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Tecnología de enfriamiento líquido: hacia el futuro delcentro de datos


Por: Massimiliano Maistro, Vertiv


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 por 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 los

métodos de enfriamiento directo al chip (D2C) o por inmersión.


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 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

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.


De la mano con nuestros socios, en Vertiv hemos desarrollado un estudio que muestra las

diferentes métricas como la (Efectividad del uso total (TUE), la cual refleja la reducción total

de la potencia para todo el diseño del centro de datos.


Conozca más sobre la métrica TUE en nuestro blog La cuantificación del impacto en la PUE

y el consumo energético al introducir el enfriamiento líquido en un centro de datos enfriado

por aire.


Además, aprenda sobre las unidades de distribución de refrigerante Vertiv™ Liebert® XDU,

las cuales son adecuadas para aplicaciones de enfriamiento en puertas traseras y chips,

además de ser fáciles y rentables de implementar en cualquier centro de datos.


Por último, no se olvide de escuchar toda la serie de La frontera del ingeniero para conocer

las últimas tecnologías de los expertos de Vertiv.

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