¿Qué son los circuitos de refrigeración a nivel de bastidor?

Los lazos de refrigeración a nivel de rack son una solución de gestión térmica diseñada para eliminar el calor directamente a nivel del rack de servidores dentro de un centro de datos. Estos sistemas están diseñados para disipar eficazmente el calor generado por la informática de alto rendimiento (HPC), las cargas de trabajo de IA y los despliegues densos de servidores. A diferencia de los métodos tradicionales de refrigeración basados en salas, que regulan la temperatura en toda la planta de un centro de datos, la refrigeración a nivel de rack se centra en gestionar el calor en su origen, dentro del rack de servidores o inmediatamente junto a él.

Estos sistemas suelen integrar tecnologías de refrigeración líquida, como intercambiadores de calor de puerta trasera (RDHx), refrigeración directa al chip o unidades de refrigeración en rack que hacen circular el refrigerante a través de un sistema de circuito cerrado. Al localizar la eliminación del calor, los bucles de refrigeración a nivel de rack ayudan a mantener temperaturas de funcionamiento óptimas para los servidores y mejoran la eficiencia energética general, lo que los convierte en una solución preferida para los entornos informáticos modernos de alta densidad.

¿Cómo se utilizan los bucles de refrigeración a nivel de bastidor?

Los bucles de refrigeración a nivel de rack se implementan en los centros de datos modernos en los que la refrigeración por aire tradicional resulta insuficiente debido al aumento de las cargas térmicas de las cargas de trabajo modernas. Estos sistemas son especialmente eficaces en entornos con altas densidades de potencia de rack, como el entrenamiento de IA, los clústeres HPC y los despliegues edge de nivel empresarial.

Un caso de uso común es la integración de intercambiadores de calor de puerta trasera (RDHx), que se acoplan a la parte posterior de los bastidores de servidores y utilizan líquido refrigerante para absorber el calor del aire de salida antes de que vuelva a entrar en la sala de datos. Otro enfoque consiste en la refrigeración líquida directa al chip, en la que el refrigerante se suministra a través de placas frías montadas directamente en las CPU, GPU u otros componentes generadores de calor. Estas configuraciones funcionan dentro de un bucle cerrado, a menudo conectado a una unidad de distribución de refrigeración (CDU) de la instalación que regula la temperatura y el caudal del fluido.

Al dirigir el calor al nivel del rack, estos sistemas reducen la presión sobre las unidades de aire acondicionado centralizadas, disminuyen el riesgo de puntos calientes térmicos y permiten mayores densidades de potencia en el rack, algo fundamental para escalar las cargas de trabajo avanzadas sin comprometer el rendimiento ni el tiempo de actividad.

Ventajas de los circuitos de refrigeración a nivel de bastidor

Los bucles de refrigeración a nivel de rack ofrecen un enfoque específico y eficiente de la gestión térmica, ayudando a los centros de datos a hacer frente a las crecientes demandas de la informática de alta densidad. Al centrarse en la eliminación del calor a nivel de rack, estos sistemas permiten una mejor utilización de los recursos, un menor consumo de energía y diseños de infraestructura más escalables.

Eficiencia energética y térmica

Utilizando métodos de refrigeración basados en líquidos, los bucles a nivel de rack proporcionan una transferencia de calor superior en comparación con los sistemas tradicionales basados en aire. Esto mejora el rendimiento general de la refrigeración a la vez que reduce significativamente la energía necesaria para mantener temperaturas estables. Los centros de datos se benefician de una mejora de la eficacia del uso de la energía (PUE) y de una reducción de los costes operativos.

Mayor densidad de potencia del rack

Al permitir una eliminación más eficaz del calor en origen, los lazos de refrigeración a nivel de bastidor favorecen el despliegue de servidores de alta potencia en un espacio compacto. Esto permite a las organizaciones ejecutar cargas de trabajo exigentes como IA, HPC y análisis en tiempo real sin las limitaciones impuestas por los métodos de refrigeración tradicionales.

Escalabilidad y modularidad

Estos sistemas están diseñados para una integración modular, lo que permite a los centros de datos ampliar la capacidad de refrigeración de forma incremental a medida que crece la demanda de computación. Los bucles de refrigeración pueden añadirse a bastidores individuales sin necesidad de realizar cambios en la infraestructura general de las instalaciones, lo que permite realizar implantaciones por fases y minimizar el tiempo de inactividad.

Mayor fiabilidad del sistema

Una refrigeración estable y localizada reduce el riesgo de sobrecalentamiento, estrangulamiento térmico o degradación del hardware. Al mantener las temperaturas óptimas de los componentes, los bucles de refrigeración a nivel de rack contribuyen a un mayor tiempo de actividad y a la fiabilidad del sistema a largo plazo, especialmente para aplicaciones de misión crítica.

Consideraciones al instalar bucles de refrigeración a nivel de bastidor

Al desplegar bucles de refrigeración a nivel de rack, una de las principales consideraciones es la integración con la infraestructura existente. Las instalaciones deben evaluar si los sistemas de distribución de refrigeración actuales pueden soportar la carga térmica añadida y los requisitos de enrutamiento de fluidos. El espacio físico dentro y alrededor del rack también debe acomodar los componentes adicionales, como intercambiadores de calor de puerta trasera o colectores de placa fría, sin interrumpir el flujo de aire, la gestión de cables o la accesibilidad.

La planificación operativa es igualmente importante. Los equipos de los centros de datos deben garantizar la calidad adecuada del refrigerante, la gestión del caudal y la planificación de la redundancia para evitar tiempos de inactividad en caso de avería. Deben existir sistemas de supervisión y control para realizar un seguimiento de la temperatura, la presión y los niveles de fluido en tiempo real. Además, las consideraciones en torno a la facilidad de servicio, como la facilidad de mantenimiento y los accesorios de desconexión rápida, son fundamentales para minimizar las interrupciones durante las actualizaciones o reparaciones.

Tipos de refrigerante líquido y gestión

El tipo de refrigerante utilizado en los circuitos de refrigeración a nivel de bastidor desempeña un papel fundamental en el rendimiento, la seguridad y la longevidad del sistema. Entre los refrigerantes más utilizados se encuentran el agua, las mezclas de agua y glicol y los fluidos dieléctricos. Las soluciones de agua y agua-glicol se adoptan ampliamente debido a su alta conductividad térmica y bajo coste, pero requieren un control estricto de la corrosión, el crecimiento de algas y los puntos de congelación. Los fluidos dieléctricos, que no son conductores y son más seguros en caso de fugas, se utilizan a menudo en configuraciones de refrigeración directa al chip o por inmersión, aunque pueden ser más caros y requieren un manejo especializado.

La gestión eficaz del refrigerante implica la supervisión periódica de la calidad, la temperatura y el caudal del fluido. Las instalaciones también deben planificar la filtración, la desionización y la sustitución periódica para evitar la degradación o la contaminación que podría perjudicar la eficacia térmica. Los sistemas de detección de fugas, los mecanismos de alivio de presión y los protocolos de mantenimiento claramente definidos son esenciales para la seguridad y fiabilidad operativas. Una formación adecuada del personal técnico sobre la manipulación de fluidos y el mantenimiento de los sistemas garantiza un rendimiento a largo plazo y minimiza los riesgos.

Preguntas frecuentes

1. ¿Los sistemas de refrigeración a nivel de rack producen menos ruido que la refrigeración tradicional?
   Sí, los sistemas de refrigeración a nivel de rack suelen reducir los niveles de ruido en comparación con la refrigeración por aire tradicional. Al minimizar la necesidad de ventiladores de alta velocidad y de grandes unidades de aire acondicionado para salas de ordenadores (CRAC), estos sistemas contribuyen a crear un entorno de centro de datos más silencioso.
2. ¿Puede la refrigeración a nivel de bastidor soportar la transferencia de calor de líquido a líquido o de líquido a aire?
   Sí, los sistemas rack-level pueden diseñarse tanto para el intercambio de calor líquido-líquido como líquido-aire. Los intercambiadores de calor de puerta trasera, por ejemplo, suelen utilizar líquido-aire, mientras que los sistemas directos al chip suelen utilizar líquido-líquido a través de una unidad de distribución de refrigeración.
3. ¿Qué tipos de cargas de trabajo se benefician más de la refrigeración a nivel de rack?
   Las cargas de trabajo con alta densidad de potencia y demanda computacional sostenida, como el entrenamiento de modelos de IA, el análisis de datos en tiempo real y las simulaciones científicas, son las que más se benefician. Estas aplicaciones generan un calor significativo que supera las capacidades de la refrigeración por aire convencional.