Imagine un mundo en el que los centros de datos sean silenciosos, sin las ruidosas unidades de aire acondicionado. Las estanterías de servidores se enfrían en líquidos especiales. Bienvenido a la refrigeración por inmersión, una nueva tecnología que se está poniendo de moda.
Se trata de mantener las cosas frías sin malgastar energía ni espacio. A los ingenieros les encanta por su eficiencia y silencio. Es muy importante para el buen funcionamiento de los centros de datos.
En esta guía analizaremos en profundidad la refrigeración por inmersión. Veremos sus tipos, su funcionamiento y sus ventajas. Es un paso clave para que los centros de datos sean más sostenibles.
Índice
Refrigeración por inmersión
La refrigeración por inmersión es una solución de refrigeración avanzada para centros de datos. Consiste en sumergir los componentes electrónicos, como las CPU, en un líquido no conductor. Este método disipa eficazmente el calor, mejorando el rendimiento y la eficiencia energética.
Los métodos tradicionales de refrigeración por aire, como el aire acondicionado en salas de ordenadores (CRAC), son menos eficaces. Esto se debe a que los líquidos tienen mejor conductividad térmica que el aire. Como resultado, la refrigeración por inmersión puede reducir significativamente el consumo de energía y ahorrar costes.
Existen dos tipos principales de refrigeración por inmersión: monofásica y bifásica. La refrigeración por inmersión monofásica utiliza un fluido dieléctrico que absorbe el calor sin cambiar de estado. En la refrigeración por inmersión bifásica, el líquido se convierte en gas cuando se calienta y luego vuelve a ser líquido en un intercambiador de calor. Ambos tipos contribuyen a reducir el calor residual y mejorar el impacto ambiental.
Los centros de datos desempeñan un papel importante en el consumo mundial de electricidad, ya que representan hasta 1,5% de consumo. Mediante la refrigeración por inmersión, los centros de datos pueden lograr una mayor densidad de CPU y un menor consumo de energía. Esto la convierte en una solución sostenible para los centros de datos modernos. La refrigeración por inmersión no sólo reduce los costes energéticos, sino también los de mantenimiento para los operadores.
Más información:Superar los retos de los centros de datos con soluciones innovadoras de refrigeración por placas frías
Ventajas de la refrigeración por inmersión
La refrigeración por inmersión es una forma excelente de gestionar el calor en los centros de datos. Funciona sumergiendo piezas calientes, como procesadores y GPU, en líquidos especiales. Este método supera a la refrigeración por aire tradicional en muchos aspectos.
Es mejor para la energía porque enfría directamente. Es ideal para sistemas muy juntos. Además, es buena para el planeta, ya que reduce las emisiones de CO2 y utiliza refrigerantes ecológicos. Por todo ello, la refrigeración por inmersión es una opción de vanguardia para los centros de datos que quieren ahorrar energía y ser ecológicos.
Eficiencia y ahorro energéticos
La refrigeración por inmersión hace que los centros de datos sean mucho más eficientes desde el punto de vista energético. Puede reducir la Eficacia del Uso de la Energía (PUE) por debajo de 1,1. Es mucho mejor que la PUE habitual de 1,55 con refrigeración por aire. Esto es mucho mejor que el PUE habitual de 1,55 con refrigeración por aire.
También reduce la necesidad de grandes aparatos de aire acondicionado que consumen mucha energía. Esto supone una reducción de 48% en el consumo de energía. Además, es mejor para el medio ambiente, ya que reduce las emisiones de CO2 hasta en 30%. Todas estas ventajas pueden ahorrar a los centros de datos hasta 33% en costes, lo que convierte a la refrigeración por inmersión en una sabia elección.
Mejor aprovechamiento del espacio
La refrigeración por inmersión cambia el diseño de los centros de datos. Elimina la necesidad de pasillos especiales y techos altos. Esto significa que los centros de datos necesitan un tercio del espacio que necesitaban antes.
Esto permite que los centros de datos ocupen más espacio, aumentando el rendimiento y la potencia por superficie. También abre nuevas posibilidades de diseño, como las salas de datos de dos niveles. En general, la refrigeración por inmersión ahorra mucho espacio y aumenta la eficiencia.
Reducción del ruido
La refrigeración por inmersión hace que los centros de datos sean más silenciosos. Utiliza líquidos en lugar de ventiladores, lo que significa que no hay ruido de ventiladores. Así se consigue un entorno de trabajo más silencioso.
Los centros de datos tradicionales pueden ser muy ruidosos debido a sus sistemas de refrigeración basados en ventiladores. La refrigeración por inmersión ofrece una alternativa más silenciosa. Ayuda a crear un espacio más tranquilo para los trabajadores, reduciendo las distracciones de los ruidosos sistemas refrigerados por aire.
Tipos de sistemas de refrigeración por inmersión
La refrigeración líquida por inmersión utiliza fluidos especiales para enfriar las piezas electrónicas. Los centros de datos suelen utilizar este método para gestionar mejor el calor. En este método, los servidores se sumergen completamente en un líquido no conductor. Este líquido absorbe y disipa el calor sin ventiladores ni disipadores.
Existen dos tipos principales de refrigeración por inmersión: monofásica y bifásica. Ambos utilizan fluidos dieléctricos que no conducen la electricidad y tienen una alta conductividad térmica. Esto los hace ideales para gestionar el calor.
Refrigeración por inmersión monofásica
La refrigeración por inmersión monofásica es un método de refrigeración eficaz y sencillo. En este sistema, el fluido dieléctrico permanece en estado líquido. Fluye por encima y alrededor de los componentes electrónicos, absorbiendo el calor directamente y transfiriéndolo a los intercambiadores de calor. Este método es fiable y rentable porque requiere menos mantenimiento y funciona sin la complejidad de la ebullición y la condensación. La refrigeración por inmersión monofásica supera a la refrigeración por aire en unas diez veces en capacidad de rechazo del calor. Esto la hace perfecta para entornos informáticos de alto rendimiento. Con un menor consumo de energía y menos requisitos de espacio, ofrece un mayor ahorro energético y un menor impacto medioambiental.
Refrigeración por inmersión bifásica
La refrigeración por inmersión bifásica es más avanzada. Consiste en sumergir los servidores en un refrigerante dieléctrico que pasa de líquido a vapor. Cuando el refrigerante absorbe el calor de componentes calientes como CPU y GPU, hierve y se lleva el calor. El vapor vuelve a condensarse en líquido y continúa el ciclo. Este método ofrece una densidad de refrigeración y una eficiencia superiores, por lo que resulta ideal para cargas de trabajo intensas, como la IA y la informática de alto rendimiento. Aunque tiene unos costes iniciales más elevados, reduce el espacio y el consumo de energía con el tiempo, lo que disminuye los costes generales de mantenimiento. Los fluidos de ingeniería utilizados hierven a temperaturas más bajas que el agua, lo que mejora la eficiencia energética y proporciona a los operadores de los centros una mayor potencia de refrigeración en un espacio más reducido.
Mecanismos operativos
La refrigeración líquida por inmersión es un método de vanguardia para gestionar el calor en los centros de datos. Consiste en sumergir los servidores en un líquido no conductor, conocido como fluido dieléctrico. Este líquido tiene mayor capacidad de absorción de calor que el aire, lo que lo hace más eficiente.
El proceso de refrigeración consiste en hacer circular el fluido dieléctrico a través de un intercambiador de calor. Este sistema transfiere el calor absorbido a un sistema de refrigeración secundario, como una torre de refrigeración o un enfriador. Diseñados para no ser conductores, estos fluidos protegen las piezas electrónicas de los cortocircuitos eléctricos y la oxidación.
La refrigeración por inmersión mejora significativamente la conductividad térmica y reduce el consumo de energía en comparación con los sistemas tradicionales de refrigeración por aire, como los que utilizan unidades de aire acondicionado en salas de ordenadores (CRAC). Al adoptar esta tecnología, los centros de datos pueden soportar mayores densidades de CPU y alinearse con los objetivos globales de ahorro energético.
¿Cómo funcionan los sistemas monofásicos?
La refrigeración por inmersión monofásica es un método sencillo para controlar la temperatura de los servidores. Consiste en sumergir todo el servidor, incluidas las CPU y GPU, en un líquido dieléctrico conductor térmico. En estos sistemas, el refrigerante permanece en estado líquido; no hierve.
Esto significa que el calor de los componentes del servidor es absorbido directamente por el líquido refrigerante. Una vez caliente, el líquido circula por un intercambiador de calor para expulsar el calor de forma eficiente. Los sistemas monofásicos admiten configuraciones de rack de alta densidad, proporcionando una refrigeración constante sin fluctuaciones de temperatura.
Conocidos por su sencillez, estos sistemas son más asequibles y fáciles de mantener que los sistemas bifásicos. Requieren menos mantenimiento y son ideales para reducir la complejidad operativa de los centros de datos.
Principios de funcionamiento de los sistemas bifásicos
Refrigeración bifásica por inmersión ofrece una solución más dinámica para la gestión del calor. Consiste en colocar los componentes electrónicos en un refrigerante líquido dieléctrico que hierve al absorber calor. Esta acción de ebullición convierte el líquido en vapor, eliminando eficazmente el calor de los componentes.
A medida que el vapor asciende, se enfría y se condensa de nuevo en su forma líquida, completando un ciclo continuo. Este proceso aprovecha el calor latente de evaporación, que proporciona una transferencia de calor eficaz. El sistema utiliza serpentines condensadores, situados normalmente en la parte superior de un bastidor sellado, para convertir el vapor de nuevo en líquido.
La refrigeración por inmersión bifásica está diseñada para entornos de alta densidad. Ofrece una solución energéticamente eficiente para aplicaciones exigentes como IA, computación de alto rendimiento (HPC) y servicios avanzados en la nube.
Aplicaciones de la refrigeración por inmersión
La refrigeración por inmersión está cambiando la forma de gestionar el calor en los centros de datos y otros lugares. Funciona sumergiendo los componentes en un líquido especial. Este líquido extrae el calor del equipo, ahorrando energía y reduciendo costes.
Este método utiliza líquidos seguros que no dañan los aparatos electrónicos. Es bueno para el planeta y ahorra dinero en mantenimiento. Además, incluso puede utilizar el calor residual para otras cosas.
Hace que los centros de datos sean más eficientes y ecológicos. Esto es estupendo para quienes quieren ser más sostenibles.
Centros de datos a hiperescala
Los centros de datos a hiperescala recurren a la refrigeración por inmersión a medida que crecen. Necesitan más potencia para cosas como la IA. Pero la refrigeración por aire no da abasto.
La refrigeración por inmersión puede gestionar bastidores con más de 100 kW de potencia. Ahorra espacio y energía, lo que hace que estos centros sean más ecológicos. Utilizan menos terreno y energía, lo que es bueno para el planeta.
Esta configuración también les permite albergar más servidores en un espacio más reducido. Así se satisfacen nuestras crecientes necesidades digitales.
Soluciones Edge Computing
Los sistemas Edge Computing suelen estar en espacios reducidos en las ciudades. La refrigeración por inmersión monofásica es perfecta para estas zonas. Hace que la refrigeración sea más eficiente en espacios reducidos.
Esta tecnología es ideal para manejar más datos en espacios reducidos. Es escalable, lo que resulta clave para el crecimiento de la computación de borde. Es una opción inteligente para las ciudades donde el espacio es caro.
A medida que crece la computación de borde, la refrigeración por inmersión es una opción inteligente y eficiente. Satisface las necesidades informáticas de alta densidad de la tecnología actual.
Computación de alto rendimiento (HPC)
La informática de alto rendimiento (HPC) recibe un gran impulso gracias a la refrigeración por inmersión monofásica. Permite configuraciones de bastidores densos. El líquido absorbe más calor que el aire, por lo que es perfecto para HPC.
Los líquidos utilizados son seguros y no conducen la electricidad. Esto evita daños y garantiza una mayor duración de los equipos. La refrigeración por inmersión prepara a la HPC para futuros avances tecnológicos.
Empresas como Shell, Intel y Asperitas trabajan para que la HPC sea más eficiente desde el punto de vista energético. La refrigeración por inmersión refuerza los sistemas HPC y los prepara para los retos del mañana.
Sostenibilidad y refrigeración por inmersión
La refrigeración por inmersión está cambiando la forma de refrigerar los centros de datos. Utiliza líquidos especiales en lugar de aire para enfriar mejor. Este método ahorra energía y es mejor para el medio ambiente.
Estos líquidos son seguros y pueden descomponerse de forma natural. Esto es importante para un futuro ecológico. Reducen mucho el CO2 y el consumo de agua.
También protege los equipos del polvo y la humedad. Esto se traduce en una menor necesidad de reparaciones y sustituciones. La refrigeración por inmersión es un paso hacia un futuro de centros de datos más limpios e inteligentes.
Reducir la huella de carbono
Cambiar a la refrigeración por inmersión es un gran paso para reducir las emisiones de carbono. Puede reducir las emisiones hasta 39% en comparación con los antiguos métodos de refrigeración. Consume menos energía, hasta 48% menos.
Sin ventiladores ni sistemas de aire, consume aún menos energía. Las empresas que aspiran a la sostenibilidad pueden ver una disminución 30% de las emisiones de CO2. También ahorra agua indirectamente, por lo que es mejor para el planeta.
Mejorar el rendimiento de la inversión (ROI)
La refrigeración por inmersión es buena para el planeta y para su bolsillo. Puede hacer que su centro de datos sea más eficiente desde el punto de vista energético. Esto significa que ahorrará mucho en costes energéticos.
También le permite empaquetar más servidores en un espacio más reducido. Esto hace que su centro de datos sea más eficiente y aumenta su ROI. Además, es fiable y necesita menos mantenimiento, lo que te ahorra dinero a largo plazo.
La refrigeración por inmersión puede incluso convertir el calor residual en energía. Esto crea una nueva forma de ganar dinero. También hace que su centro de datos esté preparado para el futuro, por lo que no tendrá que actualizar los sistemas de refrigeración con tanta frecuencia. Esto mantiene su inversión inteligente y valiosa a medida que avanza la tecnología.
Comparación con otros métodos de refrigeración
A medida que mejora la tecnología, necesitamos mejores sistemas de refrigeración. La refrigeración por inmersión es la mejor opción porque es eficaz y ahorra energía. Funciona sumergiendo los componentes electrónicos en un líquido especial que gestiona bien el calor.
Es mejor que los antiguos métodos de refrigeración porque ahorra energía y es más fácil de instalar. También permite alojar más servidores en menos espacio. Es ideal para los centros de datos que quieren ahorrar dinero y ser ecológicos.
La refrigeración por inmersión también es buena para mantener el buen funcionamiento de los equipos. Ayuda a que su centro de datos sea más sostenible y ahorra costes de mantenimiento. Por eso es una opción inteligente para las necesidades tecnológicas actuales.
Refrigeración por inmersión frente a refrigeración por aire
La refrigeración por inmersión supera a la refrigeración por aire en consumo energético y espacio. La refrigeración por aire no puede gestionar tantos servidores como la refrigeración por inmersión. Esto se debe a que la refrigeración por inmersión mantiene todo el calor, no solo parte de él.
Los estudios demuestran que la refrigeración por inmersión puede reducir el consumo de energía en 61% en comparación con la refrigeración por aire. Esto supone un gran ahorro para los centros de datos. También mantiene los servidores más fríos, lo que es clave para su rendimiento. Además, permite alojar más servidores en un espacio más reducido, con el consiguiente ahorro en costes de infraestructura.
A medida que se necesita más potencia para los servidores, la refrigeración por inmersión se hace más popular. Es la mejor opción para los centros de datos de todo el mundo.
Refrigeración por inmersión frente a refrigeración directa al chip
La refrigeración por inmersión tiene grandes ventajas sobre la refrigeración directa al chip. Puede hacer que su centro de datos sea mucho más eficiente desde el punto de vista energético. Esto se debe a que utiliza un líquido para enfriar todo, no solo partes específicas.
Pero iniciarse en la refrigeración por inmersión puede ser complicado. Se necesita una formación especial y es posible que haya que cambiar la forma de mantener el equipo. Aún así, es ideal para manejar mucho calor e incluso puede reutilizar ese calor como energía.
Esto la convierte en la mejor opción para refrigerar los ordenadores modernos. A medida que la tecnología siga mejorando, la refrigeración por inmersión seguirá siendo una gran opción.
Retos y consideraciones
Empezar con la refrigeración por inmersión en su centro de datos tiene sus retos. En primer lugar, tendrá que preparar el equipo para el líquido. Esto puede ser un gran trabajo.
También necesitarás formación especial para que todo funcione a la perfección. Encontrar las piezas adecuadas también puede ser difícil. Tendrás que trabajar con muchos proveedores para todo lo que necesites.
Cambiar a la refrigeración por inmersión significa que tendrá que replantearse la distribución de su centro de datos. Esto puede suponer un gran cambio. Además, empezar con refrigeración por inmersión bifásica cuesta más que la monofásica. Pero es más eficiente y puede ahorrarle dinero a largo plazo.
Mantenimiento y ciclo de vida de los fluidos
El mantenimiento del fluido en los sistemas de refrigeración por inmersión es clave para un buen rendimiento. El fluido utilizado no se evapora, por lo que no es necesario añadir más a menudo. Esto significa que se necesita menos mantenimiento.
Pero es importante comprobar el líquido con regularidad. Estas pruebas comprueban si el fluido sigue funcionando bien. La seguridad también es importante, ya que el líquido es muy seguro y no se incendia fácilmente.
El fluido también es seguro para el medio ambiente. No es tóxico, se descompone de forma natural y puede reciclarse. Existen líquidos de limpieza especiales que facilitan el mantenimiento.
Costes de diseño y ejecución
La refrigeración por inmersión puede ahorrar mucho dinero en los centros de datos. Utiliza menos energía, por lo que no se necesitan grandes sistemas de refrigeración por aire. La refrigeración bifásica puede costar más al principio, pero ahorra dinero a largo plazo.
Configurar la refrigeración por inmersión puede requerir ayuda personalizada. Empresas como Trumonytechs pueden ayudarle con el diseño y la ingeniería. El cambio a la refrigeración por inmersión puede requerir un gran cambio en el diseño de su centro de datos.
Pero este cambio puede ahorrar mucho espacio. La refrigeración por inmersión ocupa mucho menos espacio que los sistemas de refrigeración tradicionales. Aunque los sistemas monofásicos son más baratos de entrada, la refrigeración bifásica puede ser más eficiente con el tiempo.
Conclusión
La refrigeración líquida por inmersión es una solución de vanguardia para los centros de datos modernos. Este avanzado método de refrigeración reduce el ruido al eliminar la necesidad de ventiladores y flujo de aire. Al utilizar fluidos dieléctricos, la refrigeración por inmersión captura y elimina directamente el calor de los componentes calientes. Esto permite que los centros sean más eficientes energéticamente y más adecuados para tareas informáticas de alto rendimiento.
