A importância do tempo de atividade não precisa ser explicada aos profissionais de data centers. Em um setor em que um tempo de atividade de apenas 99,9% é considerado arriscado até mesmo para os centros mais potentes e ativos, é necessário levar em conta todos os detalhes.

À medida que a capacidade dos servidores e o poder de processamento continuam a crescer, impulsionados pelas crescentes exigências da inteligência artificial e de outras tecnologias, aumenta também a necessidade de estratégias de refrigeração confiáveis e consistentes. Irregularidades na refrigeração podem levar a ineficiências no poder de processamento ou, na pior das hipóteses, a uma falha total, criando consequências catastróficas para os data centers.

Os operadores de data centers devem tomar todas as medidas para garantir um controle ótimo da temperatura, e um fator importante deve estar em primeiro plano: fluidos altamente concebidos que mantêm os sistemas de refrigeração modernos funcionando conforme o previsto. Embora seja dedicado um enorme esforço de engenharia e concepção à otimização dos sistemas de refrigeração dos data centers — e esses sistemas dependem fundamentalmente de fluidos especializados para transferir e dissipar o calor —, é dada muito menos atenção à engenharia subjacente igualmente crítica a esses próprios fluidos, apesar de seu papel central em permitir que os sistemas funcionem de forma eficiente e confiável em grande escala.

Desde os sistemas tradicionais de refrigeração a ar até os de refrigeração líquida, os fluidos que os sustentam são muito mais do que simples óleos lubrificantes, especialmente porque os data centers aproveitam ambas as tecnologias para atender às suas necessidades de refrigeração. Esses fluidos são essenciais para o funcionamento eficiente, eficaz e confiável das estratégias modernas de refrigeração. Neste artigo, exploraremos o papel dos lubrificantes para compressores de refrigeração e sua capacidade de contribuir para um resfriamento a ar mais eficaz em data centers, os riscos de uma aplicação incorreta, bem como a forma como os novos avanços na engenharia de fluidos estão levando o resfriamento por imersão a novos patamares.

Uma mudança na tecnologia dos refrigerantes nos modernos sistemas de refrigeração a ar

Um dos fatores mais importantes no projeto dos sistemas modernos de refrigeração a ar dos data centers é a transição contínua para o uso de gases refrigerantes com baixo potencial de aquecimento global (GWP baixo). Os hidrofluorocarbonetos (HFC), há muito utilizados em instalações de refrigeração e resfriamento em muitas aplicações, estão sendo substituídos por novos gases refrigerantes de baixo GWP, incluindo:

• HFO (hidrofluoroolefina)
• Misturas de HFO e HFC
• Refrigerantes naturais

Embora esses novos gases estejam sendo adotados em diversos setores, são especialmente fundamentais para os data centers. Os novos projetos estão sendo alvo de um escrutínio rigoroso no que diz respeito à utilização de recursos, ao impacto na comunidade e a outros fatores, e o uso de gases refrigerantes com baixo GWP em novos sistemas de refrigeração pode, em parte, reduzir a pegada de carbono dos centros novos e existentes. Os data centers continuam sob pressão particular para reduzir suas emissões de Âmbito 2, e o uso de refrigerantes de baixo GWP pode contribuir para a concretização desses objetivos.

Os fatores regulamentares também estão em jogo. Por exemplo, a Lei Americana de Inovação e Fabricação de 2020 visava promover a utilização de alternativas aos HFC a partir de 2025 e nos anos seguintes, o que resultou na adoção dos refrigerantes de baixo GWP acima referidos. Além disso, a Emenda de Kigali ao Protocolo de Montreal, adotada em 2019, representa um acordo internacional para reduzir gradualmente os HFC; até 2025, 171 Estados ratificaram a emenda.

Implicações para os lubrificantes de compressores

Esta mudança tem implicações significativas para a refrigeração dos data centers, uma vez que a tecnologia dos refrigerantes desempenha um papel fundamental na confiabilidade e disponibilidade globais dos data centers. Os novos refrigerantes tendem a interagir de forma muito diferente com os fluidos lubrificantes que protegem os compressores de refrigeração modernos, permitindo seu funcionamento confiável e previsível.

Considere que os compressores funcionam como o núcleo do ciclo de refrigeração: em primeiro lugar, o compressor recebe vapor de refrigerante a baixa pressão e temperatura e o comprime, transformando-o em vapor de refrigerante a alta temperatura e pressão. Esse vapor segue então para o condensador, onde é resfriado, transformando-se em líquido, e o calor é liberado para o ambiente. O refrigerante líquido é então evaporado no evaporador, absorvendo calor do espaço que está sendo resfriado. O vapor de refrigerante retorna então ao compressor e o ciclo recomeça.

Nesta aplicação, os fluidos lubrificantes são misturados ao refrigerante em várias concentrações, dependendo da miscibilidade do lubrificante, da concepção do sistema e das condições de funcionamento. O refrigerante facilita a circulação do lubrificante, enquanto este protege os elementos da máquina em todo o compressor, permitindo que funcionem de forma eficiente e eficaz.

À medida que os refrigerantes e os lubrificantes interagem, a composição química do refrigerante influencia o desempenho do lubrificante. Uma compatibilidade deficiente pode afetar a viscosidade do lubrificante e, consequentemente, a confiabilidade do compressor. Se essas capacidades forem comprometidas, isso pode levar a um desgaste excessivo de peças metálicas críticas e à avaria prematura do equipamento. E isso pode ter consequências desastrosas para o tempo de atividade do centro de dados.

Entretanto, os compressores concebidos para o resfriamento de data centers também estão evoluindo para suportar temperaturas de evaporação mais elevadas, o que irá melhorar significativamente a eficiência energética, os custos e a confiabilidade, o que agora é viável devido ao modo de funcionamento do hardware de TI e às arquiteturas de resfriamento modernas. Essas temperaturas mais elevadas, no entanto, podem exercer pressão adicional sobre o fluido lubrificante e alterar sua viscosidade, comprometendo o desempenho.

Para os data centers, tudo isso significa uma coisa: a seleção do fluido lubrificante é crítica. Embora os novos sistemas de refrigeração venham de fábrica com o lubrificante preferido do fabricante do equipamento original (OEM) — otimizado para o refrigerante escolhido e as condições de funcionamento —, os requisitos de reabastecimento no mercado pós-venda e de manutenção ficam a seu critério ou ao da sua equipe de manutenção. Pode parecer um detalhe menor no âmbito da sua operação, mas o lubrificante errado pode ser prejudicial aos seus compressores de refrigeração e, consequentemente, a toda estratégia de refrigeração. E quando a sua estratégia de refrigeração fica comprometida, a mesma coisa acontece com a sua segurança operacional. Por essa razão, recomenda-se sempre consultar os lubrificantes aprovados pelo OEM para maximizar a eficácia do sistema ao selecionar lubrificantes para reabastecimento de manutenção.

Resfriamento por imersão: a próxima fronteira

As tecnologias tradicionais de refrigeração a ar terão sempre seu lugar nos data centers. No entanto, à medida que os data centers crescem em escala e intensidade computacional, o foco da refrigeração está passando para o nível dos chips. É a combinação de tecnologia de compressores robustos e refrigeração líquida no nível dos chips que proporciona o desempenho, a eficiência e a resiliência necessários para cargas de trabalho de IA de ponta.

O resfriamento por imersão resolve diretamente as limitações do resfriamento a ar. Ao submergir os servidores em líquidos de resfriamento não condutores, a imersão proporciona uma gestão térmica superior e melhora a eficiência energética. Os fluidos de resfriamento líquido transferem calor até 1.000 vezes mais eficazmente do que o ar, permitindo uma dissipação de calor mais rápida e mantendo temperaturas ótimas mesmo sob cargas de trabalho de pico. O resfriamento por imersão elimina a necessidade de componentes tradicionais de resfriamento a ar, como ventiladores e aparelhos de ar-condicionado, reduzindo o consumo de energia para resfriamento em até 87%. Em um data center que suporta 40 MW de TI, isso significa uma economia de 14 MW na energia utilizada para resfriar os processadores. Em um data center de 400 MW, essa poupança de energia pode chegar a 140 MW.

No entanto, a eficácia das configurações de resfriamento por imersão depende inteiramente dos fluidos empregados nessas aplicações. Afinal, os servidores de alta potência contêm componentes eletrônicos sensíveis, e uma gestão térmica ideal depende de uma engenharia de fluidos altamente personalizada que não interfira no funcionamento eficaz. Os fluidos adequados devem apresentar excelente durabilidade, compatibilidade de materiais, desempenho de resfriamento e muito mais. Os fluidos dielétricos disponíveis no mercado não são suficientes, e quem pretenda se beneficiar do resfriamento por imersão deve procurar tecnologias patenteadas de alto desempenho que atendam às suas necessidades.

Para os data centers, o que está em jogo na manutenção de uma estratégia de refrigeração confiável e eficiente não poderia ser maior. E, independentemente do caminho que escolher para as suas necessidades, seja refrigeração por ar, por imersão ou uma combinação de ambas, a sua escolha da tecnologia de fluidos críticos merece uma consideração cuidadosa.

Trabalhar com os parceiros de canal certos para adquirir os fluidos de alto desempenho dos quais a infraestrutura de refrigeração depende é essencial para as operações dos data centers modernos. O fornecedor certo de fluidos, dotado da tecnologia de fluidos adequada, apoia todo o ecossistema crítico do data center, permitindo refrigerantes avançados, um funcionamento confiável dos compressores e refrigeração líquida de última geração.

Afinal, os custos associados a uma aplicação incorreta podem ser enormes e comprometer gravemente o tempo de atividade de 99,999% esperado dos data centers atuais.