Por qué la calidad del agua es importante para el rendimiento de refrigeración de los centros de datos

Los centros de datos son la base de la infraestructura digital moderna y respaldan las crecientes demandas de la computación en la nube, la inteligencia artificial y el almacenamiento de datos a gran escala. Como estas instalaciones funcionan con servidores de alto rendimiento, la gestión eficaz del calor es esencial. Los sistemas de refrigeración líquida se han convertido en el enfoque preferido debido a su eficiencia superior a los métodos tradicionales basados en el aire, lo que hace que los centros de datos refrigerados por agua sean cada vez más comunes. Esta publicación examina cómo la calidad del agua influye en el rendimiento y la longevidad de los sistemas de refrigeración por agua de los centros de datos, y por qué mantener un agua de alta calidad es fundamental para garantizar la confiabilidad operativa y la eficiencia energética. También destaca varias soluciones de filtración y tratamiento del agua para centros de datos que ofrece Graver Technologies para optimizar el rendimiento de los centros de datos.

El auge del centro de datos refrigerado por líquido

La refrigeración por aire fue el estándar durante décadas, pero el aumento de la densidad de los racks y las cargas térmicas de los procesadores han superado los límites del aire. En la actualidad, el centro de datos refrigerado por líquido se está convirtiendo rápidamente en la norma del sector. La refrigeración líquida transfiere el calor de manera mucho más eficiente que el aire, lo que permite configuraciones de racks más ajustadas, una mayor densidad de procesamiento y un importante ahorro de energía.

Sin embargo, los sistemas de refrigeración líquida introducen una nueva capa de complejidad operativa. A diferencia del aire, el agua interactúa químicamente con todas las superficies que toca, como las tuberías, los intercambiadores de calor, las bombas y los componentes de los servidores. Cuando la calidad del agua es deficiente, esas interacciones pueden erosionar silenciosamente la infraestructura desde adentro hacia afuera, lo que compromete el rendimiento y la longevidad del sistema.

Comprender los riesgos de la mala calidad del agua en un centro de datos refrigerado por líquido

Los principales riesgos asociados con la mala calidad del agua en un centro de datos refrigerado por líquido incluyen:

• Corrosión: El oxígeno disuelto, los niveles de pH agresivos y los contaminantes iónicos atacan las superficies metálicas de las tuberías, los intercambiadores de calor y las placas frías. La corrosión produce partículas que circulan por el sistema, lo que provoca más daños y bloqueos.
• Crecimiento biológico: Las bacterias y la biopelícula pueden colonizar los circuitos de refrigeración, especialmente en los sistemas de circuito abierto o torres de refrigeración. La biopelícula actúa como aislante, reduce los caudales y puede provocar corrosión por influencia microbiológica (MIC).
• Corrosión galvánica: Cuando se utilizan metales diferentes en un circuito de enfriamiento (un escenario común en la infraestructura moderna de los centros de datos), la mala química del agua acelera las reacciones electroquímicas entre esos metales, lo que acelera la degradación del material.
• Escalado y ensuciamiento: El agua dura rica en carbonato de calcio y magnesio deposita incrustaciones en las superficies de transferencia de calor. Incluso una fina capa de incrustaciones reduce drásticamente la conductividad térmica, lo que obliga al sistema a trabajar más para lograr el mismo efecto de refrigeración.

Si no se aborda, cualquiera de estas condiciones puede provocar un tiempo de inactividad no planificado, un costoso reemplazo de componentes o, en casos graves, una falla catastrófica del sistema.

Por qué el tratamiento del agua para los centros de datos no es negociable

La implementación de un tratamiento de agua sólido para los centros de datos es una parte fundamental de las operaciones responsables de los centros de datos de refrigeración líquida. Efectivo tratamiento de agua para centros de datos implica varios niveles de protección:

1. Sistemas de filtración: La filtración de varias etapas elimina los sólidos suspendidos, los sedimentos y las partículas incluso antes de que entren en el circuito de enfriamiento. Los filtros de cartucho y los filtros autolimpiantes automáticos suelen instalarse en los sistemas de refrigeración por agua de los centros de datos para proteger los equipos sensibles de intercambio de calor.
2. Ablandamiento del agua: Los suavizantes de intercambio iónico sustituyen los iones de calcio y magnesio por sodio, lo que evita la formación de incrustaciones en el agua dura. Esto es particularmente importante para las instalaciones que utilizan fuentes de agua municipales con un alto contenido de minerales.
3. Tratamiento químico: Los inhibidores de corrosión, los inhibidores de incrustaciones y los biocidas se dosifican cuidadosamente para mantener la química del agua dentro de los rangos objetivo. Los programas de tratamiento avanzados pueden incluir dispersantes para evitar la aglomeración de partículas y amortiguadores de pH para estabilizar las condiciones del sistema.
4. Ósmosis inversa y desionización: Para centros de datos refrigerados por líquido aplicaciones que requieren agua ultrapura, los sistemas de ósmosis inversa (RO) y desionización (DI) eliminan los minerales e iones disueltos hasta alcanzar niveles de conductividad cercanos a cero, lo que elimina los riesgos de incrustaciones y corrosión.

Cómo la calidad del agua aumenta la eficiencia energética y reduce los costos operativos

Así es como el mantenimiento de una calidad óptima del agua puede tener un impacto significativo en la eficiencia energética de los centros de datos y en los costos operativos:

• Transferencia de calor optimizada para reducir el consumo de energía: El agua de alta calidad, libre de contaminantes e impurezas, garantiza que el sistema de refrigeración líquida del centro de datos pueda transferir eficazmente el calor de los servidores. Cuando el agua está limpia, con un contenido mínimo de minerales, puede absorber y transportar el calor de manera más eficiente.
• Reducción de incrustaciones y corrosión para minimizar los costos de mantenimiento: Con un tratamiento regular del agua, como el ablandamiento, la filtración y el ajuste del pH, los sistemas de refrigeración del agua de los centros de datos pueden evitar la formación de incrustaciones y la corrosión, lo que minimiza los costos de mantenimiento y prolonga la vida útil del equipo.
• Longevidad mejorada del sistema: El mantenimiento de una alta calidad del agua garantiza que el sistema de refrigeración funcione sin problemas durante un período más largo. Un centro de datos refrigerado por agua con agua limpia y acondicionada sufrirá menos fallos mecánicos y requerirá un mantenimiento menos frecuente, lo que se traduce en importantes ahorros de costos con el tiempo. La eficiencia del sistema sigue siendo alta, lo que reduce la probabilidad de que se produzca un tiempo de inactividad del sistema, lo que podría generar costos adicionales de energía y reparación.

Mejores prácticas para un sistema de refrigeración por agua para centros de datos

Ya sea que opere una configuración de refrigeración líquida directa (DLC), un sistema de intercambiador de calor en la puerta trasera o una planta de agua fría basada en una torre de enfriamiento, los siguientes principios se aplican a cualquier sistema de refrigeración por agua de un centro de datos:

• Establezca una línea base de calidad del agua antes de poner en marcha cualquier sistema de refrigeración nuevo.
• Comprenda la química del agua de origen, los materiales de su circuito de refrigeración y los rangos de temperatura y presión de funcionamiento.
• Defina los parámetros de calidad del agua objetivo para su sistema específico y trabaje con un especialista en filtración y tratamiento para diseñar un programa que mantenga esos objetivos en condiciones variables.
• Instale la filtración adecuada en todos los límites del sistema, incluidos los filtros de profundidad y la filtración fina para proteger los intercambiadores de calor y las placas frías del daño causado por las partículas.
• Realice muestreos y análisis del agua con regularidad, realizando pruebas mensuales como mínimo, con muestreos más frecuentes durante el inicio del sistema o después de cualquier cambio significativo en la carga, la química o los caudales.

Colabore con especialistas que entiendan la intersección de la dinámica de fluidos, la ciencia de los materiales y las operaciones de los centros de datos. El tratamiento del agua en los centros de datos no es lo mismo que tratamiento de aguas en procesos industriales o contextos de climatización; las tolerancias son más estrictas y las consecuencias de un fallo son más inmediatas.

Soluciones de filtración y tratamiento de agua para centros de datos de Graver Technologies

A medida que las especificaciones de calidad del agua se endurecen en los entornos de centros de datos de alta densidad y hiperescala, el rendimiento de la filtración y la eficiencia del espacio se han convertido en consideraciones de diseño fundamentales. Graver Technologies ofrece soluciones de filtración diseñadas específicamente para aplicaciones modernas de centros de datos refrigerados por líquido.

• Filtración de alto flujo para circuitos de refrigeración de gran volumen: los filtros de cartucho de alto flujo de Graver se han convertido en la solución principal para los sistemas de refrigeración de gran volumen donde el espacio es limitado. Estos filtros ofrecen:
  • Altos caudales con un tamaño significativamente menor
  • Reducción de los requisitos de vivienda
  • Frecuencia de cambio más baja
  • Acceso de mantenimiento simplificado
  • En los sistemas grandes de agua fría y circuitos de refrigeración, los filtros de alto flujo permiten a los operadores de EPC y a hiperescala mantener un control estricto de las partículas sin los sistemas de gran geometría que se utilizan tradicionalmente en las aplicaciones de agua industrial.
• Filtros de membrana: En aplicaciones en las que las especificaciones de partículas se vuelven más estrictas, especialmente en sistemas de refrigeración líquida directa (DLC) o entornos de estanterías de alta densidad, es posible que sea necesaria la filtración por membrana. Los filtros de membrana WaterTec™ y ZTEC™ B de Graver proporcionan un control coloidal y de partículas finas, un rendimiento de filtración estable y predecible y compatibilidad con circuitos de enfriamiento tratados químicamente. Los sistemas de membranas también requieren una prefiltración diseñada adecuadamente para evitar el ensuciamiento prematuro y prolongar la vida útil de la membrana.
• Soluciones de prefiltración y preRO: La prefiltración eficaz resulta esencial cuando se especifican sistemas de membrana o de ósmosis inversa (RO), incluso en los casos en que la RO solo se evalúa en la etapa de diseño. Graver Technologies ofrece prefiltros de cartucho de profundidad para proteger los sistemas de membranas, una eliminación de partículas de alta eficiencia antes que las unidades de ósmosis inversa y trenes de filtración personalizados diseñados en función de los perfiles de carga y la química del sistema.
• Configuraciones de flujo lateral y flujo completo: Según el diseño del sistema, Graver tiene productos que se pueden usar tanto en:
  • Filtración lateral, que proporciona un control continuo de la contaminación con una menor inversión de capital
  • Filtración de flujo total, que garantiza que el 100% del agua recirculante se trate para proteger los componentes de refrigeración críticos

Colaboración en pro del rendimiento y la fiabilidad

El tratamiento del agua en los centros de datos requiere tolerancias más estrictas que los sistemas tradicionales de climatización o agua industrial. La compatibilidad de los materiales, la dinámica del flujo y el control de los contaminantes deben evaluarse de manera integral. Graver Technologies trabaja directamente con empresas de EPC, operadores de hiperescala e ingenieros de centros de datos para diseñar sistemas de filtración que se ajusten a:

• Arquitectura de refrigeración
• Objetivos de la química del agua
• Limitaciones de espacio
• Estrategias de mantenimiento

Para obtener más información sobre las soluciones de alto flujo, membrana y prefiltración de Graver para centros de datos refrigerados por líquido, visite: https://www.gravertech.com/data-thermal-solutions.