La refrigeración por inmersión –esto es, la inmersión del equipamiento TI en un fluido refrigerante– se está planteando como una alternativa de enfriamiento interesante especialmente para sistemas de alto rendimiento. Una de las entidades que ha estado probando las posibilidades de este sistema es la NSA en su Laboratorio para Ciencias Físicas (o LPS, en sus siglas en inglés), donde en 2012 instaló un sistema de refrigeración por inmersión en aceite.

Según indican desde la propia NSA, refrigerar el equipamiento de computación mediante inmersión en aceite puede reducir significativamente los costes de enfriamiento. De hecho, según la NSA, este método puede recortar a la mitad los costes de construcción de futuros data centers.

Sumergiendo los servidores

Aunque hablamos de inmersión, evidentemente no es posible sumergir los equipos de computación en agua, debido a los peligros de unir este líquido con la electricidad. Sin embargo, el aceite mineral ha sido utilizado por las empresas eléctricas como fluido refrigerante durante más de un siglo.

Si bien el aceite mineral solo tiene un 40% de la capacidad de retención del calor y un 25% de la conductividad térmica del agua, tiene una gran ventaja sobre ésta, puesto que es un aislante térmico. De este modo, los dispositivos eléctricos pueden funcionar perfectamente estando sumergidos en aceite. Además, el aceite mineral retiene calor 1.000 veces más que el aire.

El LPS de la NSA está utilizando en su Research Park un sistema formado por un tanque lleno de aceite mineral, que contiene los servidores, y un módulo que cuenta con un intercambiador de calor agua/aceite y una bomba de circulación de aceite.

“En esta instalación, el intercambiador de calor está vinculado al circuito de agua enfriada, si bien no es necesario. El aceite circula entre el tanque y el intercambiador de calor gracias a una pequeña bomba. La velocidad de bombeo es modulada para mantener una temperatura constante en el tanque”, explican desde la NSA.

El interior del tanque ha sido diseñado de tal forma que el aceite frío procedente del intercambiador de calor es dirigido para que pase a través de los servidores antes de volver al intercambiador. La combinación de la variación de velocidad y los conductos de aceite supone que se utiliza de forma muy eficiente el fluido de refrigeración. El sistema solo bombea la cantidad necesaria para satisfacer la carga.

Además de la eficiencia, la NSA destaca que hay tres beneficios añadidos de la refrigeración por inmersión. El primero es debido al hecho de que el sistema está diseñado para mantener una temperatura constante dentro del tanque, lo que hace que los servidores estén en un ambiente isotérmico –y, por tanto, evita fallos mecánicos derivados de los cambios de temperatura.

El segundo beneficio es la limpieza del servidor. Si bien los centros de datos son entornos relativamente limpios, sigue habiendo polvo y suciedad. En los servidores refrigerados por aire, cualquier partícula de polvo o suciedad en el aire tiende a acumularse en el chasis de los servidores.

Finalmente, el tercer beneficio añadido de la refrigeración por inmersión es el silencio. Los sistemas de refrigeración por inmersión no hacen prácticamente ruido.

La conclusión de la NSA

A raíz de la implementación de estos sistemas, la NSA ha concluido que la eficiencia energética en el data center puede ser mejorada tanto haciendo la computación más eficiente energéticamente como haciendo la eliminación del calor más eficiente.

En este sentido, la refrigeración por inmersión es un modo de mejorar significativamente la eficiencia en el proceso de eliminación de calor. La energía requerida para la refrigeración por inmersión puede ser más de un 15% menor que la utilizada en el enfriamiento por aire. La refrigeración por inmersión puede eliminar la necesidad de infraestructura que representa la mitad del coste de construcción de un data center. Además, este tipo de enfriamiento puede reducir los fallos en los servidores, y es más limpio y menos ruidoso que la refrigeración por aire.

En resumidas cuentas, permite más computación utilizando menos energía e infraestructura.