La integración de la refrigeración líquida en centros de datos refrigerados por aire: una evolución estratégica
La transformación de los centros de datos por el impulso de la IA o la computación de alto rendimiento obliga a un replanteamiento de las arquitecturas de refrigeración. Este escenario ha llevado a Vertiv a plantearse cómo integrar la refrigeración líquida en centros de datos diseñadas para aire, identificando seis consideraciones claves para el éxito.
Fuente: Vertiv
El crecimiento acelerado de la inteligencia artificial (IA), el machine learning y la computación de alto rendimiento (HPC) está transformando profundamente el diseño de los centros de datos. Las cargas de trabajo actuales no solo demandan más capacidad de procesamiento, sino que concentran niveles de potencia térmica por rack que superan ampliamente los parámetros tradicionales. Allí donde hace pocos años 10–15 kW por rack eran habituales, hoy muchas implementaciones superan los 30–40 kW, y en entornos de IA pueden acercarse o incluso sobrepasar los 80 kW.
Vertiv™ CoolChip CDU 70
Este escenario está poniendo a prueba las arquitecturas de refrigeración basadas exclusivamente en aire. Las limitaciones físicas del flujo de aire, la eficiencia energética decreciente y la complejidad de mantener condiciones térmicas homogéneas obligan a replantear el modelo tradicional. En este contexto, un estudio técnico desarrollado por Vertiv aborda cómo integrar la refrigeración líquida en centros de datos originalmente diseñados para aire, identificando seis consideraciones clave que determinan el éxito de la transición.
Para Vertiv, no se trata simplemente de incorporar una nueva tecnología, sino de redefinir el equilibrio térmico completo del entorno.
Comprender cómo y dónde se genera el calor
El primer paso en cualquier estrategia de transición es entender con precisión el perfil térmico real del centro de datos. Las cargas asociadas a IA concentran la disipación en componentes específicos, CPUs, GPUs y aceleradores dedicados, generando puntos de alta densidad energética difíciles de gestionar únicamente con aire.
La refrigeración líquida permite capturar el calor directamente en su origen mediante tecnologías como Direct-to-Chip o intercambiadores de puerta trasera (Rear Door Heat Exchangers). Este enfoque reduce significativamente la cantidad de calor sensible que se libera al ambiente. Sin embargo, el análisis de Vertiv advierte que incluso en configuraciones avanzadas, una fracción del calor, habitualmente entre el 10 % y el 30 %, continúa disipándose en el aire.
La integración de líquido no elimina la necesidad del sistema de climatización existente, sino que obliga a recalcular su función
Por ello, la integración de líquido no elimina la necesidad del sistema de climatización existente, sino que obliga a recalcular su función. Vertiv recomienda realizar simulaciones térmicas y análisis CFD detallados para determinar qué porcentaje de carga será absorbido por el circuito líquido y cómo se comportará el calor residual dentro de la sala. Sin este modelado previo, el riesgo de ineficiencias o puntos calientes inesperados aumenta considerablemente.
Rediseñar la infraestructura hidráulica sin comprometer el flujo de aire
Introducir refrigeración líquida en una sala IT implica desplegar una red hidráulica secundaria. Esta fase es crítica desde el punto de vista de ingeniería, ya que las nuevas tuberías deben integrarse en un entorno concebido originalmente para optimizar la circulación del aire.
La modelización hidráulica y térmica permite anticipar escenarios operativos tanto en condiciones nominales como en situaciones de fallo, reduciendo riesgos durante la implementación
La planificación debe considerar la ubicación de tuberías bajo suelo técnico o en bandejas aéreas, el impacto en la presión estática y la interacción con los patrones de flujo existentes. Además, es necesario evaluar la compatibilidad estructural del edificio y definir esquemas de redundancia acordes con los niveles de disponibilidad requeridos (N+1 o 2N).
Según Vertiv, la coexistencia de aire y líquido introduce variables dinámicas que solo pueden validarse mediante simulación avanzada. La modelización hidráulica y térmica permite anticipar escenarios operativos tanto en condiciones nominales como en situaciones de fallo, reduciendo riesgos durante la implementación.
Seleccionar y dimensionar correctamente las unidades de distribución
Vertiv™ CoolChip CDU 70.
En el núcleo del sistema de refrigeración líquida se encuentran las Cooling Distribution Units (CDU), responsables de regular temperatura, presión y caudal del fluido. Su correcta selección es determinante para garantizar estabilidad térmica, eficiencia energética y escalabilidad futura.
El análisis de Vertiv distingue dos configuraciones habituales en centros de datos diseñados originalmente para refrigeración por aire. Por un lado, los sistemas líquido-líquido, que requieren una red de agua refrigerada o chillers centralizados para intercambiar el calor a través de un circuito secundario. Por otro, los sistemas líquido-aire, en los que el calor extraído del rack se disipa al aire de la sala. Esta segunda opción no excluye la existencia de una red de agua refrigerada, ya que puede integrarse en entornos donde dicha red alimenta a las unidades CRAH, aprovechando la infraestructura existente dentro de una arquitectura híbrida.
Más allá de la configuración, el dimensionamiento debe basarse en la potencia térmica máxima prevista por rack, las previsiones de crecimiento y los requisitos de redundancia. Las soluciones de Vertiv integran monitorización continua, control preciso y capacidades de integración con plataformas DCIM, lo que permite mantener condiciones estables incluso ante variaciones dinámicas de carga típicas de entornos de IA.
Reequilibrar el ecosistema térmico en entornos híbridos
En la práctica, la transición hacia refrigeración líquida suele ser progresiva. Durante años coexistirán racks refrigerados por aire con otros que incorporan soluciones líquidas. Este modelo híbrido modifica sustancialmente el comportamiento térmico de la sala.
La transición hacia refrigeración líquida suele ser progresiva
Al extraer una parte significativa del calor directamente en el rack, se reduce la carga sobre las unidades CRAC o CRAH. Sin embargo, también se alteran los gradientes de temperatura y la estratificación del aire. Por ejemplo, los intercambiadores de puerta trasera pueden devolver aire más frío de lo previsto en el diseño original, afectando el equilibrio entre pasillos fríos y calientes.
Vertiv subraya que esta nueva dinámica exige recalibrar el sistema completo: ajustar setpoints de climatización, revisar caudales de aire y optimizar estrategias de contención. Sin esta reconfiguración, una arquitectura híbrida puede generar ineficiencias que anulen parte de los beneficios esperados.
Gestionar el riesgo con criterios de ingeniería
Uno de los principales obstáculos para la adopción de refrigeración líquida es la percepción de riesgo asociada a posibles fugas. No obstante, el análisis técnico de Vertiv concluye que los sistemas actuales incorporan múltiples mecanismos de protección que reducen significativamente esa probabilidad.
La percepción de riesgo asociada a posibles fugas es uno de los principales obstáculos para la adopción de refrigeración líquida
Conectores con desconexión en seco, sensores de detección de fugas, segmentación de volúmenes de fluido y, en ciertos casos, el uso de fluidos dieléctricos forma parte de las estrategias habituales de mitigación. Cuando la instalación se realiza conforme a estándares de ingeniería y se aplican protocolos rigurosos de mantenimiento preventivo, el nivel de riesgo es comparable al de otros sistemas críticos del centro de datos.
Para Vertiv, la clave no es evitar la tecnología líquida por precaución, sino gestionarla con el mismo rigor que cualquier otra infraestructura crítica.
Optimizar el rechazo térmico y la eficiencia global
Capturar el calor en el rack es solo una parte del proceso. El calor extraído debe ser finalmente rechazado al exterior de forma eficiente. Esta fase obliga a revisar la capacidad de los chillers existentes, evaluar ajustes en torres de enfriamiento o considerar estrategias de freecooling.
La refrigeración líquida permite operar con temperaturas de retorno más elevadas que en sistemas exclusivamente basados en aire
Una ventaja técnica relevante de la refrigeración líquida es la posibilidad de operar con temperaturas de retorno más elevadas que en sistemas exclusivamente basados en aire. Esto mejora el rendimiento de los chillers y amplía las oportunidades de optimización energética.
Para Vertiv, esta característica puede traducirse en mejoras sustanciales del PUE y en reducciones significativas del OPEX, especialmente en entornos de alta densidad donde el consumo energético asociado a la refrigeración representa una parte importante del coste total de operación.
Una transformación estructural del paradigma térmico
El estudio de Vertiv concluye que la integración de refrigeración líquida en centros de datos refrigerados por aire no debe abordarse como una actualización puntual, sino como una transformación estructural del modelo térmico.
El objetivo no es únicamente soportar mayores densidades, sino rediseñar la arquitectura energética con criterios de escalabilidad, eficiencia sostenida y alta disponibilidad. Cuando la transición se apoya en análisis técnico riguroso, simulación avanzada y planificación estratégica, como propone Vertiv, la refrigeración líquida se convierte en un habilitador esencial del centro de datos de próxima generación.
Un factor decisivo para el futuro digital
En un entorno donde la IA y las cargas de alto rendimiento seguirán creciendo, la capacidad de adaptar el ecosistema térmico será un factor decisivo. La convergencia inteligente entre aire y líquido marca el camino hacia infraestructuras más resilientes, eficientes y preparadas para las exigencias del futuro digital.
