Las torres de enfriamiento son un hecho desagradable en la vida de los centros de datos. El agua circula a través de ellos y rechazan el calor, ya sea por evaporación o a través de un intercambiador de calor en una torre de enfriamiento "seca".

Las torres de enfriamiento por evaporación tradicionales no son una buena opción ambiental. Consumen millones de litros de agua. Potencialmente, acumulan bacterias cuando el agua y el aire exterior están en contacto directo y acumulan cal. Las torres de enfriamiento en seco también necesitan limpieza y reposición.

El agua de la torre de enfriamiento depositará cal que obstruirá las tuberías, provocará corrosión y hará que el intercambiador de calor sea menos eficiente. Las formas habituales de tratar y prevenir la cal también tienen sus problemas.

Los minerales se acumulan en el agua de "purga" que se ha condensado y drenado del equipo de refrigeración. Tradicionalmente, se añaden productos químicos para evitar la acumulación de carbonato de calcio, pero esos productos químicos, y la creciente concentración de calcio, significan que el agua sólo puede pasar por un circuito de refrigeración un cierto número de veces.

También significa que las aguas residuales eventualmente desechadas están muy contaminadas y, cuando se cambia el agua, es necesario limpiar a presión el intercambiador de calor para eliminar las incrustaciones.

Aplicar los electrodos

Sin embargo, existe una alternativa. Un pequeño número de empresas está utilizando la electrólisis para gestionar los productos químicos existentes en el agua, en lugar de añadir más. Los jugadores incluyen Tiaano, Ensavior, Ball-Tech y VST.

La idea parece estar avanzando más en India y la región de Asia Pacífico, en sectores más amplios de aire acondicionado y tratamiento de agua.

Digital Realty es uno de los primeros clientes de centros de datos que utilizan esta técnica e informa que el agua de purga en su centro de datos SIN10 en Singapur ahora puede pasar por el sistema de enfriamiento tres veces más seguido, ahorrando más de un millón de litros de agua por mes.

Las aguas residuales finales también son más limpias que las que salen de un sistema de refrigeración por agua tratado químicamente.

Digital utiliza unidades DCI (DeCaIon), que aplican una pequeña corriente eléctrica continua, electrolizando parcialmente el agua y produciendo iones OH que alteran la acidez (pH) del agua de refrigeración. El calcio y el magnesio precipitan inofensivamente en el electrodo en forma de carbonato de calcio e hidróxido de magnesio.

Las cajas DCI provienen de Innovative Polymers, con sede en Singapur, y ya se utilizan en sitios como hospitales, según BK Ng, propietario de Innovative y uno de los desarrolladores del producto.

"Los centros de datos han tardado más en captar esto", dijo a DCD. Pero tiene la esperanza de que el proyecto Digital abra la puerta a otros centros de datos, que se están volviendo más cuidadosos con el uso del agua.

Los descalcificadores electrolíticos tienen un coste adicional y además utilizan una pequeña cantidad de energía de forma continua. Gavin Cherrie, del distribuidor neozelandés de Allied Polymer, 2Plus, nos dijo que la unidad utiliza unos 700 kWh al año (es decir, un promedio de menos de 1 kW de energía).

Ng dice que la recuperación es considerablemente mayor en términos de ahorro directo de energía, ya que las unidades “limpiarán” realmente el intercambiador de calor en el circuito. Debido a que el calcio y el magnesio se eliminan del agua, la concentración disminuye y el equilibrio químico cambia, por lo que la cal se disolverá en todas partes del sistema.

La transferencia térmica a través del intercambiador de calor mejora y necesita menos energía. Esto tiene un efecto mayor si la unidad está instalada en un circuito de refrigeración que ya está equipado: "La ironía es que, si su sistema ya funciona bien, le daremos un pequeño ahorro".

Cherrie dice que una unidad catalítica puede ahorrar entre un 10 y un 15 por ciento de la energía utilizada en un circuito de refrigeración.

Ng pone esto en contexto y explica que el ahorro de energía representa entre el 50 y el 60 por ciento del ahorro total que genera el producto. El ahorro de agua representa alrededor del 35 por ciento, y los menores costos de mantenimiento y productos químicos compensan el equilibrio del retorno de la inversión.

Aspectos prácticos

Cherrie dice que una unidad de electrólisis cubre suficiente agua de refrigeración para 1,5 MW, y su instalación es cuestión de conectar una caja en cada uno de los circuitos de refrigeración.

"Sacamos agua de la torre", dice. "Usando una pequeña bomba, lo bombeamos a través de la cámara de electrólisis y luego de regreso al circuito".

En uso, la cámara catalítica necesita limpieza, pero esto se hace más fácil invirtiendo periódicamente la polaridad de los ánodos: "El calcio que se ha recolectado, se rechaza y luego se lava o se drena", explica Cherrie. Luego se restablece la polaridad y continúa la descalcificación.

"Si tienes un colector, puedes consolidar el número de unidades", explica. “Si tuvieras tres torres de refrigeración de 1 MW en un colector, entonces podrías tener dos unidades. Si tiene tres torres de enfriamiento de 1 MW en bucles individuales, en paralelo en lugar de en serie, es posible que necesite tres máquinas. El diseño de las tuberías, hasta cierto punto, determina cuántas máquinas se necesitan”.

Pero la capacidad de la unidad es muy aproximada, ya que cualquier sistema de enfriamiento puede funcionar a un nivel diferente, la cantidad de uso que obtenga dependerá de los patrones climáticos locales y la cantidad de calcio disuelto en el agua local también variará.

"Observamos la química del agua y otros factores, incluido el volumen del sistema", dice. "Todo eso se integra en un modelo de calidad, que luego genera la cantidad de máquinas que se necesitan y puedo calcular con bastante precisión los ahorros que se pueden lograr en términos de energía y agua".

Deshacerse del carbonato de calcio y magnesio que recolecta el sistema puede parecer un problema, pero Cherrie dice que desecharlo es fácil: “Alentamos a nuestros clientes a que lo coloquen en el drenaje de aguas pluviales. Se trata de calcio y magnesio que deben estar biodisponibles para el ecosistema”.

En el agua de lluvia hay dióxido de carbono disuelto, que reacciona con el carbonato de calcio del agua residual para producir bicarbonato de calcio, que es biodisponible y puede ser absorbido por las plantas y los animales que lo necesitan.

"Es casi como una economía circular", afirma. "El calcio es un elemento clave en la ecología y permanece en el ciclo del agua".

Desgana eléctrica

Si el sistema es tan bueno, ¿por qué no ha despegado antes?

La técnica se desarrolló para procesos de fabricación electroquímicos, que producen cosas como soda cáustica y sodio, explica Cherrie: “Se fabrican mediante electrólisis. Los chicos que hacen eso descubrieron que se acumula calcio en los electrodos y, con frecuencia, tenían que sacar los electrodos de las cámaras de electrólisis y aplicarles hidroexplosión para eliminar las incrustaciones”.

La desincrustación electrolítica se desarrolló para esa aplicación y luego se ofreció a otros sectores. Pero la descalcificación química ya estaba bien establecida en el mercado del aire acondicionado.

Para empeorar las cosas, el mercado ya estaba siendo abordado por otros sistemas “no químicos”, que instalan una unidad pasiva, a menudo denominada descalcificador eléctrico o magnético. Cherrie dice que son “pseudociencia” y no funcionan.

"Durante años. Se ha hecho con moléculas. Has arrojado el cloruro al agua junto con varios inhibidores. Esa es una disciplina que existe desde hace varios años. Sabemos cómo funciona y se utiliza en varias industrias", afirma.

Por supuesto, esos productos químicos no son buenos para el medio ambiente. "Solíamos echarle ácido sulfúrico. El problema fue que eso disuelve todo el metal. No quieres que eso suceda."

"Así que solíamos poner cromo hexavalente y básicamente convirtieron todas las superficies en acero inoxidable, sin corrosión".

Si el cromo hexavalente le suena familiar, fue el contaminante liberado por Pacific Gas & Electric Company (PG&E) en Hinkley, California, que finalmente fue detenido después de una demanda encabezada por Erin Brockovich, interpretada más tarde por Julia Roberts en una película ganadora del Oscar.

Se han restringido los peores productos químicos y los sustitutos no descalcifican tan bien, pero las alternativas no eran buenas hasta ahora, dice Cherrie.

“Ha habido una serie de sistemas no químicos que se han promovido en el pasado. La gente habla de usar imanes y todo tipo. Pero no funciona”.

La catálisis electrolítica proporcionó una alternativa científicamente probada, dice: “Pero, sólo porque es un sistema no químico, nos hemos enfrentado a ella para que la gente acepte que podría funcionar. Cuando lanzamos el producto por primera vez, fue bastante difícil conseguir que la gente lo probara”.