¿Es posible reconvertir un centro de datos refrigerado por aire en un centro de datos refrigerado por líquido?

Si eres operador de un centro de datos, probablemente te hayas hecho la gran pregunta: ¿puedo adaptar mi centro de datos existente con refrigeración por aire para usar refrigeración líquida y convertirlo en un centro de datos con refrigeración líquida funcional? La respuesta corta es sí, pero lograr que funcione requiere una planificación cuidadosa, comprobar la compatibilidad del hardware y alinear la modernización con tus objetivos empresariales.

En esta guía, te explicaré todo lo que necesitas saber para pasar de la refrigeración por aire a la refrigeración líquida, desde comprobaciones de viabilidad hasta métodos paso a paso y consideraciones de costes.

¿Es viable la reconversión de un centro de datos refrigerado por aire a refrigeración líquida?

Lo primero que todo operador quiere saber es si la reconversión es posible, y la respuesta es casi siempre afirmativa, con algunas salvedades. Más del 60% de los centros de datos de todo el mundo siguen utilizando la refrigeración por aire tradicional, y la mayoría de ellos pueden reconvertirse en centros de datos con refrigeración líquida si se adopta el enfoque adecuado. En realidad, la viabilidad se reduce a tres factores fundamentales, que desglosaré en detalle a continuación:

1. Infraestructura y disposición del centro de datos existente

La disposición física y la capacidad estructural de sus instalaciones son decisivas a la hora de realizar la transición a la refrigeración líquida. Los sistemas de refrigeración líquida, ya sean de placa fría, inmersión o híbridos, necesitan espacio para unidades de distribución de refrigerante (CDU), tuberías e intercambiadores de calor, todos ellos componentes esenciales de un sistema funcional. Esto es lo que hay que tener en cuenta:

Los componentes de refrigeración líquida, especialmente los tanques de inmersión y las CDU, son más pesados que los equipos tradicionales de refrigeración por aire. La mayoría de los centros de datos modernos cuentan con suelos elevados diseñados para soportar el peso adicional, pero las instalaciones más antiguas pueden necesitar mejoras estructurales para cumplir las normas de carga de construcción GB 50370, un requisito clave para un funcionamiento seguro.

Los sistemas de circuito abierto también pueden requerir espacio adicional para los equipos de tratamiento de agua, mientras que los sistemas de circuito cerrado ofrecen más flexibilidad de trazado para sus instalaciones.

Las unidades de rechazo de calor a menudo deben montarse en tejados o paredes exteriores, por lo que tendrá que confirmar la compatibilidad estructural y asegurarse de que cumple los códigos de construcción locales, pasos fundamentales para garantizar un funcionamiento seguro.

2. Compatibilidad de hardware

Los expertos del sector coinciden unánimemente en que, a la hora de reconvertir instalaciones existentes en un centro de datos refrigerado por líquido, la compatibilidad del hardware suele ser el mayor obstáculo.Los servidores tradicionales refrigerados por aire se construyen con disipadores de calor y ventiladores optimizados para el flujo de aire, por lo que pueden necesitar modificaciones para funcionar con sistemas de refrigeración líquida. Esto es lo que hay que comprobar:

Aproximadamente 80% de los servidores en servicio refrigerados por aire necesitan que se sustituyan sus disipadores de calor por placas frías compatibles con líquidos para soportar la refrigeración líquida directa, un método de refrigeración habitual. Sin embargo, algunos servidores nuevos están “preparados para el líquido”, por lo que es posible que no sea necesario sustituir todo el hardware cuando se construyan las instalaciones.

En la actualidad, no existen normas universales para las interfaces de los equipos de refrigeración líquida, como racores de conexión rápida y tamaños de tuberías. Esto puede causar problemas de compatibilidad si se mezclan componentes de diferentes proveedores, lo que puede retrasar su adaptación. Trabajar con un único proveedor o utilizar piezas estandarizadas puede ayudar a evitar este problema.

La refrigeración líquida incorpora bombas, sensores y válvulas que deben ser compatibles con los sistemas electromagnéticos y de conexión a tierra de su infraestructura informática. Asegúrese de cumplir las normas GB 50057 y GB 50231 para garantizar un funcionamiento fiable.

3. Presupuesto y expectativas de rentabilidad

La reconversión a un centro de datos refrigerado por líquido no es barata, pero a la larga compensa con menores costes energéticos y mayor densidad, ventajas clave de esta actualización. Una reconversión típica de un centro de datos de tamaño medio cuesta entre un 30 y un 40% de la inversión original en la instalación, pero los periodos de amortización suelen oscilar entre 2 y 5 años, dependiendo de los precios de la energía y de la densidad de sus cargas de trabajo. Tendrá que sopesar los costes iniciales (hardware, instalación, mano de obra) con los ahorros operativos a largo plazo derivados de un PUE más bajo y un menor mantenimiento.

Métodos habituales de retroadaptación para la refrigeración aire-líquido

No existe una solución única para convertir un centro de datos refrigerado por aire en un centro de datos refrigerado por líquido: la elección concreta depende de la densidad de la carga de trabajo, el presupuesto y la infraestructura existente. A continuación se presentan los tres métodos más comunes, ordenados de menor a mayor complejidad, todos ellos diseñados para ayudarle a construir un sistema eficaz:

1. Refrigeración híbrida líquido-aire

Los sistemas híbridos combinan la refrigeración líquida para bastidores de alta densidad con la refrigeración por aire existente para zonas de menor densidad, lo que los hace perfectos para adaptaciones graduales. Este enfoque minimiza el riesgo y el tiempo de inactividad, ya que puede centrarse solo en los bastidores que tienen problemas de calor, como los clústeres de IA o GPU, mientras facilita la configuración de la refrigeración completa.

Instale placas frías o intercambiadores de calor de puerta trasera en sus racks de alta densidad, mientras mantiene sus unidades CRAC/CRAH para el resto de la instalación. El sistema de líquido gestiona la mayor parte del calor de los servidores críticos, mientras que la refrigeración por aire mantiene controladas las temperaturas ambiente, creando una transición equilibrada. Este método requiere cambios estructurales mínimos y puede implantarse por fases, por lo que resulta ideal para los operadores que se inician en la tecnología de refrigeración líquida.

Lo mejor para: Centros de datos con densidades de carga de trabajo mixtas, presupuesto inicial limitado o hardware heredado que no puede sustituirse por completo; todos ellos buscan una transición sin interrupciones a gran escala.

2. Refrigeración líquida por placa fría

La refrigeración líquida por placas frías es la opción de retroadaptación más popular porque funciona con la mayoría de los bastidores de servidores existentes y ofrece grandes mejoras de PUE, una prioridad máxima para cualquier centro de datos moderno. Consiste en montar placas frías directamente en las CPU y GPU de los servidores, que transfieren el calor a un refrigerante líquido que circula por un circuito cerrado, la columna vertebral de muchos sistemas de refrigeración.

Aquí tienes un desglose paso a paso de cómo reequipar con sistemas de placa fría:

1. Evalúe la densidad de su estantería y la carga térmica para calcular cuántas placas de frío necesita.
2. Instale una CDU (unidad de distribución de refrigerante) para regular la temperatura y el caudal del refrigerante: fundamental para mantener un sistema estable.
3. Tienda las tuberías desde la CDU hasta cada rack, normalmente bajo el suelo elevado, para conectar todos los componentes.
4. Sustituya los disipadores de calor del servidor por placas frías y conéctelas al sistema de tuberías, un paso clave en el proceso de conversión.
5. Añada sensores de detección de fugas y aislamiento para evitar la condensación: esto es fundamental para cumplir las normas GB 50174-2017 y garantizar un funcionamiento seguro.

Lo mejor para: Racks de alta densidad (15-40kW por rack), centros de datos que buscan reducir su PUE a 1,2-1,3 y operadores que quieren conservar sus servidores actuales mientras construyen un sistema eficiente.

3. Refrigeración por líquido de inmersión

La refrigeración por inmersión -en la que los servidores se sumergen completamente en fluido dieléctrico- es el método más eficaz para cargas térmicas extremas (más de 40 kW por rack), pero también es el más complejo de adaptar. Requiere cambios importantes en el diseño de los racks y en la distribución de las instalaciones, lo que hace que la transición sea más intensiva.

Requisitos clave para la refrigeración por inmersión:

• Sustituya los bastidores estándar por depósitos de inmersión estancos que se adapten a las dimensiones de su servidor, un componente esencial de un sistema basado en la inmersión.
• Instalar sistemas de circulación de fluidos e intercambio de calor -como intercambiadores de calor para transferir calor del fluido dieléctrico al agua- esenciales para una configuración funcional.
• Modificar el hardware del servidor para eliminar los ventiladores y garantizar la compatibilidad con fluidos dieléctricos (la mayoría de los servidores refrigerados por aire necesitan ajustes personalizados en este aspecto).
• Añada sistemas de seguridad contra incendios: los fluidos dieléctricos no son inflamables, pero aun así debe cumplir la normativa contra incendios GB 50016 para mantener la seguridad de sus instalaciones.

Ideal para: Centros de datos a hiperescala, instalaciones de IA/HPC u operadores que planeen una actualización completa de la infraestructura junto con su modernización de refrigeración.

Consideraciones clave antes de iniciar la reconversión

La reconversión a un centro de datos refrigerado por líquido requiere una planificación cuidadosa para evitar tiempos de inactividad, sobrecostes y problemas de compatibilidad. Estos son los aspectos más importantes que hay que tener en cuenta antes de poner en marcha el proyecto:

1. Gestión del tiempo de inactividad

La mayoría de las adaptaciones pueden realizarse sin necesidad de cerrar toda la instalación, si se planifica adecuadamente. Utilice un enfoque por fases: empiece por los bastidores no críticos, pruebe el sistema de refrigeración líquida y, a continuación, pase a las cargas de trabajo críticas. Los sistemas híbridos son especialmente útiles en este caso porque le permiten mantener la refrigeración por aire en funcionamiento mientras adapta los racks uno a uno, garantizando una interrupción mínima de sus operaciones.

2. Selección del refrigerante

Elija un refrigerante que se adapte a su método de retroadaptación y a sus requisitos de seguridad:

• Refrigerantes a base de agua: Rentables para sistemas de placa fría, pero necesitarán inhibidores de corrosión y detección de fugas para cumplir las normas de calidad del agua GB/T 29044.
• Fluidos dieléctricos: No son conductores, lo que los hace ideales para la refrigeración por inmersión, pero son más caros y necesitan sustituciones periódicas.

3. Cumplimiento y seguridad

La conversión a un centro de datos refrigerado por líquido debe seguir los códigos de construcción locales y las normas del sector, incluidas las directrices GB 50174-2017, GB 50016 y ASHRAE para sistemas de refrigeración líquida. Entre las principales medidas de seguridad se incluyen sistemas de detección de fugas, aislamiento adecuado para evitar la condensación y sistemas de extinción de incendios que funcionen con su tipo de refrigerante.

4. Mantenimiento y formación del personal

Los sistemas de refrigeración líquida requieren un mantenimiento diferente al de la refrigeración por aire: su equipo necesitará formación para controlar los niveles de refrigerante, comprobar si hay fugas y mantener las CDU y los intercambiadores de calor. Los datos del sector demuestran que la falta de formación del personal es una de las principales causas de fallos en la retroadaptación, por lo que invertir en formación merece la pena para mantener el buen funcionamiento del sistema.

Retos potenciales y cómo mitigarlos

La reconversión a un centro de datos refrigerado por líquido no está exenta de obstáculos, pero la mayoría pueden evitarse con una planificación adecuada. Estos son los problemas más comunes y cómo solucionarlos para una transición sin problemas:

1. Cuestiones de compatibilidad

Desafío: Interfaces desajustadas entre los componentes de refrigeración líquida y los servidores existentes, lo que puede retrasar su modernización. Solución: Realice una auditoría completa del hardware antes de empezar, trabaje con proveedores que ofrezcan pruebas de compatibilidad y dé prioridad a los componentes estandarizados (como recomiendan las nuevas directrices del sector) para garantizar que los componentes funcionen juntos a la perfección.

2. Riesgos de fuga

Desafío: Las fugas de líquidos pueden dañar los equipos informáticos y provocar tiempos de inactividad. Solución: Instale sistemas de detección de fugas de varios niveles (nivel de servidor, nivel de bastidor y nivel de instalación), utilice tuberías y accesorios de alta calidad y forme a su personal para que responda rápidamente si se produce una fuga, algo fundamental para proteger sus instalaciones.

3. Sobrecostes

Reto: Las actualizaciones estructurales o sustituciones de hardware inesperadas pueden disparar los costes. Solución: Haga una evaluación detallada del emplazamiento por adelantado, reserve un fondo para imprevistos (10-15% del coste total del proyecto) y aplique un enfoque por fases para distribuir los costes a lo largo del tiempo, lo que le ayudará a no salirse del presupuesto.

Conclusiones: ¿Debería modernizar su centro de datos refrigerado por aire?

La reconversión de un centro de datos refrigerado por aire existente a un centro de datos refrigerado por líquido no solo es factible, sino que suele ser una inversión inteligente, especialmente si tiene que hacer frente a cargas térmicas crecientes, costes energéticos elevados o planes para escalar cargas de trabajo como IA o HPC. La clave está en elegir el método de retroadaptación adecuado (híbrido, placa fría o inmersión) en función de sus necesidades de densidad, presupuesto e infraestructura existente para construir un sistema que cumpla sus objetivos empresariales.

Próximos pasos para su proyecto de retroadaptación：

• Programe una evaluación de viabilidad gratuita con un proveedor de refrigeración líquida para ver si sus instalaciones son adecuadas para la conversión.
• Audite su hardware actual para identificar problemas de compatibilidad y las sustituciones que necesitará.
• Elabore un plan de modernización por fases con plazos claros, un presupuesto y estrategias para minimizar el tiempo de inactividad.
• Forme a su equipo en los protocolos de mantenimiento y seguridad de la refrigeración líquida para que su sistema funcione sin problemas.