Tres estrategias de refrigeración líquida para centros de datos de alta densidad

Desde principios de 2024, con la introducción de una nueva y potente generación de procesadores, el mundo ha estado buscando formas de aumentar la productividad con la computación acelerada, incluyendo la inteligencia artificial (IA), la IA generativa (genAI), la computación de alto rendimiento (HPC), el aprendizaje automático (ML) y el aprendizaje profundo.

Las unidades de procesamiento gráfico (GPUs) que hacen posibles estos avances requieren una cantidad significativa de energía para funcionar, lo que genera un aumento en la densidad de potencia y en la producción de calor. La densificación del rack de IA y el auge de estas aplicaciones de alta densidad requieren sistemas de refrigeración de mayor capacidad y alta eficiencia energética para que sean rentables.

El alto costo de la electricidad en América Latina ha impulsado el uso de alternativas tecnológicas para optimizar y reducir el consumo de energía en los centros de datos. Ya que el sistema de climatización es el segundo mayor consumidor de energía en un centro de datos, representando aproximadamente el 40% del consumo total, la tecnología de estos sistemas se ha convertido en un objetivo clave para la innovación en eficiencia energética.

La refrigeración líquida es una solución óptima para abatir el calor generado por aplicaciones de alta densidad. Esta tecnología mejora la gestión térmica en comparación con los sistemas tradicionales de refrigeración por aire, lo que se traduce en una reducción de los costos energéticos, una menor carga y mayor capacidad disponible en los sistemas eléctricos.

Ingenium, una empresa con más de 17 años de experiencia en el diseño, construcción y operación de centros de datos, afirma que la refrigeración líquida ofrece una ventaja competitiva en un mercado cada vez más consciente del medio ambiente. Según Juan Carlos Londoño, director de preventa en Ingenium, “esta mayor eficiencia es útil en entornos de alta densidad porque los sistemas de enfriamiento líquido pueden operar a temperaturas más altas, lo que ayuda a los operadores y propietarios de centros de datos a reducir los costos operativos y cumplir con sus objetivos de responsabilidad ambiental y eficiencia en la gestión de datos”.

Implementación de la refrigeración líquida

Según Dell’Oro, se estima que los ingresos por tecnologías de refrigeración líquida para centros de datos superarán los 4.800 millones de dólares en el período de 2024 a 2028. La elección del método de refrigeración líquida adecuado dependerá de los requisitos específicos de cada aplicación. A continuación, se presentan las tres principales opciones de refrigeración líquida y cómo cada una puede ser beneficiosa según las necesidades y circunstancias específicas de un centro de datos.

Refrigeración líquida directa al chip: Una opción con mayor eficiencia energética y escalabilidad a futuro.  Esta solución de refrigeración se enfoca en los componentes generadores de calor dentro de los servidores, como las CPU y GPU, para abatir el calor de manera más eficiente que los sistemas tradicionales de refrigeración por aire. Esto se traduce en una mejor transferencia térmica y un menor consumo de energía en los centros de datos. Es una solución ideal para cargas de trabajo intensivas, típicas de aplicaciones de alta densidad que requieren capacidades avanzadas de procesamiento y refrigeración.

Fabio Olivetti, gerente de soluciones de agua helada y alta densidad para Vertiv LATAM, explicó que la aplicación de este sistema permite que los enfriadores de líquido de misión crítica operen principalmente en modo de enfriamiento gratuito (free cooling), lo que reduce significativamente el consumo de electricidad. Esto se logra operando los enfriadores a temperaturas más altas en el suministro de agua, lo que también genera ahorros en costos.

Refrigeración por inmersión líquida: Una solución eficiente y que ahorra espacio, ideal para centros de datos pequeños y de muy alta densidad, especialmente en entornos no tradicionales o con limitaciones de espacio. En este enfoque, los servidores se sumergen en un tanque lleno de un líquido térmicamente conductor, lo que permite una disipación de calor efectiva.

Intercambiadores de calor en la puerta trasera: A menudo recomendados para centros de datos que ya cuentan con una infraestructura de agua helada, especialmente cuando se necesita una solución de refrigeración rápida y fácil de instalar para entornos de densidad mixta. Este método sustituye la puerta trasera tradicional del rack del servidor por un intercambiador de calor que transfiere el calor al agua. Algunos intercambiadores de calor en la puerta trasera pueden utilizar la infraestructura existente de agua helada, lo que los convierte en una opción rentable.

En determinadas condiciones climáticas, los centros de datos pueden beneficiarse de temperaturas externas más bajas para optimizar el consumo de energía. Según la ubicación, esto les permite operar en modo de “enfriamiento gratuito” (Free Cooling) durante aproximadamente el 75% del año. Según Fabio Olivetti, “dado que aproximadamente el 80% de la refrigeración se gestiona con líquido, algunos componentes pueden operar con un menor flujo de aire y a una temperatura ligeramente más alta que el resto del equipo. Esto se debe a que no todos los componentes necesitan ser enfriados con la misma precisión que los servidores.”

El desarrollo de una estrategia de refrigeración y la implementación de soluciones de refrigeración líquida en centros de datos greenfield ofrecen más alternativas y mayor escalabilidad que la modernización de un centro de datos existente. En despliegues tanto greenfield como brownfield, es clave colaborar con consultores especializados, como Ingenium, y con fabricantes líderes, como Vertiv, para encontrar la mejor solución alineada con los objetivos comerciales.