Sistemas de enfriamiento para centros de datos

Toda compañía que maneje información o haga uso de redes de comunicación cuenta con centro de datos (grande o pequeño) para el almacenamiento seguro de su información. Una de las tareas más complejas existentes en estas organizaciones es garantizar el funcionamiento estable y seguro de estos centros de datos, siendo uno de los aspectos más críticos asegurar una refrigeración eficaz de los mismos.

Contar con sistemas de refrigeración adecuados es esencial para evitar sobrecalentamientos, los que pueden provocar interrupciones en el funcionamiento continuo de los equipos, pérdida de conexiones, datos y la rotura de los equipos, los que generalmente tienen un alto costo de reposición.

Importancia de la refrigeración

Es de suma importancia disponer de un sistema de refrigeración para data center adecuado, ya que el mismo garantiza:

• Una temperatura estable, sin fluctuaciones y se genere un entorno de funcionamiento de los equipos, seguro, según lo especificado por el fabricante.
• Confiabilidad: el sobrecalentamiento puede provocar que los equipos funcionen mal hasta apagarse, lo que provoca tiempo de inactividad, pérdida de datos e inconformidades de los usuarios.
• Eficiencia en el consumo energético: aunque los sistemas de refrigeración consumen una parte importante de la energía en un centro de datos, estos garantizan que los demás componentes trabajen en los rangos de mayor eficiencia energética. 
• Extender la vida útil de los equipos: las fluctuaciones de temperatura y el calor excesivo desgastan los componentes electrónicos, acortando la vida útil de los equipos. Una refrigeración adecuada ayuda a prolongar la vida útil de los servidores aumentando significativamente los periodos de reemplazo.

Tipos de sistemas de refrigeración para centros de datos

Paralelo al desarrollo de las tecnologías se han diseñado diversos sistemas de refrigeración para centros de datos, los que se clasifican en tres grupos.

Sistemas de enfriamiento a base de aire

• Aire acondicionado tradicional:  estos sistemas funcionan haciendo circular el aire frío generado a través del centro de datos.
  • Ventajas: Fáciles de instalar y administrar.
  • Desventajas: pueden consumir mucha energía y no ser eficientes en grandes centros de datos.
• Contención de pasillo caliente/pasillo frío:  método consistente en instalar los racks de servidores de tal manera que se generan flujos de aire en pasillos fríos y calientes. En los sistemas de “Contención de pasillo frío” se colocan los racks de manera que la parte frontal quede frente a la de otro, formando un pasillo por donde se introduce aire frío directamente a las entradas de los servidores. Con este método se asegura que el aire caliente expulsado sea dirigido al exterior sin mezclarse con el aire frío. Por el contrario, en un sistema de “Contención de pasillo caliente”, los racks están dispuestos de manera que los lados traseros, que expulsan aire caliente, se enfrenten entre sí. El aire caliente es dirigido por un pasillo hacia los sistemas de aire acondicionado para su enfriamiento.
  • Ventajas: al separar el aire caliente del frío, se reduce la mezcla de temperaturas, lo que mejora la eficiencia del sistema de enfriamiento de data center y se reduce el consumo energético.
  • Desventajas: demanda una planificación cuidadosa (Puede necesitarse modificar el local dispuesto para centro de datos para poder instalar las barreras de contención) y una inversión inicial significativa.

Sistemas de refrigeración de base líquida

Como su nombre lo indica, estos sistemas de refrigeración emplean un tipo de líquido para enfriar componentes electrónicos, como los empleados en los servidores que conforman los centros de datos. 

• Sistemas de agua helada: estos sistemas emplean agua, previamente enfriada para absorber y disipar el calor generado por los equipos electrónicos. Cuentan con un dispositivo encargado de generar agua helada a través de un ciclo de refrigeración. El agua helada se distribuye a través de una red de tuberías hacia las unidades intercambiadoras de calor (Unidades Manejadoras de Aire, UHA), para luego retornar al generador para ser enfriada nuevamente, completando el ciclo.
  • Ventajas: mayor eficiencia durante la transferencia de calor, lo que permite un enfriamiento más rápido. Pueden adaptarse a diferentes tamaños y configuraciones de centros de datos, ofreciendo soluciones personalizadas. Generan menor ruido que los sistemas basados en aire a la vez que consumen menor energía.
  • Desventajas: mayor costo, la instalación de un sistema de enfriamiento a base de agua helada demanda la adquisición de equipos especializados y la construcción de una infraestructura de tuberías. Requieren mantenimiento especializado a una mayor frecuencia que otros sistemas. Necesitan espacio adicional para la instalación de todos los componentes que lo integran (generadores de agua helada, tuberías y unidades distribuidoras de aire)
• Enfriamiento por inmersión: sistema de enfriamiento avanzado empleado en centros de datos y entornos con alta densidad tecnológica consistente en sumergir los equipos electrónicos en un líquido dieléctrico no conductor, que absorbe y disipa el calor de manera eficiente. Los líquidos dieléctricos poseen la capacidad de absorber el calor generado por los equipos electrónicos, para luego disiparlo al exterior a través de sistemas intercambiadores de calor instalados.
  • Ventajas: alta eficiencia de enfriamiento; el líquido absorbe y disipa el calor más rápido que el aire. Al no emplear ventiladores, se reduce significativamente el ruido en el entorno. Permite la instalación de una mayor cantidad de equipos en un menor espacio, optimizando el área disponible. Menor consumo de energía que los sistemas de enfriamiento tradicionales.
  • Desventajas: Mayor costo inicial que el resto de los sistemas de enfriamiento, debido al empleo de líquidos especiales y equipos de contención. Requieren un mantenimiento especializado para asegurar que el líquido se mantenga limpio y con las características dieléctricas. Demandan hardware especializado o modificados para hacerlos compatibles con el enfriamiento por inmersión.

Tecnologías de refrigeración avanzadas

Las tecnologías de refrigeración avanzadas son modernos e innovadores métodos diseñados para mejorar la eficiencia en centros de datos, locales tecnológicos y otros entornos críticos. Estos métodos se caracterizan por ser sostenibles y brindar alta fiabilidad. Entre las principales tecnologías de refrigeración avanzadas se encuentran:

• Enfriamiento adiabático: esta tecnología consiste en utilizar el principio físico de enfriamiento evaporativo para reducir las temperaturas. Se trata de hacer pasar el aire caliente a través de un medio húmedo, haciendo que el agua se evapore y durante este proceso se enfría el aire. Tecnología energéticamente eficiente y sostenible que se ha convertido en una opción muy demandada por los centros de datos modernos.
  • Ventajas: menor consumo de energía en comparación con los sistemas de aire acondicionado tradicionales. El hecho que emplee agua en lugar de refrigerantes especializados, reduce los costos y el impacto ambiental que estos generan.
  • Desventajas: la eficiencia es menor en climas muy húmedos. Requieren mantenimiento regular para detectar y eliminar la acumulación de minerales y otros residuos que se producen durante la evaporación.
• Refrigeración gratuita (Free Cooling): sistema amigable con el medio ambiente que aprovecha los métodos de refrigeración naturales (aire o agua exterior) para enfriar los centros de datos. La aplicabilidad de este método depende de la ubicación geográfica del centro de datos, las condiciones climáticas y estudios de rentabilidad. Se trata de aprovechar las bajas temperaturas exteriores para enfriar los centros de datos sin necesidad de utilizar sistemas de refrigeración mecánica. Puede ser muy eficiente y económico, especialmente en climas fríos.
  • Ventajas: significativamente menor consumo de energía que el resto de los métodos de enfriamiento, al disminuir la dependencia y el empleo de equipos de refrigeración. Costos operativos mínimos, menor impacto ambiental y mejora la calidad del aire interior al obtener aire filtrado desde el exterior.
  • Desventajas: la eficiencia depende de las condiciones climáticas exteriores. No es recomendable para climas cálidos o húmedos. Requiere modificar el local para poder instalar compuertas y sistemas de control del flujo de aire exterior al interior. Necesita verificación sistemática del estado de los filtros y sistemas de ventilación

Tendencias futuras en refrigeración de centros de datos

El desarrollo de nuevas tecnologías, los avances en la física y el descubrimiento de nuevos materiales con mayor eficiencia en la transmisión de calor y energía condicionan el futuro de los sistemas de refrigeración en centros de datos.

La integración de la inteligencia artificial (IA) y la internet de las cosas (IoT) a las actividades diarias, ayudarán a la planificación de mantenimiento predictivo, la optimización de los sistemas de refrigeración y la reducción del tiempo de inactividad.

Todo esto sumado al impulso en el uso de tecnologías de refrigeración ecológicas, cada vez más populares, enfocadas en la sostenibilidad y la reducción de la huella de carbono son el camino para el desarrollo de nuevos sistemas de refrigeración en centros de datos.

Consideraciones regulatorias y ambientales

Las regulaciones actuales y las tendencias observadas en numerosos países resaltan a la eficiencia energética y la sostenibilidad como pilares para el desarrollo de tecnologías de refrigeración en la vida cotidiana, a lo que no escapan los centros de datos. 

Cumplir con estas normativas es esencial para poder obtener certificaciones ambientales y acceder a nuevos mercados, subvenciones y obtener beneficios arancelarios durante la importación o exportación de equipos. El panorama regulatorio muestra una evolución hacia directrices más estrictas destinadas a reducir el impacto ambiental y beneficiar a los promotores de tecnologías más amigables con el medio ambiente.

Conclusión

Elegir el sistema de refrigeración ideal para un centro de datos es imprescindible si se quiere lograr eficiencia operativa, calidad y sostenibilidad. Desde el aire acondicionado tradicional pasando por las tecnologías de refrigeración de base líquida hasta las avanzadas, cada sistema tiene sus ventajas y desafíos. 

Evalúe sus necesidades, consulte en el sitio web sysrack.com la información más actual sobre las últimas tendencias, requisitos regulatorios, sistemas de refrigeración para centros de datos antes de tomar una decisión. Para obtener más información y soluciones, puede consultar a los especialistas de Sysrack.