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5 Key Challenges in Data Center Liquid Cooling and How to Address Them

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La rápida expansión de la inteligencia artificial (IA), la computación de alto rendimiento (HPC) y las infraestructuras informáticas con una densidad de potencia cada vez mayor está planteando exigencias sin precedentes a los sistemas de gestión térmica de los centros de datos. A medida que aumenta la densidad de potencia de los racks, la disipación eficiente y fiable del calor se convierte en un requisito fundamental para mantener el rendimiento operativo, la fiabilidad de los equipos y la eficiencia energética.

Las tecnologías de refrigeración líquida ofrecen una solución eficaz para gestionar elevadas cargas térmicas gracias a la mayor capacidad calorífica volumétrica de los líquidos en comparación con el aire. Sin embargo, el rendimiento global y la fiabilidad de estos sistemas no dependen únicamente de los equipos de refrigeración, sino también del diseño y la integridad de toda la red de distribución del fluido refrigerante.

Factores como el rendimiento hidráulico, la compatibilidad de los materiales, las limitaciones de instalación y la fiabilidad de las conexiones deben evaluarse cuidadosamente para garantizar el funcionamiento de los sistemas a largo plazo.

Este artículo analiza cinco desafíos técnicos clave de la refrigeración líquida en centros de datos y explica cómo las soluciones especializadas de transferencia de fluidos pueden contribuir a resolverlos.

1. Gestión del aumento de las cargas térmicas y de los requisitos de caudal del refrigerante

A medida que aumenta el consumo energético de los procesadores y la generación de calor a nivel de rack, las infraestructuras de refrigeración líquida deben ser capaces de gestionar cargas térmicas más elevadas, manteniendo caudales estables de refrigerante y temperaturas de funcionamiento controladas.

En los circuitos primarios de refrigeración líquida, encargados de transferir el calor entre la infraestructura de refrigeración de las instalaciones y las unidades de distribución de refrigerante (CDU), el diámetro de las mangueras, su resistencia a la presión y sus características hidráulicas constituyen aspectos esenciales del diseño.

Un dimensionamiento inadecuado de los componentes puede provocar pérdidas de carga excesivas, un mayor consumo energético de los sistemas de bombeo y una reducción de la eficiencia global del sistema.

VENA® THERMIC FLOW está diseñada para circuitos primarios de refrigeración que requieren una elevada capacidad de transporte de fluido refrigerante. Su construcción reforzada de EPDM y su disponibilidad en diámetros interiores de mayor tamaño favorecen una distribución eficiente del fluido en condiciones de funcionamiento exigentes.

La combinación de refuerzo mecánico y flexibilidad de instalación facilita su integración en las infraestructuras de refrigeración de los centros de datos, al tiempo que permite a los ingenieros optimizar las conexiones de transferencia de fluidos en función de los requisitos hidráulicos específicos de cada sistema.

2. Optimización del recorrido de las mangueras en instalaciones con espacio limitado

Los centros de datos modernos incorporan arquitecturas de refrigeración cada vez más compactas, en las que el espacio disponible para la instalación está condicionado por la elevada concentración de servidores, las redes de tuberías y los equipos auxiliares.

En estas condiciones, las conexiones flexibles deben adaptarse a geometrías de instalación complejas sin sufrir deformaciones excesivas, restricciones de caudal ni esfuerzos mecánicos innecesarios.

Los radios de curvatura reducidos pueden generar pérdidas de carga localizadas, provocar el estrangulamiento de las mangueras y aumentar las cargas mecánicas sobre los puntos de conexión.

VENA® THERMIC FLEX ha sido desarrollada específicamente para circuitos secundarios de refrigeración líquida en los que la flexibilidad de instalación y la adaptación a espacios reducidos son factores críticos.

Su construcción a base de silicona combina un refuerzo textil con una espiral metálica encapsulada, proporcionando una mayor flexibilidad y resistencia al colapso de la manguera en las condiciones de funcionamiento adecuadas.

Esta configuración facilita su instalación en espacios restringidos, al tiempo que contribuye a mantener la integridad de la sección transversal de la manguera y una circulación constante del refrigerante dentro de los límites operativos especificados.

3. Garantizar la compatibilidad a largo plazo con los fluidos refrigerantes

Los sistemas de refrigeración líquida utilizan diferentes fluidos de transferencia térmica, como agua tratada y mezclas de agua y glicol, en función de las temperaturas de funcionamiento, la arquitectura del sistema y los requisitos específicos de cada aplicación.

La selección de materiales incompatibles con el fluido circulante puede provocar degradación química, hinchamiento, alteraciones de las propiedades mecánicas o una reducción de la vida útil de los componentes.

La evaluación de la compatibilidad a largo plazo debe considerar también la temperatura de funcionamiento, la concentración del refrigerante, los paquetes de aditivos y la duración de la exposición.

VENA® THERMIC CORE incorpora una construcción reforzada basada en un elastómero híbrido de EPDM, desarrollada para aplicaciones de transferencia de fluidos en circuitos secundarios de refrigeración.

Su configuración de materiales está diseñada para proporcionar resistencia mecánica y soportar los ciclos térmicos cuando se utiliza con formulaciones de refrigerante compatibles.

Gracias a la combinación de una construcción reforzada y una selección de materiales adaptada a cada aplicación, VENA® THERMIC CORE contribuye a garantizar una distribución fiable del refrigerante en sistemas de refrigeración de centros de datos sometidos a exigencias térmicas y mecánicas continuas.

4. Garantizar la seguridad operativa y la fiabilidad del sistema

En los centros de datos con refrigeración líquida, los componentes de transferencia de fluidos suelen funcionar cerca de equipos electrónicos sensibles. Por este motivo, minimizar el riesgo de fugas, mantener la integridad mecánica y seleccionar materiales con características adecuadas de comportamiento frente al fuego son aspectos fundamentales.

Los conjuntos de mangueras deben evaluarse en función de la presión de funcionamiento, el rango de temperaturas, las cargas mecánicas, el diseño de las conexiones y los requisitos aplicables de inflamabilidad de los materiales.

Solución Venair: Gama VENA® THERMIC

La gama de productos VENA® THERMIC incorpora materiales con clasificación de inflamabilidad UL 94 V-0, adecuados para aplicaciones en las que se requiere un comportamiento definido de resistencia a la llama.

La clasificación UL 94 V-0 corresponde a un ensayo normalizado de combustión vertical utilizado para evaluar el comportamiento frente al fuego de materiales poliméricos bajo condiciones específicas de ensayo.

En combinación con una construcción adecuada de las mangueras, una selección correcta de las conexiones y unas prácticas de instalación apropiadas, estas características de los materiales contribuyen al desarrollo de conjuntos de refrigeración diseñados para responder a requisitos operativos y de seguridad exigentes.

5. Desarrollo de infraestructuras de refrigeración escalables mediante soluciones integradas de transferencia de fluidos

A medida que evolucionan las infraestructuras de los centros de datos para adaptarse a mayores densidades de potencia por rack, al incremento de la capacidad de procesamiento y a nuevas configuraciones de equipos, los sistemas de refrigeración líquida deben ofrecer escalabilidad, modularidad y flexibilidad de instalación.

El diseño de las redes de distribución del refrigerante debe contemplar las variaciones en la demanda de caudal, las temperaturas de funcionamiento, los requisitos de presión y las configuraciones de conexión, facilitando al mismo tiempo futuras modificaciones del sistema y ampliaciones de capacidad.

Solución Venair: Una gama integral de refrigeración líquida

La gama VENA® THERMIC ofrece soluciones complementarias de transferencia de fluidos para circuitos de refrigeración tanto primarios como secundarios.

Con VENA® THERMIC FLOW, CORE y FLEX, los ingenieros pueden seleccionar las configuraciones de manguera más adecuadas según los requisitos específicos de cada aplicación, incluyendo el rendimiento hidráulico, la compatibilidad con el refrigerante, las condiciones térmicas de funcionamiento, el refuerzo mecánico y las limitaciones de instalación.

Esta gama de productos permite integrar conexiones flexibles en diferentes secciones de la infraestructura de refrigeración líquida.

 

Sistemas de conexión integrados

Como complemento de la gama VENA® THERMIC, Venair ofrece componentes de conexión diseñados para responder a los requisitos técnicos de los centros de datos con refrigeración líquida.

Entre ellos se incluyen conectores de desconexión rápida universal (UQD, Universal Quick Disconnect) y válvulas de bola con sistema de enclavamiento (Interlock Ball Valves), disponibles en tamaños estándar y diferentes configuraciones compatibles.

Los conectores UQD facilitan la conexión y desconexión modular de los circuitos, mientras que las válvulas de bola con sistema de enclavamiento permiten un aislamiento controlado del fluido y pueden contribuir a reducir el riesgo de desconexiones accidentales cuando se integran correctamente en el sistema.

La combinación de mangueras flexibles y componentes de conexión compatibles favorece un montaje eficiente, facilita el acceso para tareas de mantenimiento y permite su integración en diferentes arquitecturas de refrigeración.

Para consultar las especificaciones técnicas detalladas y las configuraciones disponibles, recomendamos acceder al Catálogo de Sistemas Eléctricos y Electrónicos de Venair.

 

Colectores de distribución personalizados para refrigeración líquida directa al chip

Los sistemas de refrigeración líquida directa al chip (Direct-to-Chip Liquid Cooling) suelen incorporar colectores metálicos de distribución, también conocidos como manifolds, encargados de suministrar y recoger el fluido refrigerante de múltiples placas frías (cold plates) o ramales de refrigeración.

Estos colectores pueden requerir diferentes geometrías, dimensiones, disposiciones de conexión y configuraciones de distribución del caudal, en función del diseño del rack y de la arquitectura del sistema.

Venair ofrece conjuntos de colectores metálicos diseñados a medida e integrados con conexiones de mangueras flexibles, fabricados de acuerdo con los requisitos específicos de cada aplicación.

Estas soluciones premontadas y listas para su instalación permiten reducir las operaciones de montaje in situ, simplificar los procedimientos de instalación y favorecer una integración uniforme de los componentes de transferencia de fluidos.

Mediante la combinación de colectores personalizados, la gama de mangueras VENA® THERMIC y conectores compatibles, Venair proporciona conjuntos integrados de transferencia de fluidos que facilitan el desarrollo de infraestructuras escalables de refrigeración directa al chip.

Soluciones diseñadas para la próxima generación de refrigeración líquida en centros de datos

A medida que la refrigeración líquida adquiere una importancia creciente en los centros de datos de alta densidad, resulta fundamental considerar cuidadosamente la fiabilidad y el rendimiento de cada componente que forma parte de la red de distribución del refrigerante.

Desde los circuitos primarios de gran caudal hasta las conexiones secundarias compactas y los conjuntos de distribución personalizados, el diseño de los sistemas de transferencia de fluidos desempeña un papel esencial en la eficiencia de la gestión térmica, la fiabilidad operativa y la escalabilidad de las infraestructuras.

A través de su gama de productos VENA® THERMIC FLOW, CORE y FLEX, junto con sistemas de conexión integrados y conjuntos de colectores personalizados, Venair ofrece soluciones de transferencia de fluidos diseñadas para responder a las necesidades cambiantes de las infraestructuras modernas de refrigeración de centros de datos.

Contacta con nosotros para analizar la arquitectura de tu sistema de refrigeración, evaluar las opciones de materiales y conexiones e identificar la solución VENA® THERMIC más adecuada para tu aplicación.

Diseñemos juntos tu próxima solución de refrigeración líquida.

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