A medida que los centros de datos crecen en tamaño e importancia, la necesidad de soluciones de refrigeración eficientes y fiables se vuelve cada vez más crítica. Los sistemas de refrigeración son esenciales para mantener temperaturas óptimas y garantizar el rendimiento y la vida útil del equipamiento. Tradicionalmente, la refrigeración por aire ha sido el método principal para regular la temperatura. Sin embargo, el aumento de las cargas de trabajo de alto rendimiento (HPC) y el auge de la inteligencia artificial han impulsado la demanda de estrategias de refrigeración más sofisticadas y personalizadas.
En este contexto, la refrigeración híbrida, que combina aire y refrigeración líquida, cobra protagonismo. Aunque se prevé que la refrigeración líquida llegue a ser casi omnipresente, coexistirá con la refrigeración por aire dentro de una solución híbrida, en la que ambas técnicas se utilizarán de forma complementaria y optimizada según la aplicación, el calor generado, los costes y las capacidades de la instalación. La refrigeración híbrida ha surgido como el presente de la refrigeración en centros de datos y seguirá siendo clave en el futuro, ofreciendo una solución práctica tanto para tecnologías tradicionales como de nueva generación.
¿Qué es la refrigeración líquida?
La refrigeración líquida utiliza un fluido —normalmente agua o un refrigerante especialmente formulado— para absorber y disipar el calor generado por el equipamiento del centro de datos. Este método lleva tiempo utilizándose en otros sectores como el automovilístico o el industrial, y solo recientemente ha empezado a ganar terreno en el ámbito de los centros de datos. Según una encuesta reciente de Uptime Institute, el 16 % de los gestores de centros de datos creen que la refrigeración líquida será el método principal en un plazo de 1 a 3 años, mientras que el 41 % opina que ocurrirá en un plazo de 4 a 6 años.
Los sistemas de refrigeración líquida pueden dividirse en dos categorías principales:
- Refrigeración Direct-to-Chip: En este enfoque, el refrigerante circula a través de tubos en contacto directo con el procesador u otros componentes que generan calor, disipando el calor de manera eficiente justo en su origen. Es una solución muy eficaz para aplicaciones de alta densidad.
- Refrigeración por inmersión: En esta técnica, los servidores o componentes se sumergen completamente en un fluido dieléctrico (no conductor). El calor generado se transfiere al fluido, que posteriormente es enfriado mediante un intercambiador de calor. La refrigeración por inmersión ofrece una gran eficiencia térmica y suele emplearse en entornos especializados de alto rendimiento.
Beneficios de la refrigeración líquida
La refrigeración líquida ofrece numerosas ventajas frente a la refrigeración por aire tradicional, lo que la convierte en una opción muy atractiva para los centros de datos modernos. Estos son algunos de sus principales beneficios:
- Mayor eficiencia: La refrigeración líquida puede ser hasta 3.600 veces más eficiente que la refrigeración por aire en términos de volumen, gracias a la mayor conductividad térmica de los líquidos. Esta mayor eficiencia permite a los centros de datos alcanzar temperaturas más bajas con un menor consumo energético, reduciendo así el PUE (Power Usage Effectiveness).
- Reducción del consumo energético: Los sistemas de refrigeración líquida pueden mantener temperaturas óptimas con una menor dependencia de la refrigeración mecánica (como aires acondicionados o ventiladores), lo que reduce el consumo energético asociado a la infraestructura de refrigeración. Esto no solo disminuye los costes operativos, sino que también contribuye a los objetivos de sostenibilidad.
- Mejor rendimiento en aplicaciones de alta densidad: Con el auge de la inteligencia artificial, el aprendizaje automático y otras aplicaciones de alto poder de cómputo, los centros de datos manejan cargas de trabajo cada vez más intensas. La refrigeración líquida está mejor preparada para estos escenarios, ya que puede disipar el calor de forma más eficaz en racks de alta densidad, donde la refrigeración por aire tendría dificultades para mantener las temperaturas necesarias.
- Ahorro de espacio: Dado que los sistemas de refrigeración líquida pueden gestionar de forma más eficiente densidades térmicas elevadas, los centros de datos pueden lograr mayor potencia de cálculo en un espacio más reducido. Esto se traduce en un ahorro de espacio significativo, especialmente en centros de datos perimetrales o en instalaciones con limitaciones de espacio para su expansión.
Refrigeración híbrida: lo mejor de ambos mundos
¿Qué queremos decir cuando hablamos de refrigeración híbrida?
La refrigeración líquida híbrida combina dos métodos: la refrigeración líquida (habitualmente Direct-to-Chip Liquid Cooling, o DCLC) y la refrigeración por aire tradicional. El objetivo es optimizar las ventajas de ambas tecnologías para lograr el máximo rendimiento, eficiencia energética y escalabilidad.
Este enfoque permite a los operadores de centros de datos aprovechar los beneficios de la refrigeración líquida para cargas térmicas de alta densidad, mientras siguen utilizando refrigeración por aire para equipos menos exigentes. La refrigeración híbrida puede adoptar distintas formas según la configuración específica del centro de datos, como por ejemplo:
- Refrigeración líquida parcial: En este modelo, la refrigeración líquida se aplica a los componentes que generan más calor (por ejemplo, servidores de alto rendimiento), mientras que la refrigeración por aire se utiliza para el resto del equipamiento. Este enfoque dirigido reduce la carga total de refrigeración y mejora la eficiencia energética.
- Soluciones híbridas integradas: La refrigeración híbrida es un sistema de refrigeración para centros de datos que utiliza tanto aire como líquido. La refrigeración líquida Direct-to-Chip (DCLC) elimina el calor de grandes componentes electrónicos mediante placas frías montadas directamente sobre ellos. Sin embargo, otros componentes más pequeños de la placa —como resistencias, condensadores o pistas de soldadura— siguen generando calor y requieren refrigeración por aire.
La proporción de aire y refrigeración líquida depende de qué componentes del servidor están conectados al circuito de refrigeración líquida.
La refrigeración por aire puede provenir de CRAHs (Computer Room Air Handlers), CRACs (Computer Room Air Conditioners), sistemas de refrigeración en fila o intercambiadores de calor traseros (Rear Door Heat Exchangers).
Por su parte, la refrigeración líquida suele gestionarse mediante una unidad de distribución de refrigerante (CDU), que transfiere el calor a una enfriadora, dry cooler, torre de refrigeración, o una combinación de estos sistemas.
Al combinar ambos métodos, la refrigeración híbrida garantiza un control térmico eficiente en centros de datos de alto rendimiento.
¿Es la refrigeración híbrida sólo un puente o es el futuro?
En la industria de los centros de datos, existe un debate sobre si la refrigeración híbrida es simplemente una etapa de transición hacia instalaciones completamente refrigeradas por líquido o si representa el futuro de la refrigeración en centros de datos.
Aunque cada vez hay más consenso en que la refrigeración líquida será prácticamente omnipresente, hay varias razones por las que la refrigeración híbrida probablemente se consolidará como una solución a largo plazo, y no solo como una medida provisional:
Necesidades de refrigeración diversas según las cargas térmicas
No todas las cargas de un centro de datos tienen los mismos requisitos de refrigeración. Algunos servidores se destinan a tareas menos exigentes a nivel computacional, como el almacenamiento, que no generan grandes cantidades de calor. En estos casos, la refrigeración por aire es más que suficiente.
En cambio, las cargas de trabajo relacionadas con la inteligencia artificial y las aplicaciones HPC generan mucho más calor del que la refrigeración por aire puede gestionar de manera eficiente, lo que hace necesaria la refrigeración líquida. La refrigeración híbrida permite a los centros de datos gestionar eficazmente cargas tanto de alta como de baja densidad térmica dentro de la misma instalación.
Flexibilidad y preparación para el futuro
Los centros de datos suelen experimentar cambios en los tipos de cargas que soportan, ya sea por evolución tecnológica o nuevas demandas de los clientes.
Con un sistema de refrigeración híbrido, los operadores pueden adaptarse con mayor facilidad a estos cambios sin tener que renovar por completo su infraestructura. Por ejemplo, si aumenta la proporción de cargas de trabajo de alta densidad, el centro puede evolucionar progresivamente hacia una mayor refrigeración líquida, asegurando que la instalación siga siendo eficiente y actualizada.
Consideraciones económicas
Adaptar un centro de datos ya existente para que funcione al 100 % con refrigeración líquida supone una inversión considerable, especialmente para instalaciones más pequeñas. La refrigeración híbrida ofrece una vía rentable para modernizar la infraestructura. Aplicando refrigeración líquida únicamente a los racks que generan más calor y utilizando aire para el resto, los centros de datos pueden optimizar sus presupuestos y, al mismo tiempo, mejorar significativamente la eficiencia de refrigeración
Redundancia y mitigación del riesgo
Contar con sistemas de refrigeración por aire y por líquido proporciona una capa adicional de redundancia. Si uno de los sistemas falla, el otro puede ayudar a mantener temperaturas aceptables, reduciendo el riesgo de interrupciones. Esta redundancia es especialmente valiosa en entornos críticos, donde cualquier fallo en la refrigeración puede tener consecuencias significativas.
Limitaciones tecnológicas y el papel persistente de la refrigeración por aire
Aunque la refrigeración líquida ofrece muchas ventajas, es importante destacar que la refrigeración por aire no desaparecerá por completo en los centros de datos. Siempre existirán componentes o situaciones en las que la refrigeración por aire es suficiente e incluso más práctica que las alternativas líquidas. Por ejemplo, los sistemas de respaldo, las unidades de distribución eléctrica y los servidores de baja densidad pueden seguir utilizando refrigeración por aire. Además, la refrigeración por aire probablemente continuará formando parte de los sistemas híbridos como método complementario en centros de datos refrigerados por líquido.
Por qué la refrigeración híbrida es el camino a seguir
A medida que los centros de datos evolucionan, las estrategias de refrigeración deben avanzar para satisfacer las crecientes demandas y las consideraciones medioambientales. La refrigeración híbrida no es solo un paso intermedio entre la refrigeración por aire tradicional y el futuro de la refrigeración líquida; es el futuro.
La combinación de refrigeración líquida y por aire permite un enfoque equilibrado que puede cubrir las diversas necesidades de los centros de datos modernos, ofreciendo además flexibilidad para el crecimiento futuro.
Este enfoque híbrido permite a los centros de datos atender tanto aplicaciones de alta densidad como de baja densidad sin necesidad de una solución única para todo. A medida que las tecnologías de refrigeración líquida maduren y se vuelvan más rentables, su adopción aumentará. Sin embargo, la refrigeración por aire seguirá desempeñando un papel en los sistemas híbridos, proporcionando respaldo, gestionando cargas menos exigentes y apoyando el equipamiento periférico.
Adoptando una estrategia de refrigeración híbrida, los centros de datos pueden alcanzar una eficiencia de refrigeración óptima, reducir el consumo energético y adaptarse a los cambios sin incurrir en costes excesivos. Aunque los centros de datos completamente refrigerados por líquido serán cada vez más comunes, las soluciones híbridas seguirán siendo la norma porque ofrecen la mejor combinación de rendimiento, flexibilidad y resiliencia.
Conclusión
A medida que el hardware de IA se despliega a gran escala, cada vez más centros de datos requerirán refrigeración líquida para gestionar las cargas de trabajo en racks de servidores de alta densidad. Sin embargo, los equipos tradicionales en la nube y en entornos empresariales seguirán presentes, y la refrigeración por aire seguirá siendo esencial durante muchos años.
El futuro de la refrigeración en centros de datos no se basa en una solución única. Por el contrario, los expertos en refrigeración por aire y líquida coinciden en que ambas tecnologías coexistirán durante mucho tiempo. Los centros de datos del futuro evolucionarán desde sistemas basados al 100 % en aire hacia modelos híbridos, impulsados por la necesidad de reducir el consumo energético y alcanzar objetivos de sostenibilidad.
La refrigeración híbrida ya está demostrando su valor como una solución escalable, eficiente y flexible, capaz de cubrir las necesidades de refrigeración actuales mientras allana el camino para futuras innovaciones. A medida que los centros de datos sigan evolucionando, el modelo híbrido marcará el camino, ofreciendo las capacidades de refrigeración necesarias para los desafíos informáticos de alto rendimiento del mañana.
Adoptar la refrigeración híbrida permite a los centros de datos prepararse para las exigencias de la IA, la computación HPC y otras tecnologías emergentes, sin comprometer la eficiencia energética ni la resiliencia operativa. La refrigeración híbrida no es sólo un recurso provisional; es el camino a seguir.