La inteligencia artificial no solo está impulsando la innovación en el software, también exige un cambio esencial en las bases mismas de la infraestructura. Lo que antes eran edificios sencillos de ladrillos y mortero ahora se están transformando en estructuras inteligentes capaces de gestionar una demanda digital extrema por parte de una sociedad que utiliza la IA cada vez más.

En Europa, donde existen normativas como la RE2020, la Directiva de eficiencia energética de la Unión Europea y las próximas normas europeas de información sobre sostenibilidad (CSRD) que están redefiniendo cómo se diseñan y funcionan las instalaciones, la refrigeración líquida ofrece una opción para que el rendimiento de la IA se reconcilie con la responsabilidad medioambiental. Las densidades de energía cada vez mayores que necesitan las cargas de trabajo modernas de IA ponen a los centros de datos contra las cuerdas a causa de la refrigeración por aire tradicional, por lo que se deben incorporar de forma estratégica las tecnologías de refrigeración líquida. Para los profesionales de la construcción y los promotores y operadores de centros de datos, entender e implementar de forma efectiva estas soluciones avanzadas de refrigeración es fundamental para el éxito futuro y la eficacia operativa.

La necesidad de una mayor potencia de refrigeración

La eficiencia y la efectividad de la refrigeración líquida en comparación con las de la refrigeración por aire es un tema que ya no presenta debate en entornos de alta densidad. Los racks de los servidores cada vez contienen más procesadores y aceleradores potentes, por lo que la conductividad térmica superior de los líquidos ha demostrado que puede ofrecer una disipación del calor más directa y eficaz. Para los promotores, esta tecnología óptima de refrigeración es crucial para que el hardware siga funcionando y para evitar tiempos de inactividad caros, así como para la viabilidad a largo plazo y la escalabilidad de las operaciones de su centro de datos. Para satisfacer estas demandas de densidad de energía y eficiencia energética cada vez mayores, los diseñadores y constructores se están decantando por soluciones innovadoras de refrigeración líquida. A la vanguardia de estas mejoras están la refrigeración por inmersión, que consiste en sumergir por completo el hardware informático en un fluido dieléctrico, y la refrigeración directa al chip, que dirige el refrigerante directamente a los componentes más calientes. Estos enfoques innovadores representan un cambio importante de paradigma en contraposición a los métodos tradicionales de refrigeración por aire, lo que permite una gestión térmica nunca antes vista y el aprovechamiento de todo el potencial de la infraestructura informática de alto rendimiento.

Refrigeración por inmersión

La refrigeración por inmersión consiste en sumergir el hardware informático directamente en un fluido dieléctrico que no es conductor de la electricidad. Este método ofrece una eficacia sin igual en la eliminación del calor al entrar en contacto directamente con los componentes que lo generan. Green Mountain, un proveedor de centros de datos en Noruega que presta servicio a clientes como TikTok, ha implementado con éxito la refrigeración por inmersión de una sola fase en algunos de sus centros de datos. Los servidores se sumergen en tanques llenos de un fluido dieléctrico especializado (como aceite de silicona y de mineral). Este fluido absorbe directamente el calor de los componentes y luego fluye a través de un intercambiador de calor hasta un sistema de refrigeración externo en el que el calor se disipa. Este enfoque innovador permite que Green Mountain consiga densidades de energía considerablemente más altas por rack y que cuente con una eficiencia energética mucho mejor en comparación con los entornos refrigerados por aire tradicionales.

Además, en Europa, operadores como DATA4 (Francia) ya están implementando sistemas directos de refrigeración líquida en entornos piloto para permitir las cargas de trabajo de IA de alta densidad. Otros, entre los que se incluyen Interxion (Digital Realty), están invirtiendo en estrategias de refrigeración innovadoras, como aquellas en las que se usa agua, y en los sistemas de recuperación de energía para mejorar la eficacia en sus instalaciones. También existen empresas como GR COOLING (Green Revolution Cooling), una empresa emergente de refrigeración por inmersión con sede en Texas que es pionera en la refrigeración por inmersión de dos fases. En este método, el hardware informático se sumerge en un fluido dieléctrico con un punto de ebullición bajo. Normalmente, se utilizan los fluidos especiales 3M Novec. Cuando los componentes se calientan, el fluido hierve hasta convertirse en gas, disipando el calor de manera eficiente. Después, este gas se eleva hasta el serpentín del condensador, se vuelve a convertir en líquido y se vierte de nuevo en el tanque para que se repita el ciclo. Este proceso de evaporación y condensación proporciona una transferencia del calor extremadamente eficaz, ya que los proyectos en los que se usa demuestran una eficiencia energética impresionante.

Refrigeración directa al chip

La refrigeración por inmersión se ha vuelto popular, pero también la refrigeración directa al chip, que consiste en dirigir el refrigerante líquido directamente a los componentes más calientes del servidor, como la CPU y la GPU, a través de placas frías especializadas. De esta forma, se permite una eliminación del calor muy localizada y efectiva. Uno de los ejemplos más significativos y precoces de refrigeración directa al chip fue el superordenador de Aquasar de IBM (2010). Este sistema revolucionario utilizaba un sistema de refrigeración mediante agua caliente en el que el agua se dirigía directamente a las placas refrigerantes integradas en los procesadores. Además de la refrigeración principal, el agua caliente se reutilizaba de forma inteligente para calentar el edificio, lo que demostraba un modelo de reutilización de la energía muy eficiente. Este modelo también demostró la viabilidad de la refrigeración líquida para ordenadores de alto rendimiento y el increíble potencial para ahorrar energía y mejorar la sostenibilidad. Más recientemente, Nvidia ha estado a la vanguardia de la refrigeración líquida, ya que ha declarado que solucionaba los problemas de consumo de agua de la IA con las innovaciones de refrigeración directa al chip. Los sistemas DGX de Nvidia, diseñados para la IA intensiva y el aprendizaje profundo, cada vez incorporan más la refrigeración líquida directa al chip en sus potentes GPU. Estos sistemas incluyen placas refrigerantes especializadas que se colocan directamente en la parte superior de los módulos GPU, con refrigerante circulando a través de ellas. Esta refrigeración focalizada es esencial para que los componentes de alto vataje funcionen de forma óptima, para evitar la limitación térmica y para permitir implementaciones con un mayor número de hardwares de IA esenciales en los centros de datos.

Diseño, construcción y funcionamiento de los centros de datos de nueva generación

La incorporación de estas sofisticadas tecnologías de refrigeración líquida ha alterado la esencia del anteproyecto de las construcciones de centros de datos, por lo que se necesita un nuevo nivel de colaboración y de conocimiento especializado por parte de todas las partes interesadas en las diferentes fases del proceso de construcción.

Fase de diseño

Los diseñadores son los que están en primera línea, pasando de diseños tradicionales centrados en la calefacción, la ventilación y el aire acondicionado a arquitectura complicada que integra sistemas de tuberías complejos, contenedores de fluidos y sistemas avanzados de detección de filtraciones. Esto requiere una comprensión profunda de la dinámica de fluidos y de las propiedades térmicas. Su trabajo también incluye la incorporación de protocolos fiables de seguridad desde las primeras etapas, la consideración de las propiedades únicas de los fluidos dieléctricos y la distribución de los líquidos de alta presión. Los proyectos europeos también deben cumplir las normativas medioambientales y de seguridad, entre las que se incluye la normativa REACH para las sustancias químicas y el tratamiento de los fluidos.

Fase de construcción

Los constructores y los profesionales de la construcción tienen la tarea de ejecutar de forma meticulosa los complejos diseños de los centros de datos. La precisión que se necesita para instalar sistemas de refrigeración líquida es considerablemente superior, ya que las tuberías se deben colocar en el lugar exacto, los sellados tienen que ser herméticos y la integración con la infraestructura de energía, redes y seguridad debe ser perfecta. Los especialistas y los técnicos altamente cualificados se vuelven indispensables, pues es crucial contar con una planificación minuciosa, un control de calidad riguroso y un cumplimiento de normativas de seguridad estrictas. Lo principal es ser flexible con el proyecto para adaptarse a los nuevos materiales, los sofisticados sensores y las técnicas de instalación poco convencionales.

Entrega del proyecto y funcionamiento

La entrega satisfactoria y el funcionamiento continuo de estos centros de datos de alta tecnología depende de la gestión eficiente de proyectos y del intercambio eficaz de información. Dada la naturaleza compleja de la implementación de la refrigeración líquida, que incluye varios proveedores especializados, materiales novedosos y plazos de integración ajustados, la comunicación fluida y la visibilidad en tiempo real de todas las fases del proyecto son fundamentales. Han cobrado suma importancia las plataformas centralizadas de gestión de proyectos que hacen más sencillos los flujos de trabajo colaborativos, la gestión de documentación y el seguimiento del progreso, y que permiten la resolución proactiva de problemas. La construcción de los centros de datos del futuro que utilicen refrigeración líquida es un esfuerzo colaborativo que requiere estrategias integradas y enfoques vanguardistas que permitan el progreso constante de la IA y que allanen el camino para una infraestructura digital más sostenible y resistente.

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