En los centros de datos se puede utilizar refrigeración por agua o por aire. Qué tecnología es la más adecuada para el futuro plantea muchas preguntas: Después de todo, ¿cuánto calor genera un centro de datos que procesa aplicaciones de IA, servicios en la nube y flujos de datos en tiempo real las 24 horas del día? ¿Cómo puede disiparse eficazmente este calor residual sin aumentar aún más el consumo de energía?
Una cosa está clara: las operaciones informáticas estables no son posibles sin una refrigeración de alto rendimiento. En tiempos de aumento de la potencia de cálculo, mayor densidad de servidores y crecientes requisitos de sostenibilidad, la refrigeración se está convirtiendo en una tecnología estratégica clave. Desempeña un papel decisivo en la eficiencia energética, la disponibilidad y el futuro de los centros de datos. Al mismo tiempo, crece la presión sobre planificadores y operadores para que encuentren soluciones que puedan integrarse en las infraestructuras existentes y nuevas de forma económica, escalable y ecológica.
Refrigeración por agua o refrigeración por aire: a fin de cuentas, ¿qué sistema puede hacer frente a la creciente demanda? Para ello, hay que analizar y comparar la relación entre rendimiento, eficiencia y fiabilidad operativa en condiciones reales. Los criterios ESG y el coste total de propiedad también deben incluirse en la evaluación.
En la práctica, la refrigeración por aire sigue siendo la tecnología dominante en los centros de datos, sobre todo en los edificios existentes. Su popularidad no es casual: se considera madura, flexible de usar y comparativamente rentable. Sin embargo, con la creciente densidad de potencia de las infraestructuras informáticas modernas, los sistemas refrigerados por aire están alcanzando cada vez más sus límites físicos y económicos.
La refrigeración clásica por aire se basa en la convección térmica: el aire caliente asciende y se suministra aire frío. Para controlar eficazmente este movimiento natural, los operadores suelen recurrir a los denominados sistemas de aire acondicionado para salas de ordenadores (CRAC) o unidades de tratamiento de aire para salas de ordenadores (CRAH). Mientras que las unidades CRAC funcionan con un circuito de refrigerante integrado, las unidades CRAH utilizan un sistema externo de agua fría para enfriar el aire. En ambos casos, el aire caliente se extrae de la sala de ordenadores, se enfría y se recircula.
Estos dispositivos suelen instalarse a lo largo de los laterales o en la parte trasera de la sala de servidores. Una práctica habitual es la combinación con un suelo elevado: el aire refrigerado fluye hacia arriba desde los paneles del suelo situados bajo los racks de servidores y es aspirado por el flujo de aire de los ventiladores de los servidores. Este principio se complementa con conceptos estructurales como la contención de pasillos fríos y calientes. Los bastidores de servidores se colocan en filas con las caras frontales (pasillo frío) o traseras (pasillo caliente) enfrentadas. Esta separación evita la mezcla de aire, reduce las pérdidas de energía y mejora la eficiencia de la refrigeración.
Los sistemas de refrigeración libre (por ejemplo, la utilización adiabática o del aire exterior), que no requieren el funcionamiento del compresor a temperaturas exteriores adecuadas, permiten una mayor optimización. No obstante, los sistemas basados en aire siguen estando limitados por su capacidad física de absorción de calor, especialmente con cargas térmicas muy elevadas.
Los sistemas de refrigeración por aire ofrecen ventajas económicas en términos de adquisición y funcionamiento. Suelen ser más baratos que las alternativas basadas en agua. La infraestructura técnica, desde las unidades CRAC hasta los conductos de aire, está muy extendida. Como la refrigeración por aire lleva décadas establecida, existe una amplia disponibilidad con la experiencia correspondiente. Las piezas de repuesto, los planes de mantenimiento y la experiencia operativa están disponibles en todas partes. Los sistemas de refrigeración por aire son especialmente apropiados para reequipar centros de datos ya existentes. A menudo pueden integrarse o ampliarse sin grandes intervenciones. Es posible añadir unidades de aire acondicionado adicionales o optimizar el trazado del flujo de aire de forma modular.
La principal debilidad de los sistemas refrigerados por aire radica en su eficiencia decreciente a medida que aumenta la densidad de potencia. Mientras que los bastidores convencionales con 5 a 10 kilovatios de potencia calorífica por bastidor son fáciles de refrigerar, estos sistemas alcanzan sus límites térmicos a partir de 50 kW. Además, la energía necesaria para el movimiento del aire aumenta considerablemente: el uso de energía del ventilador puede suponer hasta un 10% del consumo total de energía.
También hay que tener en cuenta las condiciones estructurales: La refrigeración por aire requiere espacio para conductos de aire, pasillos y zonas técnicas. El nivel de presión acústica también puede convertirse en un factor limitante con una circulación de aire elevada, especialmente en entornos periféricos o edificios de uso mixto. En general, está claro que la refrigeración por aire sigue siendo una solución probada para muchas aplicaciones clásicas. Sin embargo, con el aumento de las cargas térmicas, el espacio limitado o los ambiciosos objetivos de eficiencia de , los sistemas basados en aire están alcanzando sus límites sistémicos y abriendo espacio a tecnologías alternativas como la refrigeración por agua.
Ante el aumento de la densidad de potencia y los crecientes requisitos de eficiencia energética, la refrigeración por agua cobra cada vez más importancia en los centros de datos. A diferencia de la refrigeración por aire convencional, la refrigeración por agua utiliza la mayor capacidad térmica de los líquidos para disipar el calor de los componentes informáticos de forma más eficiente. Esto permite un control más preciso de la temperatura y reduce significativamente el consumo de energía para refrigeración.
La refrigeración por agua se basa en el principio de transferencia de calor directa o indirecta a través de líquidos. En la refrigeración directa por líquido (DLC), el líquido refrigerante se canaliza directamente hacia los componentes generadores de calor, por ejemplo a través de las llamadas placas frías. Estas placas son elementos conductores del calor que se montan en los procesadores u otros puntos calientes y transfieren el calor directamente al líquido que fluye a través de ellas.
Alta capacidad de refrigeración, ya que los líquidos pueden transportar el calor de forma mucho más eficiente que el aire. Esto permite la refrigeración de componentes con una alta densidad de potencia y reduce el riesgo de puntos calientes. Buena escalabilidad, ya que la refrigeración por agua puede adaptarse modularmente a diferentes requisitos y, por tanto, es adecuada para diferentes tamaños y configuraciones de centros de datos. Funcionamiento silencioso, con menos o ningún ventilador necesario. Esto reduce significativamente los niveles de ruido, lo que resulta especialmente ventajoso en entornos sensibles al ruido.
Además de los métodos establecidos de refrigeración por agua, la refrigeración por inmersión también pertenece a la categoría de tecnologías de refrigeración por líquido. A diferencia de la refrigeración por agua clásica, el medio refrigerante no circula fuera de los componentes informáticos, sino que los servidores están completamente sumergidos en un fluido especial no conductor de la electricidad. Este método permite una disipación del calor particularmente uniforme y es especialmente adecuado para aplicaciones de alto rendimiento con cargas térmicas extremas. Tecnológicamente, se distingue entre sistemas de circuito único ("monofásicos") y de vaporización ("bifásicos"). Ambas variantes tienen valores PUE muy bajos en la práctica y ofrecen un alto nivel de eficiencia energética, con bajos niveles de ruido y mínimos requisitos de espacio.
A pesar de las ventajas mencionadas, la introducción de la refrigeración por agua en los centros de datos también conlleva retos. La infraestructura debe adaptarse en consecuencia, lo que requiere una mayor inversión inicial. También hay que tener en cuenta los aspectos de seguridad, ya que la manipulación de líquidos en el sector informático plantea exigencias especiales de impermeabilidad y compatibilidad de materiales. No obstante, en muchos casos las ventajas a largo plazo superan a los inconvenientes, sobre todo en términos de eficiencia energética y fiabilidad operativa. Gracias a su alta eficiencia y escalabilidad, la refrigeración por agua representa una alternativa a la refrigeración por aire, especialmente en entornos de alto rendimiento.
La tabla muestra los puntos fuertes de la refrigeración por aire y la refrigeración por agua en comparación directa. Dependiendo de la ponderación de los criterios, la visión de conjunto puede proporcionar una base inicial para la toma de decisiones.
La creciente densidad energética de los centros de datos modernos, debida sobre todo a la informática de alto rendimiento (HPC) y las aplicaciones de IA, plantea nuevas exigencias a las tecnologías de refrigeración. Al mismo tiempo, los criterios medioambientales, sociales y de gobernanza (ESG) se están convirtiendo en el centro de atención de los inversores y las autoridades reguladoras. Todo ello hace que la refrigeración por agua sea cada vez más la solución preferida.
Hiperescaladores como Amazon, Google y Microsoft invierten cada vez más en tecnologías de refrigeración por agua para que sus centros de datos sean más eficientes y sostenibles. Microsoft, por ejemplo, ha instalado en varios centros de datos el sistema de tuberías de plástico azul aquatherm, que impresiona por su durabilidad, resistencia a la corrosión y alta eficiencia energética. El centro de datos a hiperescala de Novva, el centro de datos de Credit Suisse y los centros de datos de DuPont Fabros Technology también utilizan sistemas de tuberías aquatherm. Por lo tanto, la refrigeración por agua no es sólo una respuesta a los retos técnicos de los centros de datos modernos, sino que también contribuye significativamente a cumplir los criterios ESG y a aplicar iniciativas de TI ecológicas.
El paso de la refrigeración por aire a la refrigeración por agua en los centros de datos no sólo supone un cambio en la tecnología de refrigeración, sino que también requiere una infraestructura adaptada. Los sistemas de tuberías desempeñan un papel fundamental. Constituyen la conexión física entre los componentes centrales de refrigeración para formar un sistema global: desde el intercambiador de calor, que absorbe el calor residual, hasta las líneas de bombeo y las placas frías o refrigeradores a nivel de chasis en los servidores.
En la práctica, la calidad del sistema de tuberías es decisiva para la eficiencia, la fiabilidad operativa y los costes de mantenimiento.
El concepto de refrigeración sólo puede desarrollar todo su potencial si el sistema de tuberías transporta el fluido de forma fiable y con pocas pérdidas. Las fugas, las pérdidas de presión o la acumulación de calor en las tuberías repercuten directamente en la seguridad operativa y, en el caso de infraestructuras críticas, en la disponibilidad de aplicaciones completas.
Con el sistema de tuberías aquatherm blue de PP-RCT (copolímero aleatorio de polipropileno), aquatherm ofrece una solución adaptada a los requisitos específicos de los centros de datos. En comparación con las tuberías clásicas de acero o cobre, el PP-RCT tiene unas propiedades de material impresionantes que optimizan todo el ciclo de vida de un sistema de refrigeración. Las ventajas de los sistemas de tuberías aquatherm fabricados con PP-RCT frente a las tuberías metálicas son múltiples.
Resistencia a la corrosión
El plástico es insensible a la oxidación, los depósitos y la corrosión electroquímica, sin inhibidores.
Peso reducido
Esto facilita el transporte, la manipulación y la instalación, especialmente en proyectos a gran escala o instalaciones complejas en suelos elevados y zonas de techo.
Conexión de fusión
Las tuberías y los accesorios se fusionan térmicamente, sin adhesivos, juntas ni llamas. El resultado: una conexión homogénea, sin fugas y con la máxima fiabilidad operativa.
Eficacia del flujo hidráulico
Las superficies interiores lisas de los tubos de PP-RCT minimizan las pérdidas por fricción en el circuito de refrigeración. Esto reduce la pérdida de presión, lo que permite una distribución eficiente y uniforme del refrigerante por todo el sistema.
Pérdida de calor minimizada
La estructura del material PP-RCT tiene una conductividad térmica significativamente inferior a la de los materiales metálicos. Esto significa que las pérdidas de temperatura a lo largo de toda la tubería se mantienen bajas y se optimiza la eficiencia global del sistema de refrigeración.
Modularidad y escalabilidad
Gracias a la precisa prefabricación en fábrica de aquatherm, los sistemas aquatherm pueden adaptarse a los requisitos del proyecto, con tiempos de instalación más cortos y menos fuentes de error in situ.
Certificaciones y sostenibilidad
aquatherm blue cumple las normas internacionales (ISO 9001, ISO 14001, ISO 50001) y está documentado en EPD. La elección del material de las tuberías es, por tanto, mucho más que un detalle puramente técnico. Forma parte de una decisión estratégica en pro de la eficiencia, la seguridad y la sostenibilidad en la explotación, con respecto a los informes ESG y las tecnologías ecológicas.
La elección entre refrigeración por aire y por agua no es una decisión entre lo viejo y lo nuevo, sino entre requisitos, condiciones marco y objetivos diferentes.
La refrigeración por aire sigue ofreciendo una base sólida para aplicaciones con cargas térmicas moderadas, resulta económica de adquirir y es comparativamente fácil de integrar en edificios existentes. Por tanto, sigue siendo una solución viable para centros de datos con densidad de potencia baja o media.
La refrigeración por agua, por otro lado, aborda con precisión los retos de las infraestructuras informáticas modernas: es adecuada para entornos con alta densidad de racks, fuerte crecimiento u objetivos de sostenibilidad impulsados por ESG. Con su eficiencia energética superior, bajos niveles de ruido y mejor escalabilidad, es la opción más rentable a largo plazo, especialmente para nuevas construcciones o ampliaciones de entornos de hiperescala.
Los sistemas de refrigeración híbridos son un camino intermedio, pero debido a la mezcla de tecnologías plantean exigencias complejas en cuanto al equipo estructural, el control/supervisión y el mantenimiento.
Es crucial adaptar la estrategia de refrigeración al contexto específico, desde el punto de vista técnico, económico y normativo.
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