Castrol está impulsando la innovación en el enfriamiento de centros de datos con fluidos dieléctricos, impulsando el futuro de la tecnología de enfriamiento por inmersión.
El enfriamiento por inmersión se ha convertido en un tema importante en la industria tecnológica, especialmente a medida que los centros de datos enfrentan una creciente demanda de soluciones de enfriamiento más eficientes. Tradicionalmente asociado con los aceites para automóviles, Castrol está a la vanguardia de esta innovación. Sin embargo, Castrol ahora está dando pasos adelante en el enfriamiento de centros de datos a través de sus fluidos de enfriamiento dieléctricos. Recientemente visitamos el Centro de Excelencia de Refrigeración Líquida de Castrol en Pangbourne, Berkshire, Reino Unido, donde Castrol lleva a cabo investigación y desarrollo en soluciones de enfriamiento por inmersión líquida para centros de datos.
La instalación sirve como campo de pruebas para los fluidos de refrigeración por inmersión de la serie DC de Castrol y varias configuraciones de tanques de inmersión de los principales proveedores. Estas celdas de prueba permiten a Castrol explorar diferentes tecnologías de refrigeración y su impacto en los componentes del servidor. Si bien el enfoque se centra principalmente en la dinámica y la química de los fluidos, el centro también evalúa los cables, el hardware del servidor y la compatibilidad de los materiales. El enfoque integral de Castrol para probar y validar la tecnología de inmersión lo convierte en una figura líder en el futuro de la refrigeración de los centros de datos.
El caso de la refrigeración por inmersión
Los centros de datos se encuentran bajo una presión cada vez mayor para manejar una carga de potencia computacional cada vez mayor y, al mismo tiempo, reducir el impacto ambiental. Los métodos tradicionales de refrigeración por aire, incluso aquellos complementados con refrigeración líquida directa (DLC), a menudo son insuficientes para algunos de los entornos computacionales de alta densidad actuales.
Chris Lockett, vicepresidente de Electrificación e Innovación de Productos Castrol en BP, explicó: “En la actualidad, aproximadamente el 40 % del consumo de energía en los centros de datos se destina a refrigeración. La refrigeración por inmersión puede reducir esa cifra a menos del 5 %, lo que reduce significativamente el consumo de energía y agua”.
El concepto de refrigeración por inmersión consiste en sumergir servidores enteros en un fluido dieléctrico, un líquido no conductor que absorbe y transfiere el calor de los componentes. Este enfoque elimina la necesidad de utilizar ventiladores tradicionales, lo que reduce el consumo de energía y mejora la eficiencia. Cuando Vince y yo exploramos las instalaciones, nos quedó claro que la refrigeración por inmersión ya no es un nicho experimental: se está convirtiendo rápidamente en una solución viable para cargas de trabajo de alta potencia y centros de datos respetuosos con el medio ambiente.
Explorando las celdas de prueba
At Centro de Excelencia de Castrol, nos presentaron varias soluciones de enfriamiento por inmersión, cada una con un diseño y capacidades únicos. Estas configuraciones incluían tanques de proveedores destacados como GRC (Revolución Verde de Refrigeración), Sumergirse, e Iceotope, todos ellos diseñados para distintas escalas y requisitos operativos. Por ejemplo, los tanques de GRC están diseñados para manejar implementaciones a gran escala, con la capacidad de gestionar 50 kW de potencia por tanque. Por otro lado, Submer e Iceotope ofrecen soluciones más específicas para racks, que son ideales para entornos modulares y con limitaciones de espacio.
Una característica destacada de las celdas de prueba es la capacidad de realizar pruebas exhaustivas en condiciones controladas. Las instalaciones del Centro de Excelencia de Castrol están divididas en salas, cada una con control de temperatura, ventilación y sistemas de extinción de incendios. Esto permite a Castrol probar diversos fluidos y componentes en diferentes condiciones ambientales, lo que garantiza que las soluciones que desarrollan puedan soportar los rigores de los centros de datos del mundo real.
En una de las celdas de prueba, observamos el tanque de GRC, que tenía un llamativo brillo verde debido al fluido específico que estaba utilizando Castrol. Los servidores sumergidos en este tanque estaban siendo sometidos a pruebas de compatibilidad y rendimiento. Castrol garantiza que todos los componentes, desde las CPU hasta los cables, puedan funcionar de manera efectiva en entornos de refrigeración por inmersión sin degradación.
Ingeniería de fluidos: el corazón del sistema
Los fluidos de la serie DC de Castrol son la base de sus soluciones de refrigeración por inmersión, diseñadas específicamente para centros de datos. Tuvimos la oportunidad de ver dos de estos fluidos en acción: DC15 y DC20. Ambos son fluidos dieléctricos diseñados para eliminar eficazmente el calor de los servidores, manteniendo al mismo tiempo la compatibilidad de los materiales y la longevidad del fluido.
Debido a las regulaciones regionales, el fluido DC15 está optimizado para mercados que requieren una mayor viscosidad, como las ubicaciones asiáticas. Mientras tanto, el fluido DC20 es la opción de mayor rendimiento de Castrol, diseñado para una disipación extrema del calor y temperaturas operativas más altas. Estos fluidos pueden operar en el rango de 40 °C a 50 °C, y algunos sistemas alcanzan temperaturas de hasta 70 °C. Esta tolerancia a altas temperaturas significa que, en la mayoría de los entornos, no se requiere refrigeración adicional, lo que reduce significativamente el costo operativo y la complejidad de operar estos sistemas.
El ciclo de vida de estos fluidos es otro aspecto fundamental de su utilidad. Según Castrol, sus fluidos están diseñados para operaciones de “llenado de por vida”, lo que significa que, en condiciones óptimas, el fluido puede durar todo el ciclo de vida del hardware del servidor, normalmente de 3 a 8 años. Incluso después de este período, Castrol ofrece servicios de reciclado y reprocesamiento de fluidos, lo que extiende la vida útil del fluido y reduce los desechos.
Mega Pods Submer: inmersión a gran escala
Uno de los aspectos más destacados de nuestra visita fue el Submer Mega Pod, una solución modular para centros de datos que aprovecha la tecnología de fluidos de refrigeración por inmersión de Castrol. Dentro del Mega Pod, encontramos dos racks Smart Pod XL, cada uno con fluidos diferentes: DC15 y DC20. Estos módulos representan una solución compacta y completa para centros de datos, con intercambiadores de calor y circuitos de refrigeración externos que transfieren calor al entorno circundante a través de refrigeradores en el techo, sistemas de recuperación de calor o soluciones geotérmicas.
Este tipo de sistema permite una densidad y escalabilidad increíbles, manteniendo al mismo tiempo un bajo nivel de ruido operativo y consumo de energía. El Mega Pod puede admitir una variedad de configuraciones, lo que lo convierte en una opción atractiva para los centros de datos que estén considerando la refrigeración por inmersión a mayor escala.
También fue notable la simplicidad de mantenimiento dentro de los Mega Pods. Los servidores sumergidos en el fluido refrigerante se pueden sacar fácilmente con la ayuda de una grúa aérea, lo que permite a los técnicos realizar el mantenimiento o reemplazar los componentes sin tiempo de inactividad. Los fluidos de inmersión no son corrosivos ni conductores, por lo que incluso si se retira un componente mientras aún está húmedo, se puede secar y reutilizar sin problemas.
Ampliando la refrigeración por inmersión más allá de los centros de datos tradicionales
Si bien la refrigeración por inmersión está ganando terreno en los centros de datos tradicionales, esta tecnología tiene un potencial inmenso para muchos otros casos de uso. Su capacidad para gestionar la informática de alta densidad y, al mismo tiempo, ser eficiente en cuanto al espacio y respetuosa con el medio ambiente la hace ideal para entornos no tradicionales.
Computación de borde y entornos con limitaciones de espacio
La computación de borde acerca la potencia de procesamiento a la fuente de datos, lo que reduce la latencia y mejora el procesamiento en tiempo real. Sin embargo, las ubicaciones de borde a menudo enfrentan limitaciones de espacio y carecen de la infraestructura de enfriamiento robusta disponible en los grandes centros de datos. Los métodos de enfriamiento de aire tradicionales, que requieren sistemas de HVAC y manipuladores de aire voluminosos, no siempre son prácticos en estos escenarios.
Por otro lado, la refrigeración por inmersión se puede implementar en unidades compactas y autónomas que reducen drásticamente los requisitos de espacio. Las soluciones como GRC ICEraq pueden adaptarse a múltiples racks en un espacio reducido y, al mismo tiempo, mantener una refrigeración de alta eficiencia. Esto hace que la refrigeración por inmersión sea ideal para la informática de borde en torres de telecomunicaciones, tiendas minoristas o sitios industriales remotos. Además, el ruido reducido y la falta de sistemas de aire en movimiento hacen que la refrigeración por inmersión sea atractiva para entornos donde el funcionamiento silencioso es fundamental, como hospitales o edificios de oficinas.
Refrigeración por inmersión para centros de datos modulares
Los centros de datos modulares (módulos de centros de datos prefabricados que se pueden implementar de manera rápida y flexible, como el Submer MegaPod) son otro excelente caso de uso para la refrigeración por inmersión. Estos centros de datos se utilizan a menudo en operaciones militares, recuperación de desastres o configuraciones temporales donde la infraestructura tradicional no es viable. Con la refrigeración por inmersión, los centros de datos modulares pueden concentrar una gran potencia informática en un espacio pequeño y, al mismo tiempo, requieren menos energía e infraestructura para la refrigeración.
El Submarine Mega Pod de Castrol es un ejemplo de cómo se puede utilizar la refrigeración por inmersión en centros de datos modulares. Estas soluciones de centros de datos de fácil instalación vienen equipadas con tanques de refrigeración por inmersión e intercambiadores de calor, lo que les permite funcionar de forma independiente con una infraestructura mínima. Debido a su diseño compacto, son ideales para situaciones en las que se necesita una implementación rápida y computación de alto rendimiento en entornos con espacio limitado.
Reutilización del calor y sostenibilidad en zonas urbanas
Una de las ventajas más interesantes de la refrigeración por inmersión es su capacidad de reutilizar el calor generado por los servidores. A diferencia de los centros de datos refrigerados por aire, que suelen disipar el calor en el medio ambiente como residuo, los sistemas de refrigeración por inmersión pueden transferir calor a sistemas secundarios, como la calefacción de edificios o los procesos industriales.
En las zonas urbanas donde el terreno es escaso y la sostenibilidad es una prioridad, la refrigeración por inmersión podría integrarse con los sistemas de calefacción urbana o utilizarse para calentar los edificios cercanos. Por ejemplo, el calor de un centro de datos refrigerado por inmersión podría proporcionar agua caliente o calefacción para edificios residenciales o comerciales. Este modelo de recuperación de calor no solo mejora la eficiencia energética, sino que también ayuda a reducir la huella ambiental general del centro de datos.
Refrigeración por inmersión para informática industrial de borde
Industrias como el petróleo y el gas, la fabricación y la generación de energía dependen cada vez más de la informática de borde para el procesamiento y control de datos en tiempo real. Estos entornos suelen ser remotos, hostiles, contienen gases explosivos o corrosivos o están sujetos a fluctuaciones extremas de temperatura, lo que hace que los sistemas de refrigeración tradicionales sean poco prácticos. La refrigeración por inmersión ofrece una solución robusta al proporcionar una disipación de calor constante y eficiente, incluso en entornos difíciles.
En estos escenarios, el calor rechazado por el enfriamiento por inmersión también podría utilizarse en procesos industriales. Por ejemplo, el calor residual podría reutilizarse como un componente de precalentamiento para la generación de vapor, el calentamiento de agua o incluso para respaldar operaciones in situ que requieran energía térmica. Este enfoque se alinea con la creciente demanda de procesos industriales más ecológicos y eficientes, al tiempo que garantiza que los sistemas de computación de borde puedan funcionar de manera confiable en condiciones difíciles.
Computación sostenible para ciudades inteligentes
A medida que se expanden los proyectos de ciudades inteligentes, la refrigeración por inmersión podría desempeñar un papel clave en el mantenimiento de la infraestructura informática que respalda todo, desde la gestión del tráfico hasta los sistemas de seguridad pública. La refrigeración por inmersión puede permitir nodos informáticos densos en edificios inteligentes, centros de transporte y sistemas de servicios públicos, al tiempo que minimiza el espacio que ocupa la refrigeración.
Estos sistemas también podrían aprovechar el calor residual para recuperar energía. Por ejemplo, los centros de datos de las ciudades inteligentes que dependen de la refrigeración por inmersión podrían aportar el calor sobrante para alimentar estaciones de carga de vehículos eléctricos, calentar piscinas municipales o ayudar en las instalaciones de gestión de residuos. De este modo, las ciudades inteligentes pueden lograr su objetivo de integrar la sostenibilidad en sus operaciones básicas y, al mismo tiempo, gestionar las cargas de datos que alimentan los servicios urbanos de próxima generación.
Más allá del enfriamiento: el impacto ambiental
Además de reducir el consumo de energía, la refrigeración por inmersión ofrece importantes beneficios medioambientales. Los fluidos de Castrol están diseñados para ser totalmente reciclables y no tienen potencial de calentamiento global. La empresa también está explorando modelos de fluidos como servicio, en los que los fluidos usados se recogen, se reprocesan y se devuelven al cliente como líquidos nuevos y de alto rendimiento. Este enfoque minimiza los residuos y se alinea con la creciente demanda de operaciones sostenibles en los centros de datos.
Además, los sistemas de refrigeración por inmersión se pueden integrar con tecnologías de recuperación de calor. Por ejemplo, el exceso de calor generado por los servidores se puede reutilizar para calefacción de edificios o aplicaciones industriales. Castrol incluso ha explorado la posibilidad de utilizar el calor para calentar piscinas, lo que añadiría una capa adicional de eficiencia al sistema general.
El futuro de la refrigeración por inmersión
A medida que los centros de datos se expanden y aumentan los requisitos de energía, la necesidad de soluciones de refrigeración eficientes y sostenibles no hará más que crecer. La refrigeración por inmersión se perfila como una de las tecnologías más prometedoras para satisfacer esta necesidad, en particular para la informática de alto rendimiento, las cargas de trabajo de IA y otras aplicaciones exigentes. Si bien la refrigeración por aire y por líquido directo aún tienen su lugar, la refrigeración por inmersión ofrece una propuesta diferente pero atractiva de eficiencia y escalabilidad para el futuro.
El trabajo que se lleva a cabo en el Centro de Excelencia de Refrigeración Líquida de Castrol representa la vanguardia de esta tecnología. El enfoque de la empresa en la química de fluidos, la compatibilidad de materiales y la gestión del ciclo de vida la convierte en un actor clave en el desarrollo de soluciones de refrigeración por inmersión eficaces y ambientalmente sostenibles.
Nuestra visita a las instalaciones de Castrol en Pangbourne reveló una empresa profundamente comprometida con el futuro de la refrigeración de los centros de datos. Desde la ingeniería de fluidos dieléctricos avanzados hasta la prueba de tanques de inmersión y componentes de servidores, Castrol está ayudando a redefinir nuestra forma de pensar sobre las operaciones de los centros de datos. A medida que la refrigeración por inmersión sigue ganando terreno, está claro que la experiencia de Castrol en dinámica de fluidos y ciencia de los materiales desempeñará un papel fundamental en la configuración del futuro de esta tecnología.
Fluidos de refrigeración por inmersión Castrol
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