Este artículo examina la refrigeración por inmersión como una de esas tecnologías, evalúa sus beneficios y desafíos, y considera si el impulso por la sustentabilidad en los centros de datos será suficiente para llevarla de una adopción de nicho a una adopción generalizada.
A medida que maduran las tecnologías de IA y aprendizaje automático, y que nuestra necesidad de datos y potencia de procesamiento sigue aumentando, la demanda de computación de alto rendimiento (HPC), potencia de procesamiento y almacenamiento está experimentando una proliferación.
Esto, a su vez, ejerce una presión cada vez mayor sobre la capacidad de los centros de datos. McKinsey1 informa que, en términos de consumo de energía, se prevé que la demanda de los centros de datos de EE. UU. aumente de 17 gigavatios (GW) en 2022 a 35 GW en 2030.
El dilema es que, frente a esta creciente demanda de capacidad, los centros de datos también deben cumplir con sus compromisos en materia de sustentabilidad y de cero emisiones netas.
Aunque los especialistas en sistemas siguen encontrando nuevas formas de aumentar la densidad de energía, mediante conexiones que permiten incorporar más capacidad de procesamiento y almacenamiento en espacios cada vez más reducidos, es posible que esto no sea suficiente a medio plazo para resolver este problema. Un artículo de 2020 de la revista MIT Technology Review2 advierte de que ya no podemos confiar en la ley de Moore para seguir aumentando la potencia de cálculo en cada oblea de silicio, y que no existe una tecnología de sustitución clara a corto plazo, salvo el aumento de la densidad de los racks de servidores.
En este contexto, reducir el impacto ambiental de la infraestructura actual de los centros de datos es un objetivo clave. La refrigeración es el mayor consumidor de energía y espacio en los centros de datos, después de los servidores y los equipos de TI, por lo que la innovación en la tecnología de refrigeración desempeña un papel fundamental a la hora de resolver el dilema de los centros de datos.
Este blog analiza la refrigeración por inmersión como una de esas tecnologías, evalúa sus beneficios y sus retos, y reflexiona sobre si el impulso hacia la sustentabilidad de los centros de datos será suficiente para que pase de ser una tecnología de nicho a una de adopción generalizada.
La refrigeración por inmersión consiste en sumergir los equipos informáticos en un agente líquido que sea un buen conductor del calor pero un mal conductor de la electricidad, con el fin de disipar el calor.
Existen dos enfoques básicos de refrigeración por inmersión:
En la refrigeración por inmersión monofásica, el depósito está conectado a una unidad de distribución de refrigeración (CDU) que enfría y recircula el líquido, el cual permanece siempre en estado líquido.
La refrigeración por inmersión en dos fases funciona mediante la evaporación y la condensación del líquido refrigerante, utilizando un intercambiador de calor, como una bobina condensadora.
Como señala un artículo de 2019 del blog Data Center Dynamics3, la refrigeración por inmersión no es algo nuevo, ya que se ha utilizado para refrigerar transformadores de alta tensión desde hace más de cien años y en centros de datos desde la década de 1960. El interés por la refrigeración por líquido, y en particular por la refrigeración por inmersión, ha resurgido recientemente debido a su potencial para reducir drásticamente el consumo energético y el tamaño de los sistemas de refrigeración de TI, además de su mayor eficiencia de refrigeración en comparación con la refrigeración por aire, especialmente en racks de servidores con mayor densidad.
La refrigeración por inmersión en su contexto moderno es una tecnología emergente.
El Open Compute Project publicó los requisitos para la refrigeración por inmersión4 tan recientemente como en 2022, por lo que aún se está trabajando para que esta tecnología se generalice.
Como especialista en tecnología de materiales, Henkel tiene un interés específico en los materiales de interfaz térmica utilizados en la refrigeración por inmersión.
Al igual que con la mayoría de los métodos de disipación de calor, la eficiencia de la refrigeración por inmersión depende de la eficacia con la que se transfiere el calor desde la fuente al agente refrigerante, y los materiales de interfaz térmica desempeñan un papel fundamental en este proceso.
La refrigeración por inmersión plantea sus propios retos; por ejemplo, es probable que las grasas térmicas tradicionales sean solubles en el líquido refrigerante.
Henkel está analizando y trabajando en las implicaciones que tiene la refrigeración por inmersión para los materiales de interfaz térmica.
La refrigeración por inmersión ofrece beneficios con respecto a otros métodos de refrigeración, lo que la hace atractiva para los proveedores de centros de datos que buscan reducir costos, aumentar la capacidad y minimizar el impacto ambiental
Es intrínsecamente más eficiente en términos de energía que la refrigeración por aire, y tiene la ventaja adicional de proporcionar refrigeración directa a todo el servidor o cualquier otro componente de TI sumergido.
Requiere menos piezas móviles y componentes eléctricos que otros métodos.
En conjunto, estas características aportan una gama de beneficios en materia de costos y sustentabilidad:
- Mucho menor consumo de energía para el mismo nivel de enfriamiento
- Mayor confiabilidad del componente gracias a la refrigeración constante y uniforme de todo el artículo
- Menor costo total de propiedad y menores costos operacionales
- Menores costos de mantenimiento
- Menos ruido
Un artículo de 2022 de Science Direct5 amplía algunos de estos beneficios. La refrigeración por inmersión sigue siendo una tecnología de nicho por ahora, ya que también existen barreras significativas para su adopción, tales como:
- Altos costos de capital para la infraestructura requerida
- Desafíos de la modernización en los centros de datos heredados
- Una posible necesidad de rediseñar la disposición de los centros de datos
- Escasez de fluido refrigerante y las habilidades necesarias para instalar y mantener el equipo
- El fluido que se utiliza actualmente para la refrigeración bifásica es nocivo y no es respetuoso con el medioambiente
Si bien estos son retos importantes para que la refrigeración por inmersión se generalice, actualmente no existe ninguna alternativa clara que parezca capaz de lograr la reducción significativa del consumo de energía que necesitan los centros de datos.
La refrigeración por inmersión ya es una tecnología clave para la minería de criptomonedas y las implementaciones sustentables en nuevos proyectos. Más allá del consumo energético global de los centros de datos, existen factores específicos que impulsan la adopción acelerada de los sistemas de refrigeración por inmersión en líquido.
Mayores densidades de energía por rack: las cargas de trabajo de IA generativa, aprendizaje automático y computación de alto rendimiento aumentan las necesidades de rendimiento computacional de los datos. Esto, a su vez, genera los requisitos de mayores densidades de energía en los racks. A medida que aumenta la densidad de energía de los racks, resulta más difícil lograr una refrigeración eficiente mediante métodos de refrigeración por aire. Los métodos basados en líquidos, y principalmente la refrigeración por inmersión, podrían convertirse en la única solución viable.
Computación en el borde: la computación en el borde ofrece mayor potencia de procesamiento y velocidad en un número cada vez mayor de dispositivos finales distribuidos geográficamente, al situar esta capacidad más cerca del punto de consumo. Se prevé que este mercado duplique su tamaño entre 2023 y 20286.
La refrigeración por inmersión podría reducir considerablemente la huella de espacio necesaria para un centro de datos y permitir la creación de centros de datos más silenciosos y con una menor huella medioambiental. Todos estos son criterios fundamentales para crear los pequeños centros de datos locales que exige la computación en el borde.
Centros de datos sustentables y más ecológicos: las tecnologías de refrigeración por inmersión tienen el potencial de desempeñar un papel clave para que el sector de los centros de datos alcance su objetivo de cero emisiones netas para 2030, al tiempo que mejoran la eficiencia en el uso del agua y reducen el consumo de energía.
Me gustaría conocer otras opiniones sobre la refrigeración por inmersión; póngase en contacto conmigo a través de LinkedIn, donde estaré encantado de continuar la conversación.
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