Enfriamiento líquido: el estándar para infraestructura TI y desarrollo de IA

El enfriamiento líquido, una solución clave ante los retos térmicos que plantea la inteligencia artificial y la computación de alto rendimiento.

Debido a los avances en computación de alto rendimiento (HPC), streaming, aprendizaje automático e IA, actualmente estamos experimentando un momento de convergencia tecnológica.

Hace una década, los racks de TI consumían entre 5 y 10 kW; algunos consumían tan solo 1 kW. Este rango permaneció sin cambios durante mucho tiempo. Sin embargo, el desarrollo de chips de alto rendimiento y arquitecturas específicas para IA ha llevado a sistemas más potentes y densos, lo que significa que los racks ahora pueden exceder fácilmente los 100 kW con rangos de consumo de energía de 400 a 600 vatios. Este salto trae consigo un desafío clave: disipar el calor generado por estos sistemas.

Los nuevos chips modernos, incluyendo los aceleradores de IA como GPUs y TPUs, no pueden transferir su calor de manera efectiva debido a que generan densidades térmicas extremadamente altas y operan a temperaturas que superan las capacidades de los métodos convencionales de enfriamiento por aire.

La salida de calor puede alcanzar varios cientos de vatios por centímetro cuadrado, lo que hace que los disipadores de calor y ventiladores tradicionales sean inadecuados para mantener temperaturas operativas seguras. Esto ha aumentado la consideración y adopción de nuevas opciones de enfriamiento líquido, tecnologías que inherentemente disipan el calor de manera más eficiente que los sistemas tradicionales de enfriamiento por aire.

“El enfriamiento líquido reduce el consumo de energía y mejora la disponibilidad de capacidad en los sistemas eléctricos al reducir el uso de energía de la infraestructura de enfriamiento hasta en un 30%, minimizando el estrangulamiento térmico (un mecanismo que reduce el rendimiento de un procesador para prevenir el sobrecalentamiento) que afecta el rendimiento, y permitiendo implementaciones de mayor densidad en centros de datos mientras se mantienen condiciones operativas óptimas para los componentes de hardware”, afirma Robson Pacheco, Gerente para Centros de Datos en Vertiv Brasil.

¿Por qué usar enfriamiento líquido?

El enfriamiento por aire fue suficiente durante mucho tiempo. Sin embargo, en esta nueva era, el enfriamiento líquido ha surgido como una solución necesaria, con el agua posicionada como la nueva protagonista en el enfriamiento de centros de datos.

En el nuevo episodio del podcast What is next? with Vertiv, titulado Las 3 rutas de la refrigeración líquida: enfriando el camino hacia la eficiencia, Diego Corceiro, Gerente de Ingeniería mecánica en LZA, explica que el agua tiene una conductividad térmica significativamente mayor que el aire, lo que la hace un medio más eficiente para disipar el calor.

A medida que las CPUs y GPUs se vuelven más densas y agregan más potencia de cómputo por rack, el espacio disponible para la entrada de aire se reduce y la circulación de aire por sí sola es insuficiente. En este contexto, el enfriamiento líquido, particularmente el sistema directo al chip, en el que el fluido circula a través de placas frías que distribuyen el enfriamiento a través del chip, es una solución efectiva para gestionar estos nuevos componentes de alta carga térmica.

“El enfriamiento líquido ofrece varios beneficios, incluyendo mayor eficiencia térmica a través de las capacidades superiores de transferencia de calor del agua, consumo reducido de energía (se necesitan menos ventiladores, por lo que se usa menos energía para el movimiento del aire), alta escalabilidad modular (ideal para proyectos que crecen en fases), una huella física más pequeña y mejor control ambiental (sistemas más silenciosos y energéticamente eficientes)”, asegura Corceiro.

Aunque la tecnología de enfriamiento líquido está avanzando rápidamente, el enfoque híbrido de enfriamiento líquido y aire para el centro de datos es actualmente la opción más realista. Por ahora, no es factible enfriar el 100% de un centro de datos con agua en la mayoría de los casos.

“La propuesta de Vertiv, por ejemplo, es una combinación de algunas filas con racks de enfriamiento líquido y otras con soluciones tradicionales de aire, como Acondicionadores de Aire para Salas de Computadoras (CRACs) o Unidades de Tratamiento de Aire (AHUs), que son sistemas especializados para el control de temperatura y humedad en centros de datos”, afirma Robson Pacheco.

Consideraciones para una estrategia de enfriamiento líquido

De acuerdo con el ejecutivo, quienes son nuevos inversores y están interesados en construir centros de datos robustos, sofisticados y seguros en la región, deben centrar su atención en los siguientes pasos:

1. Estudiar el mercado. ¿Quiénes serán sus clientes? ¿Qué cargas manejarán? Sin esta claridad, su infraestructura podría volverse obsoleta en tan solo dos años.
2. Diseñar inteligentemente. Con el enfriamiento líquido, puede reducir el número de racks necesarios y concentrar la carga en un espacio más pequeño. Esto le da la flexibilidad de comenzar pequeño y crecer con el tiempo. Sin embargo, debe considerar la infraestructura mecánica, eléctrica y civil desde el principio.
3. Prepararse para el futuro. Si su objetivo es construir un sitio moderno, integre el enfriamiento líquido desde el principio. Esto incluye comprender los requisitos térmicos, las condiciones del edificio, los puntos de acceso, la eficiencia energética y más.
4. Entender al cliente. Algunos solo necesitarán enfriamiento líquido en áreas específicas, mientras que el resto continuará operando con enfriamiento por aire. La clave es calcular un período de recuperación bien planificado para permitir un buen retorno de la inversión.

Si ya hay un centro de datos existente, también puede adaptarse para computación de alta densidad. “No se trata solo de instalar una tubería de agua fría, también necesita evaluar el sistema de automatización, la infraestructura eléctrica, la arquitectura civil, los puntos de drenaje y la carga estructural en el piso, entre otros aspectos. No es un proceso simple ni rápido, pero es factible”, explica Pacheco.

Debido a la explosión de la IA, HPC, streaming y otros servicios, se debe tomar en cuenta que la demanda continuará aumentando: El enfriamiento líquido llegó para quedarse.

“Los equipos de productos y servicios de última generación cuentan con la experiencia técnica necesaria para respaldar toda la cadena de gestión térmica, que incluye el enfriamiento por aire, el enfriamiento líquido y el rechazo de calor externo, así como el tren de potencia de extremo a extremo. Asimismo, ofrecen apoyo en la selección de sistemas y componentes adecuados según las necesidades específicas, y brindan servicios de monitoreo remoto, mantenimiento preventivo y resolución de problemas para garantizar el funcionamiento eficiente y confiable de las soluciones de enfriamiento líquido y energía”, concluye Pacheco.

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