
Prefacio: El floreciente mercado de soluciones de refrigeración para centros de datos
El mercado mundial de refrigeración de centros de datos se expande a gran velocidad. El crecimiento de este mercado se atribuye a la gran demanda de soluciones mejoradas de gestión térmica. El consumo de energía en los centros de datos es muy elevado, y la refrigeración constituye una parte significativa del mismo. Por ello, las soluciones de refrigeración innovadoras y sostenibles para centros de datos son más importantes que nunca. Por lo tanto, según Grand View Research, el mercado mundial de refrigeración de centros de datos podría alcanzar un valor de 25.500 millones de dólares en 2028, lo que representa una TCAC del 14,1% durante el periodo comprendido entre 2021 y 2028.
Las tecnologías de computación en nube, IA e IoT están creciendo rápidamente. Esto se traduce en una mayor generación y procesamiento de datos. Los centros de datos deben mantener el rendimiento incluso con costes energéticos más elevados. Esto ha dado lugar a un mayor uso de sistemas avanzados de refrigeración de centros de datos. Estos sistemas deben eliminar eficazmente el calor, manteniendo la fiabilidad y minimizando el impacto medioambiental. De ahí que las últimas tecnologías de refrigeración de centros de datos sean demandadas por operadores que quieren mejorar sus infraestructuras y seguir siendo competitivos.
¿Cómo se refrigeran los centros de datos?
¿Por qué la refrigeración es fundamental para los centros de datos?
Los centros de datos constituyen el núcleo del mundo digital actual. En ellos hay servidores, subsistemas de almacenamiento y equipos de red que gestionan nuestras transacciones por Internet. Sin embargo, estas máquinas generan mucho calor mientras procesan y almacenan datos incansablemente. Este calor puede acumularse rápidamente si no se refrigera adecuadamente, lo que puede reducir el rendimiento, provocar fallos en los equipos e incluso tiempos de inactividad catastróficos.
Una refrigeración eficiente es necesaria para un rendimiento óptimo del servidor y para evitar costosas interrupciones. Si se sobrecalientan, los componentes pueden ralentizarse, de modo que disminuyen su velocidad de procesamiento y su eficacia general. En algunos casos, la temperatura excesiva puede destruir irreversiblemente elementos electrónicos delicados, con la consiguiente pérdida de datos y costosas reparaciones. Un estudio reciente realizado por Uptime Institute muestra que más de 90% de los operadores de centros de datos han sufrido una interrupción en los últimos tres años y que muchas de ellas se han debido a sistemas de refrigeración deficientes.
Comprender la generación de calor en los centros de datos
A la hora de gestionar el calor de un centro de datos, es importante saber cómo se origina y de dónde lo hace. Normalmente, las principales fuentes de calor dentro de un centro de datos incluyen servidores, dispositivos de almacenamiento y equipos de red. Estos elementos consumen electricidad durante su funcionamiento y generan calor como residuo.
La cantidad de calor que producen los equipos informáticos varía en función de factores como el tipo de hardware, la intensidad de la carga de trabajo o incluso la temperatura ambiente, entre otros. Por ejemplo, los servidores de computación de alto rendimiento (HPC), así como las unidades de procesamiento gráfico (GPU), producen más calor en comparación con los servidores estándar porque tienen una mayor capacidad para realizar cálculos complejos. Además, es probable que los climas más cálidos presenten más dificultades a la hora de refrigerar los centros de datos debido al aumento de las temperaturas de entrada.
Los gestores de instalaciones utilizan la densidad de potencia para medir la generación de calor en sus instalaciones: mide la cantidad de energía consumida con respecto al espacio; normalmente se mide en vatios por pie cuadrado o kilovatios por rack. Según el informe de AFCOM, la densidad de potencia media en los centros de datos ha pasado de 4-5 kW por rack en 2010 a 7-10 kW por rack en 2020. Algunos despliegues de alta densidad alcanzan incluso los 50 kW por rack.
Métodos eficientes para la gestión térmica de centros de datos
Hoy en día, la gestión del calor es un deber esencial en los centros de datos. Se trata de utilizar diversos métodos para mejorar el rendimiento y la fiabilidad de los equipos informáticos. La elección de un método de refrigeración depende de algunos aspectos que incluyen el tamaño de la sala de servidores, la tasa de uso de energía medida en unidades térmicas por hora y lo que el usuario desea de ella.
Refrigeración por aire
La unidad de aire acondicionado sigue siendo la forma más común de refrigerar y ventilar un centro de datos, ya que más del 80% de los sistemas de refrigeración recurren a este medio. Estos sistemas suelen estar configurados con unidades de tratamiento de aire, baterías de refrigeración y varios tipos de ventiladores que trabajan en tándem para controlar el flujo de aire y la temperatura dentro de la unidad. Los ventiladores de refrigeración son componentes centrales de estos sistemas a varios niveles, ya sean ventiladores a nivel de servidor montados dentro del equipo, ventiladores de armario en bastidores o ventiladores de sistema de refrigeración a nivel de sala. Estos ventiladores garantizan que cada servidor de la red funcione en situaciones óptimas y que no se formen puntos calientes.
En los centros de datos refrigerados por aire típicos, el aire frío se suministra a través de suelos elevados o sistemas de techos suspendidos y se desplaza en dirección ascendente hacia la parte frontal de los racks de servidores. Al pasar por los módulos de servidores, el aire frío los enfría y se disipa en forma de aire caliente a través de los ventiladores de los servidores que los rodean, con la ayuda de los armarios de ventilación. Posteriormente, este aire caliente se expulsa de los módulos a través de la parte trasera de los bastidores, ayudado por los paneles, a la vez que se canaliza de vuelta al sistema de refrigeración para enfriarlos. Muchos centros de datos modernos utilizan sistemas avanzados de ventiladores inteligentes, que ajustan dinámicamente la velocidad de los ventiladores para mejorar el flujo de aire y ahorrar energía.
Hay varias técnicas que pueden emplearse para mejorar la eficacia de la refrigeración por aire. Entre ellas se encuentran la refrigeración por suelo elevado, la refrigeración en filas y la refrigeración aérea, dependiendo de sus respectivas configuraciones funcionales de ventiladores. La contención de pasillos es otro sistema muy utilizado para eliminar la mezcla de aire frío suministrado y aire caliente descargado creando una barrera física entre ambos, lo que mejora la eficacia de la refrigeración. Esta configuración no elimina la necesidad de ventiladores estratégicamente situados que puedan mantener los patrones de flujo de aire necesarios para evitar puntos calientes en el centro de datos, mejorando así su eficiencia de refrigeración.
Refrigeración líquida
La refrigeración líquida se ha adoptado cada vez más, especialmente para configuraciones de alta densidad y aplicaciones HPC, debido a sus diversas ventajas. Durante el proceso de refrigeración líquida, un refrigerante líquido como el agua o el fluido dieléctrico extrae directamente el calor de los componentes del servidor. Sin embargo, a pesar de no ser los componentes principales responsables de la refrigeración líquida a diferencia de los ventiladores que facilitan la circulación adecuada y el intercambio de calor.
Hay dos categorías principales de refrigeración líquida: la refrigeración directa al chip y la refrigeración por inmersión. La refrigeración directa al chip consiste en fijar una placa a la CPU o a otras piezas que producen calor, por donde pasa un refrigerante líquido que absorbe el calor de las mismas, mientras que el refrigerante calentado se lleva a un intercambiador de calor para su refrigeración antes de ser bombeado de nuevo al servidor. A veces, los ventiladores trabajan en colaboración con los refrigeradores para mejorar la transferencia de calor y aumentar así la eficacia de la refrigeración.
En la refrigeración por inmersión, un baño de fluido dieléctrico sumerge todo el servidor. El fluido absorbe el calor generado por los componentes del servidor y lo aleja de ellos. El fluido caliente se desplaza a través de un intercambiador de calor donde se enfría antes de volver a entrar en el tanque de inmersión.Esto es posible gracias a ventiladores que facilitan el movimiento del flujo y un mayor intercambio de calor en algunos sistemas de refrigeración basados en la inmersión.
Factores a tener en cuenta al elegir una solución de refrigeración para centros de datos
Carga térmica
Si quiere tomar la decisión correcta sobre el diseño de la refrigeración del centro de datos, debe tener en cuenta la carga térmica generada por los equipos informáticos. La carga térmica determinará cuánta capacidad de refrigeración se necesita para mantener temperaturas de funcionamiento óptimas y evitar el sobrecalentamiento.
Para determinar la carga térmica, los servidores deben analizarse en función de la energía consumida, incluidos los dispositivos de almacenamiento y los equipos de red. Esto da margen para dimensionar el sistema de refrigeración de modo que pueda contener esta cantidad de calor acumulado.
La carga térmica puede cambiar con el tiempo debido a la incorporación de nuevos equipos o a cambios en los componentes existentes. Por lo tanto, es importante seleccionar, entre otras cosas, un sistema de refrigeración con capacidad para adaptarse al crecimiento futuro en términos de aumento del número de equipos, así como a los cambios en los perfiles relacionados con el calentamiento de un centro de datos.
Eficiencia energética
Otro factor vital a la hora de seleccionar una solución de refrigeración para un centro de datos es su eficiencia energética. La refrigeración supone un porcentaje significativo del consumo total de energía de cualquier centro de datos. Los sistemas de refrigeración inadecuados conllevan elevados costes operativos y un aumento de las emisiones de carbono.
A la hora de evaluar la eficiencia energética son muy importantes aspectos como el coeficiente de rendimiento (COP) y la efectividad del uso de la energía (PUE). El COP mide la eficiencia de la refrigeración comparándola con la potencia absorbida; valores más altos significan mejores resultados. Por su parte, el PUE sopesa el consumo energético global del centro de datos frente a la energía utilizada únicamente por los equipos informáticos, de modo que 1 representa la máxima eficiencia.
Los centros de datos también pueden mejorar su nivel o grado de eficiencia energética a través de mecanismos como la optimización, por ejemplo, cuando enfrían zonas concretas de sus edificios sólo cuando es necesario, en lugar de todo a la vez, evitando así el sobreenfriamiento que consume más energía eléctrica de la necesaria para su funcionamiento normal. Otras opciones rentables son el uso de variadores de velocidad en las enfriadoras, economizadores en los sistemas de aire acondicionado para la refrigeración gratuita y sistemas de control de alta gama que promuevan la supervisión y optimización en tiempo real.
Requisitos de los equipos informáticos
Los requisitos de las herramientas informáticas constituyen otra consideración crítica que hay que tener en cuenta. Los distintos tipos de hardware requieren soluciones de refrigeración diferentes en función de aspectos como la densidad de potencia, el rango de temperatura de funcionamiento y el flujo de aire.
Los servidores de computación de alto rendimiento (HPC), por ejemplo, junto con las unidades de procesamiento gráfico (GPU) producen mucho más calor que los servidores normales; por lo tanto, en estos casos puede ser necesario utilizar refrigeración directa al chip o por inmersión en lugar del típico mecanismo de refrigeración por aire.
Además, algunas herramientas informáticas pueden tener requisitos de refrigeración específicos, como patrones de flujo de aire de adelante hacia atrás o de lado a lado. Un buen sistema de refrigeración debe ser capaz de satisfacer estas necesidades y proporcionar una circulación de aire adecuada en todos los bastidores de servidores.
Escalabilidad y crecimiento futuro
Los centros de datos son entornos dinámicos que evolucionan a lo largo del tiempo con la incorporación de nuevos equipos y la retirada de otros. La escalabilidad y la flexibilidad deben tenerse en cuenta a la hora de elegir técnicas de refrigeración para centros de datos, con el fin de anticipar futuras tasas de crecimiento o cambios en un centro de datos determinado.
Una solución de refrigeración escalable tiene la capacidad de gestionar mayores cargas térmicas y densidades de potencia sin necesidad de grandes modificaciones de la infraestructura ni tiempos de inactividad. Esto puede lograrse mediante el uso de diseños modulares, de modo que incluso después de diseñarlo se puede ampliar fácilmente paso a paso, por ejemplo, añadiendo un número adicional de refrigeradores o aumentando la eficiencia de los sistemas ya existentes, entre otros.
Y lo que es más importante, la solución de refrigeración debe ser lo suficientemente flexible como para gestionar distintos tipos de equipos informáticos y configuraciones con una amplia gama de densidades de rack, patrones de flujo de aire y requisitos de refrigeración, de modo que los operadores de centros de datos puedan adoptar nuevas tecnologías o modelos de negocio sin tener que preocuparse por la infraestructura de refrigeración existente.
Factor |
Métrica |
Consideraciones |
Carga térmica |
Densidad de potencia (vatios por metro cuadrado o kilovatios por bastidor) |
- Consumo de energía de TI- Rango de temperatura deseado- Crecimiento futuro y cambios térmicos |
Eficiencia energética |
- Coeficiente de rendimiento (COP)- Eficacia del uso de la energía (PUE) |
- Eficiencia del sistema de refrigeración - Estrategias de ahorro energético (por ejemplo, refrigeración libre, variadores de velocidad). |
Requisitos de los equipos informáticos |
- Densidad de potencia- Rango de temperatura de funcionamiento- Requisitos de caudal de aire |
- Necesidades de refrigeración de hardware específico (p. ej., servidores HPC, GPU) - Patrones de flujo de aire (de delante hacia atrás, de lado a lado) |
Escalabilidad y crecimiento futuro |
- Diseño modular- Flexibilidad para acomodar diferentes tipos de equipos y disposiciones |
-Capacidad para hacer frente a elevadas cargas térmicas y mayores densidades de potencia, así como a las fluctuaciones de las tendencias tecnológicas y los requisitos empresariales. |

Ventiladores compactos: una solución versátil para la refrigeración de centros de datos
Para gestionar el calor, los centros de datos cuentan con sistemas basados en aire acondicionado rotativo, serpentines de líquido, sistemas de inmersión y refrigeración evaporativa. Dependiendo de las estructuras, es fácil ver que los ventiladores de refrigeración in situ son infraestructuras de refrigeración de centros de datos fundamentales en muchas de estas estrategias. Ya sea complementando los sistemas de aire acondicionado, ayudando a disipar el calor de los componentes refrigerados por líquido o facilitando el flujo de aire en configuraciones híbridas, los ventiladores de refrigeración son omnipresentes y, de hecho, necesarios en la gestión térmica del centro de datos.
Ventajas de los ventiladores compactos
Los ventiladores de refrigeración compactos, como los ventiladores de mufla y otros ventiladores y sopladores, son una solución versátil y rentable para la refrigeración de centros de datos. Estos ventiladores están diseñados para proporcionar una refrigeración específica a determinados componentes o zonas del centro de datos, complementando el sistema de refrigeración principal.
La flexibilidad de los ventiladores de refrigeración compactos es uno de sus mayores puntos fuertes. Pueden instalarse en distintos lugares, como bastidores de servidores, puntos calientes o donde el espacio es limitado. Esto permite a los gestores de centros de datos centrarse en áreas específicas con requisitos de temperatura elevados, optimizando así el flujo de aire.
Otra ventaja de estos ventiladores de refrigeración compactos es que consumen poca energía. En consecuencia, como enfrían sólo puntos concretos localizando el trabajo que hacía un sistema central de aire acondicionado, se reduce el consumo de energía generalmente por este método. Entre los modernos también se incluyen la variación de los controles de velocidad y la gestión inteligente de la energía que ajusta su potencia en función de la temperatura en tiempo real y de los caudales de aire.
Aplicaciones de los ventiladores de refrigeración en los centros de datos
Dependiendo de las necesidades de refrigeración de los centros de datos de cada empresa y de cómo se haya diseñado su infraestructura, diversas aplicaciones requieren ventiladores de refrigeración compactos. Algunos casos de uso habituales son:
Refrigeración a nivel de rack: La mejora del flujo de aire a través de las estanterías se puede conseguir montándolas con ventiladores, con lo que se elimina el aire caliente de forma más eficaz para que el calor no se concentre en determinados lugares provocando algunos puntos fríos mientras otros permanecen calientes.
Mitigación de puntos calientes: zonas que tienden a acumular calor en grandes cantidades, por ejemplo, cerca de servidores densamente apiñados o salas con poca circulación de aire; en ellas se colocan a propósito ventiladores compactos para evitar el sobrecalentamiento.
Redundancia y copias de seguridad: En caso de cualquier circunstancia posible, como prácticas de mantenimiento o fallo de los sistemas primarios, se necesitan refrigerantes adicionales, por lo que estos dispositivos electrónicos deben tener dispositivos de refrigeración adicionales instalados internamente como medidas de respaldo.
Optimización del flujo de aire: Mediante la colocación de potentes unidades de ventiladores de flujo axial ajustables estratégicamente en los centros de datos, se pueden conseguir patrones de flujo de aire ideales y eliminar todos los puntos muertos. Por lo tanto, el aire frío se distribuye de forma más uniforme, mientras que el aire caliente se elimina rápidamente.
Se espera que el futuro de los ventiladores de refrigeración compactos en el diseño de tecnologías de refrigeración y alimentación de centros de datos se amplíe a medida que los centros de datos cambien y las demandas de energía y refrigeración en las instalaciones sigan diversificándose. Estos dispositivos proporcionan una respuesta flexible y eficiente desde el punto de vista energético a demandas tan diversas, lo que permite la formulación de estrategias de gestión térmica óptimas por parte de estas organizaciones de servidores que garantizan operaciones fiables de alto rendimiento.
Soluciones de refrigeración personalizadas: Satisfacer las necesidades exclusivas de los centros de datos
Teniendo en cuenta la diversidad y complejidad de los entornos de los centros de datos, la mayoría de las estrategias de refrigeración de talla única difícilmente son suficientes. Hoy en día, la mayoría de los fabricantes de equipos de refrigeración ofrecen soluciones a medida para un centro de datos concreto. Estas soluciones incluyen combinaciones de tipos y tamaños de ventiladores, así como sistemas de control, para satisfacer determinados requisitos especiales de refrigeración.
Algunas empresas, por ejemplo, fabrican una amplia línea de ventiladores axiales para la refrigeración eficiente de centros de datos. ACDCFAN dispone de una amplia gama de ventiladores axiales diseñados para la refrigeración eficaz de centros de datos, como ventiladores de CA, CC y EC. Ofrecen productos adecuados para diversas aplicaciones, como la refrigeración a nivel de bastidor o la optimización del flujo de aire en el interior de armarios de servidores. Para ayudarles a mantener niveles óptimos de temperatura y conseguir fiabilidad en el funcionamiento, adaptamos nuestros servicios OEM/ODM/OBM según las condiciones locales a las que se enfrentan los distintos centros de datos globales.
Conclusión
Para que los centros de datos modernos ofrezcan un servicio excelente, sean fiables y reduzcan al mínimo el derroche de energía, hay que prestar especial atención al calor, ya que la demanda de energía computacional se dispara en un contexto de reducción de costes y preocupación por la conservación del medio ambiente, lo que hace inevitables las soluciones innovadoras y sostenibles de refrigeración de centros de datos.
Los operadores que comprendan los aspectos básicos de la refrigeración de centros de datos, como las fuentes de calor y las distintas formas de mantener el frío, seleccionarán los enfoques más prácticos para mantener las temperaturas adecuadas en estas instalaciones y reducir los niveles de consumo de energía durante las estaciones cálidas o frías en su ubicación geográfica en la superficie de la Tierra, que de otro modo podrían aumentar en función de la cantidad de suministro eléctrico que esté utilizando, el uso óptimo de la superficie, etc. Las opciones incluyen técnicas avanzadas de aire acondicionado para unidades interiores (AC IDU), tecnología de refrigeración basada en líquidos, enfriadores de ventilador compactos y otros tipos como algunos tipos específicos, incluidos los mencionados anteriormente, aunque también existen varios otros, cada uno de los cuales satisface determinados requisitos y presupuestos de los centros de datos.
El mercado de la refrigeración de centros de datos cambia constantemente. Para seguir siendo competentes en el sector de los centros de datos, los operadores deben estar al tanto de las últimas tendencias e innovaciones en diseños y tecnologías de refrigeración de centros de datos. Al invertir en las soluciones de refrigeración adecuadas y utilizar estrategias de gestión térmica eficaces, los centros de datos pueden aumentar el rendimiento, reducir el consumo de energía y funcionar de forma fiable y sostenible en los años venideros.
Preguntas frecuentes
¿Con qué frecuencia deben mantenerse los sistemas de refrigeración?
El mantenimiento periódico es crucial para el rendimiento y la eficacia óptimos de los sistemas de refrigeración de los centros de datos. La frecuencia de las actividades de mantenimiento variará en función del tipo de sistema de refrigeración, el entorno operativo y las recomendaciones del fabricante. No obstante, he aquí algunas directrices generales para los operadores de centros de datos:
Mensual:
-
Inspeccione y limpie los filtros de aire.
-
Compruebe si hay fugas o ruidos extraños.
-
Compruebe que los niveles de temperatura y humedad se encuentran dentro de los márgenes aceptables.
Trimestral:
-
Realice una inspección minuciosa del equipo de refrigeración, incluidos ventiladores, serpentines y condensadores.
-
Compruebe si hay signos de desgaste o daños.
-
Lubrique las piezas móviles según sea necesario.
Anualmente:
-
Llevar a cabo una revisión exhaustiva del mantenimiento.
-
Limpiar y calibrar los sensores.
-
Sistemas de control de pruebas.
-
Evalúe el rendimiento y la eficacia generales del sistema de refrigeración.
Siguiendo un programa de mantenimiento regular y abordando cualquier problema con prontitud, los operadores de centros de datos pueden minimizar el riesgo de fallos en el sistema de refrigeración. Esto prolonga la vida útil de sus equipos y garantiza un rendimiento óptimo de la gestión térmica.
¿Puede la IA mejorar la eficiencia de la refrigeración de los centros de datos?
Sí, las tecnologías de inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (ML) pueden mejorar significativamente la eficiencia de la gestión térmica de los centros de datos. Mediante el uso de análisis avanzados y monitorización en tiempo real, las soluciones de refrigeración basadas en IA pueden optimizar la gestión térmica, reducir el consumo de energía y mejorar el rendimiento general del centro de datos.
Formas clave en que la IA puede mejorar la eficiencia de la refrigeración de los centros de datos:
Los algoritmos de IA pueden analizar los datos de los sensores y las métricas de rendimiento de los equipos.
Predicen cuándo pueden fallar los componentes de refrigeración, lo que permite un mantenimiento proactivo y reduce los tiempos de inactividad inesperados.
Los sistemas de control basados en IA pueden supervisar continuamente las condiciones del centro de datos.
Ajustan los parámetros de refrigeración en tiempo real, lo que garantiza que la capacidad de refrigeración se ajuste a las cargas térmicas reales y minimiza el derroche de energía.
Los algoritmos de IA pueden analizar las características de la carga de trabajo y los perfiles térmicos.
Optimizan la ubicación de los equipos informáticos dentro del centro de datos, minimizando los puntos calientes y mejorando la eficiencia general de la refrigeración.
Los modelos de IA pueden predecir las necesidades futuras de energía para refrigeración basándose en datos históricos y factores externos como los patrones meteorológicos.
Esto permite a los operadores de centros de datos optimizar sus estrategias de adquisición y gestión de energía.
A medida que las tecnologías de IA y ML sigan avanzando, es probable que su aplicación en la refrigeración de centros de datos se vuelva más sofisticada y generalizada. Al adoptar estas soluciones innovadoras, los centros de datos pueden alcanzar nuevos niveles de eficiencia, sostenibilidad y rendimiento en sus estrategias de gestión térmica.
¿Cómo pueden los centros de datos reducir su impacto ambiental mediante prácticas de refrigeración?
El impacto medioambiental de los centros de datos puede minimizarse mediante varias prácticas de refrigeración eficientes. Inicialmente, la sustitución de las unidades HVAC por modelos más eficientes energéticamente también puede ayudar a reducir la cantidad de energía consumida.
El diseño de suelos elevados y la optimización de la gestión del flujo de aire pueden ayudar a mejorar la ventilación y evitar así los puntos calientes, además de mejorar la eficiencia de la refrigeración. No obstante, es preciso contener los pasillos fríos y calientes para que el aire frío se dirija a zonas específicas y minimizar así la carga de los sistemas de refrigeración.
El consumo de energía puede disminuir significativamente si se aplican métodos de refrigeración gratuita, como el aprovechamiento del aire exterior, siempre que las condiciones lo permitan. Además, un mantenimiento a tiempo ayuda a que el equipo de refrigeración funcione correctamente para obtener un rendimiento y una eficiencia energética óptimos.
Estas técnicas facilitan la sostenibilidad de los centros de datos al reducir el consumo general de energía y las emisiones de carbono.