En 2023, los ingresos en la industria de data centers en México están estimados en US $3.56 mil millones en 2023 (Statista).
Tuve el privilegio de liderar el más reciente webcast de Vertiv, La frontera del ingeniero,
con Sandro Gatto, gerente de desarrollo empresarial en Vertiv para
plantas de enfriamiento, donde hablamos sobre la transición de centros
de datos enfriados por aire, a los enfriados por líquido. Con densidades
de hardware de TI en aumento y cada vez más preocupaciones con respecto
a la sostenibilidad, esperamos un mayor interés en la implementación de
tecnologías y sistemas de enfriamiento líquido para centros de datos.
Las tendencias de potencia de TI
La
inteligencia artificial (AI), la automatización, la computación de alto
rendimiento (HPC) y el aprendizaje automático aumentan la demanda en el
procesamiento, lo cual resulta en mayores densidades de calor por chip.
Esto hace que los servidores generen más calor que debe eliminarse y,
en algunas aplicaciones, el calor generado alcanza un nivel en el cual
el enfriamiento por aire no enfría lo suficiente estos racks de alta
densidad.
Existen
múltiples opciones en términos de tecnologías de gerenciamiento térmico
que han de tomarse en cuenta según las necesidades del diseño en un
rango específico de densidades de racks. A medida que las densidades de
los racks se acercan y superan los 30 kilovatios (kW), es posible que el
enfriamiento por aire no sea el adecuado para mantener la temperatura
operativa del procesador (temperatura de la carcasa); como resultado, el
enfriamiento líquido se convierte en la única opción para eliminar el
calor de manera eficiente.
Esto
se debe a las propiedades de transferencia térmica de los líquidos, que
son mucho más eficaces para la transferencia de calor desde el chip, y
puede realizarse a través de distintos tipos de enfriamiento directo
líquido al chip (D2C) o por inmersión para centros de datos.
Eficiencia
El enfriamiento líquido es la manera más eficiente de enfriar el centro de datos. Esto se debe a dos razones:
1.
La temperatura de alimentación del fluido de aplicación puede
aumentarse para mantener las condiciones operativas del procesador, sin
aumentar la potencia del ventilador, ya que el enfriamiento es dirigido a los componentes más calientes -por lo general, el procesador-.
Reconocemos
que la transferencia de calor entre el procesador y la placa fría es
mucho más eficiente que la transferencia de calor entre el procesador y
el aire circundante en caso de un sistema de enfriamiento por aire
tradicional, lo cual tiene un efecto positivo en la eficiencia general
del centro de datos.
2.
La temperatura del agua de retorno de los racks, al ser elevada en
comparación con el enfriamiento por aire tradicional, puede facilitar la
recuperación de calor de una manera mucho más eficiente en un centro de
datos enfriado por aire.
Debido
al aumento constante de aplicaciones que exigen una mayor potencia
informática, se espera avanzar hacia innovadoras tecnologías de
gerenciamiento térmico para administrar mejor estas mayores densidades
de potencia. Podemos esperar que los centros de datos introduzcan
sistemas híbridos de gerenciamiento térmico, incluidos el enfriamiento
por aire y por líquido.
Las tecnologías de enfriamiento líquido
La
transición para soportar un sistema de enfriamiento líquido por
inmersión directo al chip es similar a lo que estamos familiarizados con
un rack estándar. La diferencia radica en que el diseño del rack
incluirá un distribuidor de líquido para llevar el líquido de aplicación
al equipo de TI (ITE) con enfriamiento directo al chip. La tubería
dentro del rack se combinará con los distribuidores de líquido en la
fila para llevar el líquido al rack y todo será controlado por una
unidad de distribución de enfriamiento (CDU). El aprovisionamiento para
ello exige cambios en el espacio técnico de las instalaciones, lo cual a
su vez requiere una planificación adecuada.
Un
sistema de enfriamiento por inmersión necesita de un diseño del centro
de datos que sea diferente. La disposición de racks estándar es
reemplazada por tanques en posición horizontal en comparación con los
racks verticales tradicionales. En esta forma de centro de datos, el
equipo de TI se sumerge por completo en un líquido dieléctrico
térmicamente conductivo o un fluido (eléctricamente no conductivo). El
enfriamiento por inmersión es una tecnología prometedora, pero no
completamente madura debido a la falta de estándares integrales. Además,
es necesario mejorar las destrezas de los equipos de operaciones del
centro de datos, quienes por lo general no están familiarizados con la
tecnología y requieren la transferencia de conocimientos antes de la
instalación y la operación.
El
enfoque común para ambas tecnologías es utilizar una CDU con un
intercambiador de calor de placas de líquido a líquido entre el Circuito
de enfriamiento de tecnología (TCL) y el Circuito de enfriamiento de
las instalaciones (FCL), con el fin de transferir el calor entre el TCL y
el FCL. El TCL tiene estrictas exigencias en términos de limpieza y los
requisitos de filtración son mucho más elevados que los requeridos para
el FCL.
Ambas
tecnologías pueden utilizar un fluido monofásico o un fluido de cambio
de fase, conocidos como fluidos bifásicos. Estos son más eficientes ya
que la transferencia de calor se beneficia a medida que el líquido pasa a
estado gaseoso.
Métricas para medir la eficiencia
Se
espera que el diseño de centros de datos híbridos se vuelva popular.
Por lo tanto, las métricas son cada vez más importantes para medir la
eficiencia de todo el centro de datos. Asimismo, resulta necesario tomar
en consideración métricas que vayan más allá de la tradicional métrica
de Efectividad del uso de la energía (PUE), para tener en cuenta la
reducción esperada en la potencia del ventilador a través de los
sistemas de enfriamiento líquido.
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