O ASHRAE TC 9.9, comitê técnico responsável pela maior parte das diretrizes térmicas do setor de data centers, publicou um Boletim Técnico gratuito para download intitulado "Melhores Práticas de Integridade do Fluido de Resfriamento e Preparação do Sistema TCS", que começa com um alerta mais enfático do que os documentos de órgãos de padronização costumam fazer: "É muito fácil violar os requisitos operacionais e de garantia dos sistemas de resfriamento direto do chip."
Publicado em maio e agora disponível na página de documentos públicos do comitê, o boletim cataloga quatro áreas onde um sistema de resfriamento tecnológico (TCS, na sigla em inglês) pode se desviar de seu projeto original de maneiras que permanecem invisíveis durante o comissionamento e se manifestam como danos meses depois. O lançamento coincide com a onda de implantações de resfriamento líquido direto no chip, impulsionada pela alta densidade de processadores de classe IA nos data centers convencionais.
O sucesso ou fracasso de sistemas de distribuição de líquido refrigerante, como o PowerCool CDU da Dell, depende das normas de fluidos codificadas no novo boletim.
Se o assunto lhe parece familiar, não é por acaso. Tim Shedd, da Dell, abordou exatamente esse tema na semana passada, no podcast nº 152 , desde a química e filtragem do líquido de arrefecimento até os motivos pelos quais atalhos na fase de comissionamento resultam em falhas muito tempo depois da equipe de instalação ter ido embora, e mencionou que este boletim estava a caminho. Ele é um dos colaboradores, juntamente com Meraj Mohebi, da Dell, Dustin Demetriou, da IBM, Ashwin Siddarth, da AMD, Chris Campbell, da Vertiv, Vali Sorell, da Oracle, e engenheiros da Fluid2Chip e da DLB Associates – uma lista que abrange diversos fornecedores e reflete o quanto esse conjunto de problemas se tornou comum.
Tim Shedd apresentou uma prévia dos temas do boletim no podcast nº 152.
Os quatro caminhos para o fracasso
A composição do fluido refrigerante é primordial, pois todos os componentes subsequentes são dimensionados com base nela. A maioria das instalações monofásicas é projetada com base em uma mistura nominal de 25% de propilenoglicol (PG25), e o boletim detalha como o desvio da formulação de projeto altera a viscosidade, a densidade, o calor específico e a condutividade térmica, o que leva a alterações na queda de pressão, deslocamento do ponto de operação da bomba, redução da eficiência do trocador de calor e até mesmo à instabilidade do controle da unidade de refrigeração. O glicol deve atender às diretrizes mínimas de qualidade do TC 9.9 ou às especificações do fabricante do equipamento de TI, e a mistura de fluidos refrigerantes sem a confirmação dos impactos é um dos gatilhos explícitos para o que o boletim chama de revisão técnica estruturada.
O gerenciamento do ar é o problema menos óbvio. O ar retido reduz a eficiência da transferência de calor, causa cavitação nas bombas, acelera a corrosão e atrasa os cronogramas de comissionamento. O boletim é específico sobre o mecanismo que pega as equipes desprevenidas: a desgaseificação é mais eficaz em temperaturas elevadas, que um circuito pode atingir apenas sob carga pesada. Portanto, problemas com ar podem surgir semanas após a inicialização, quando o sistema se estabiliza em temperaturas de estado estacionário. As orientações abrangem o posicionamento do separador no retorno quente e de baixa pressão próximo à entrada da unidade de destilação a frio (CDU), a ventilação em todos os pontos altos e a prevenção de geometrias de sifão, trechos mortos verticais, curvas em U invertidas e trechos de mangueiras flexíveis sem ventilação que podem reter ar indefinidamente.
A passivação do aço inoxidável recebe a atenção mais enfática do boletim. Soldagem, esmerilhamento e fabricação em campo danificam a película de óxido de cromo que torna o aço inoxidável resistente à corrosão e, sem a limpeza e repassivação adequadas, conforme as práticas da norma ASTM A380/A967, o ferro livre acaba no fluido refrigerante e obstrui as superfícies dos microcanais das quais as placas frias dependem – as mesmas estruturas de turbuladores que examinamos detalhadamente em nosso estudo aprofundado sobre placas frias da Chilldyne , onde a qualidade do fluido determina se esses componentes finos continuarão a dissipar calor ou se obstruirão. A regra final do boletim é absoluta: “Um componente instalado que NÃO esteja passivado pode comprometer o funcionamento do sistema.”
As classificações de pressão do sistema completam os quatro itens. O comitê recomenda um modelo hidráulico completo da cascata de pressão, abrangendo não apenas a operação em regime permanente, mas também as pressões de descarga e enchimento, altura estática, ajustes da válvula de alívio, pré-carga do tanque de expansão e os transientes associados à conexão e desconexão do equipamento. O comitê também menciona a exigência da norma IEC 62368-1 para um teste de segurança hidrostática a 1.5 vezes a pressão máxima de trabalho nominal, com as válvulas de alívio ajustadas abaixo da pressão máxima nominal que o fabricante do equipamento de TI publica em seu modelo térmico. O modo de falha contra o qual o projeto está sendo elaborado é o mais dispendioso: a sobrepressão do próprio equipamento de TI.
Do Guia à Lista de Verificação de Campo
A segunda metade do boletim torna-se operacional e fica claro que foi escrita por pessoas com experiência em situações semelhantes. A concentração e a qualidade do fluido refrigerante devem ser verificadas em laboratório no enchimento inicial, após qualquer adição significativa de fluido de reposição e periodicamente, com a especificação do fluido de projeto documentada nos relatórios de entrega. O enchimento a vácuo, uma técnica cada vez mais popular para remover o ar aprisionado, apresenta uma ressalva que não encontramos em outros lugares: as misturas de glicol podem se separar parcialmente sob vácuo, portanto, o comitê recomenda a coleta de amostras e testes em laboratório após o enchimento a vácuo para confirmar se a mistura permanece uniforme. Há uma análise prática do debate sobre a ventilação automática versus manual (tampe as saídas de ar automáticas ou isole-as com uma válvula assim que o circuito estiver livre de ar, em vez de trocar o hardware), e todo o documento termina com uma lista de verificação em campo que mapeia cada área de risco, indicando o que verificar, as evidências aceitáveis e por que isso é importante – uma página que os responsáveis pelo comissionamento podem usar diretamente em seus planos de garantia da qualidade.
O boletim complementa o documento TC 9.9 de 2024, "Refrigeração Líquida: Orientações de Resiliência para Implantações de Placas Frias", e traz a ressalva padrão: trata-se de uma orientação informativa e não substitui os requisitos do fabricante do equipamento de TI nem as normas locais. Para uma abordagem mais informal sobre a importância dessa área de sistemas de refrigeração líquida, o episódio de podcast de uma hora do Shedd é uma ótima opção.
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