El planeta
Tierra, nuestro hogar, ha alcanzado niveles de contaminación nunca antes
registrados. La ingeniería mecánica, una de las ramas más amplias de la
aplicación científica, está al tanto de desarrollar soluciones para que cada
día se consiga un medio ambiente mucho más verde, es decir, con bajos niveles de contaminación.
El gran
avance tecnológico ha hecho que varios dispositivos en las casas, edificios,
industrias, y otros lugares concurridos cuenten con procesadores y demás
componentes electrónicos. Como es el caso de los
computadores de sobremesa, se han vuelto tan indispensables para la vida del
ser humano, que prácticamente se utilizan para todo. Tienen importancia en el
ámbito profesional como: desarrollos de ingeniería, monitorear el clima,
simulaciones, almacenamiento de datos, transacciones, tanto como en el ámbito
de entretenimiento: videojuegos, edición de vídeo, edición de música, entre
otros. Es por ello que la tecnología conforme avanza el tiempo busca lanzar al
mercado procesadores que traten los datos de forma más rápida y a la vez sean
energéticamente más eficientes.
En los
últimos años han aumentado notablemente el acceso a internet desde el hogar,
algo que no era habitual hace 6 años, también el almacenamiento de datos en la
nube a tenido un gran impacto en facilitar la vida de las personas, pues sus
archivos estarán siempre disponibles en cualquier punto de acceso a internet.
Se sabe que el consumo eléctrico de los centros de datos está entre un 1,1 y un 1,5% del
consumo total de electricidad a nivel global, además gran parte de ese consumo se aplica solamente para hacer funcionar los enfriadores y ventiladores para refrigerar el hardware informático.
Pero estos
componentes electrónicos deben disipar el calor producido por el trabajo que
hacen.
Los métodos tradicionales más empleados para enfriar datos son torres de
enfriamiento, radiadores y enfriamiento en seco, serpentines de aletas
compactas y de tubos, intercambiadores de calor de placas con empaquetaduras,
intercambiadores de calor de placas soldadas y condensadores.
Existen
diversas técnicas para cuando se utiliza el aire frío para enfriar los
centros de datos, estas son: generar una buena distribución de pasillos fríos y
pasillos calientes, evitar mezclas de aire, dirigir el aire frío a lo que es
importante enfriar, preparar la solución de enfriamiento de acuerdo con la
densidad real que manejan los gabinetes.
El
ingeniero Llavot indica que, los tipos para enfriamientos de datos son: enfriamiento
enfocado en cuartos, encaminado a filas y dirigido a gabinetes o racks.
Room o cuarto: se
emplea este tipo cuando se debe distribuir aire cuando la densidad de carga
térmica por tipo de gabinete es baja (3 kW por gabinete). In-row: este tipo se
enfoca en filas, es empleado cuando se tiene una densidad media o alta en los
gabinetes (entre 5 y 10 kW). Rack: enfocado para gabinetes, se usa para un
centro de datos de baja densidad con un grupo de gabinetes de muy alta densidad
(arriba de 10 kW).
Las
soluciones de climatizar un centro de datos cada vez apuntan a que se empleen
otras alternativas, en una instalación que admite centro de datos, “en
promedio, casi el 45 por ciento de la energía eléctrica es consumida por
equipos de aire acondicionado, el resto por los equipos de cómputo, los
sensores y cámaras de seguridad, así como por las consolas de monitoreo y demás
aparatos que conforman la infraestructura del centro de datos.”
Se dice que
la temperatura óptima para que los centros de datos funcionen sin problemas
está en un rango de 18 a 27 grados centígrados, eso de acuerdo con la norma
ICREA-STD-131-2017.
Pero, ¿por
qué es importante que los centros de datos se encuentren a temperaturas optimas
para su funcionamiento? La respuesta es sencilla, pues los centros de datos
al estar compuestos mayoritariamente por tarjetas electrónicas, pueden sufrir
de la estática eléctrica, de condensación, o la ionización, esto los puede llevar
al sobrecalentamiento, y para no comprometer su funcionamiento recurren a un
apagado de protección. No se debe descartar la posibilidad de que se origine un
corto circuito y un eventual incendio producido por ello.
Para todas
aquellas personas que están en constante trabajo a través de internet, sería un
disgusto que en plena jornada suceda una interrupción de descarga de datos,
ralentizando su desempeño en una empresa o fábrica.
Actualmente,
la empresa 3M ha trabajado en desarrollar un fluido no conductivo para poder
solventar los problemas ambientales producidos por el alto consumo energético
para enfriar centros de datos. El método se llama enfriamiento por inmersión,
para esto se emplea el fluido denominado Novec.
La refrigeración
líquida por inmersión consiste en sumergir el hardware informático en un líquido
no conductivo, como es el caso de Novec, entonces los componentes como el
procesador, cuando empiece a calentarse, hará que el líquido empiece a alcanzar
su punto de ebullición, seguidamente el líquido pasará a estado gaseoso y
subirá a la superficie en el cual un pequeño condensador enfriará el vapor, dicho vapor se
hará líquido nuevamente, entonces volverá a caer en el recipiente. Por lo que
no se necesita ninguna bomba o tubo que transporte líquido, que son componentes
de la refrigeración líquida tradicional.
El usar
este método de refrigeración para los centros de datos, proporciona las
ventajas de:
- Reducir el consumo de energía de los centros de datos, lo que haría que las empresas sean más amigables con el medio ambiente.
- Al no contar con demasiadas piezas móviles, el mantenimiento de los centros de datos será menos trabajoso y más rápido, a su vez que no se utilizarán muchas piezas.
- Aumenta la densidad del equipo, puesto que el líquido es más eficiente en la eliminación de calor.
- Permite utilizar procesadores más potentes al mantener las temperaturas por debajo del límite térmico.
- Una ventaja muy considerable de este método de enfriamiento es que los componentes electrónicos al ser retirados del líquido, estarán limpios y secos. Además se impide que el polvo se acumule en las tarjetas electrónicas, mejorando el desempeño de las mismas.
- Para los operarios que están en constante monitoreo del enfriamiento de los centros de datos, será molesto el ruido que generan las ventiladores que redirigen el aire caliente y frío dentro de las salas que contienen los centros de datos, por ello el enfriamiento por inmersión es mucho más silencioso que los enfriamientos convencionales que se emplean actualmente.
La
ingeniería mecánica tiene una misión importante en el ámbito de mejorar los
sistemas de refrigeración de las aplicaciones que más emplea la humanidad para
hacer más simple la vida. El objetivo es ese, pero no se debe dejar de lado que
el medioambiente sufre con el consumo desmedido de energía, por ello el estudio
de la dinámica de fluidos y transferencia de calor desde un punto de vista
físico e ingenieril, propios de la ingeniería mecánica como el fluido-
estructura. Son indispensables para reducir el impacto ambiental que generamos
en el planeta.
