

En los últimos años, Belimo ha desarrollado válvulas de control avanzadas que incorporan medición de flujo, presión y temperatura para el mercado general de HVACR, que también tienen aplicaciones que mejoran la eficiencia en los centros de datos basados en líquidos.

Algunos ejemplos incluyen sus válvulas de presión independiente electrónica, o válvulas ePIV, que se pueden reprogramar para ajustarse a cambios en los requerimientos de flujo a medida que avanza la tecnología de chips, evitando así el esfuerzo de ajustar manualmente cientos de válvulas dentro de un centro de datos. Otra tecnología es la Energy Valve de Belimo, que puede garantizar que el flujo de fluido hacia cada placa fría del servidor permanezca constante incluso si uno o más servidores en un rack se eliminan.

Si bien este tipo de dispositivos inteligentes contribuyen a que un centro de procesamiento de datos opere de manera más eficiente con refrigeración líquida, planificar su implementación requiere que los operadores piensen a más largo plazo, cuestión que puede ser difícil en un campo donde la tecnología y sus demandas de energía asociadas evolucionan tan rápidamente.

“Esta sigue siendo una industria muy reactiva, pero necesitamos pensar en cómo se verán los centros de datos en el futuro —y preguntarnos, ‘¿Cuál es el chip más denso que podemos imaginar?’— y luego diseñar nuestras instalaciones hacia eso. A medida que adoptemos esa mentalidad, los centros serán más adaptables a estos cambios”, concluyó David Kandel.

Por Belimo.