Por Patrick Aigeldinger, director de gestión de productos en Crystal IS.

A medida que las organizaciones de fabricación adoptan la inteligencia artificial (IA) para impulsar el análisis avanzado y la toma de decisiones automatizada, se requieren técnicas de refrigeración más eficientes en los centros de datos.

A medida que aumenta la capacidad de procesamiento, también lo hace la pérdida total de energía, lo que aumenta la temperatura de funcionamiento en los racks. Esto ha cambiado el enfoque hacia una gestión del calor eficaz y energéticamente eficiente para mejorar la eficiencia general del sistema.

Para hacer frente al aumento del calor, los centros de datos están reemplazando y mejorando los sistemas de enfriamiento tradicionales que dependen de racks enfriados por aire con sistemas enfriados por líquido, que pueden ser entre 50 y 1000 veces más eficientes.

Métodos de enfriamiento activo y caudal típico dentro del sistema

La refrigeración líquida, que ya se ha probado en aplicaciones de mainframe y juegos, se está extendiendo para proteger servidores montados en centros de datos de todo el mundo. Algunos sistemas de refrigeración líquida pueden reducir los costes energéticos hasta en un 40 %, reducir el ruido del centro de datos en un 55 % y reducir los costes de infraestructura eléctrica en un 89 %.

El caudal de agua en un centro de datos de IA puede variar ampliamente según el diseño del sistema de enfriamiento, el tamaño del centro de datos, la carga de calor generada por los servidores y la eficiencia de las tecnologías de enfriamiento utilizadas.

• Sistemas de torres de enfriamiento: en los grandes centros de datos, las torres de enfriamiento se utilizan comúnmente para disipar el calor. El caudal de agua en estos sistemas puede variar de cientos a miles de galones por minuto (GPM). Un gran centro de datos típico puede requerir caudales de entre 500 y 5000 GPM o más, según la escala de las operaciones y el clima local.
• Sistemas de agua helada: Los sistemas de agua helada hacen circular agua a través de intercambiadores de calor para enfriar el aire que luego se utiliza para enfriar los servidores. Los caudales de estos sistemas también pueden variar, pero pueden estar en el rango de 1000 a 10.000 GPM para centros de datos grandes.
• Sistemas de refrigeración líquida directa (DLC): algunos centros de datos utilizan sistemas de refrigeración líquida directa en los que el agua (u otro refrigerante) circula directamente a los componentes del servidor. Los caudales en este caso pueden ser inferiores a los de las torres de refrigeración, y suelen oscilar entre 10 y 100 GPM por unidad de refrigeración o bastidor de servidores.

Sin embargo, la refrigeración líquida también puede presentar algunos desafíos de mantenimiento para garantizar esta eficiencia. Un factor principal que puede afectar la eficiencia de los sistemas de refrigeración líquida es el crecimiento de biopelículas en las placas frías. Las biopelículas, comunidades de microorganismos que se adhieren a superficies sólidas, son comunes en los depósitos o tanques de circulación donde se puede calentar el agua.

El impacto de la bioincrustación en la eficiencia hídrica

El agua tiene una excelente conductividad térmica y disponibilidad. Sin embargo, también es susceptible a la contaminación microbiana, en particular porque transporta el calor desde los bastidores hasta los tanques de recirculación y enfriamiento. Si el agua contiene materia orgánica o está expuesta a contaminantes ambientales, puede convertirse en un caldo de cultivo para bacterias y algas. Estos microorganismos pueden formar biopelículas en las superficies del sistema de enfriamiento, lo que reduce aún más la eficiencia de transferencia de calor y provoca bloqueos.

En el caso de los sistemas de refrigeración líquida directa, la calidad del agua se vuelve aún más crítica. El agua utilizada en este método de refrigeración puede contener impurezas como minerales, partículas y contaminantes biológicos. Estas impurezas pueden provocar varios problemas, como corrosión, obstrucciones y crecimiento biológico dentro del sistema de refrigeración. Estos problemas pueden comprometer la eficiencia del proceso de refrigeración, aumentar los costos de mantenimiento e incluso provocar fallas en el hardware.

A medida que el agua circula por el sistema, aumenta la posibilidad de que se formen biopelículas que reduzcan la eficiencia general del sistema. Agregar desinfección ultravioleta (UV) al ciclo de recirculación permite que estos sistemas mantengan un nivel de tratamiento del agua que garantiza un rendimiento óptimo.

Cómo funciona la desinfección UV

La luz ultravioleta (UVC) germicida, de 250 a 280 nanómetros (nm), desactiva bacterias, virus y otros microbios al destruir la información genética dentro del ADN. La desactivación de estos microbios evita la formación de una biopelícula, que en última instancia conduce a la bioincrustación. La irradiación UVC ofrece un mejor método para las opciones de prevención de biopelículas, ya que no es química y se puede adaptar para mantener un nivel específico de calidad del agua. Esta es una solución de tratamiento común para el agua potable, tanto a nivel municipal centralizado como en el punto de uso.

Las soluciones basadas en LED UVC presentan una solución ideal para mantener la calidad del agua en estos sistemas de refrigeración activos. Como fuente de luz de estado sólido, los LED UVC pueden funcionar con un ciclo de trabajo para maximizar la desinfección y, al mismo tiempo, optimizar el consumo de energía y la vida útil.

La cantidad de radiación UVC necesaria para alcanzar un nivel de rendimiento de desinfección se denomina dosis UV requerida. La dosis necesaria para tratar agua no tratada será significativamente mayor que la dosis necesaria para mantener un nivel de desinfección en el agua después del tratamiento. Además, si bien la exposición continua se utiliza en el tratamiento de agua corriente, aunque a demanda en los sistemas basados ​​en LED UVC, estudios han demostrado que la luz UV pulsada puede ser más eficaz para controlar las biopelículas. Esto significa que los sistemas basados ​​en LED podrían brindar un tratamiento de agua confiable y constante durante años, con un impacto mínimo en el consumo de energía y los costos de mantenimiento.

La refrigeración líquida, tanto directa como indirecta, no es simplemente una moda pasajera, ya que sus ventajas se han vuelto más convincentes con cada generación de equipos informáticos. Como resultado, los administradores de instalaciones, los administradores de centros de datos y los ingenieros térmicos están reconociendo los méritos de la refrigeración líquida y existe una tendencia creciente en su aplicación al entorno informático.