Desmitificando la computación de alta densidad

La computación de alta densidad concentra una mayor capacidad de procesamiento en un menor número de racks, lo que incrementa las exigencias sobre las infraestructuras que proporcionan suministro eléctrico, refrigeración y soporte a estos equipos.

Deerns aporta su experiencia internacional en proyectos y su conocimiento en ingeniería multidisciplinar, trabajando en estrecha colaboración con sus clientes. Integramos las decisiones relacionadas con la refrigeración, el suministro eléctrico, el espacio físico, el rendimiento ambiental y las necesidades operativas, haciendo visibles las implicaciones de cada elección. A partir de estimaciones realistas de capacidad y una estrategia de adaptación viable, ayudamos a nuestros clientes a invertir con confianza en infraestructuras capaces de responder a las cargas de trabajo actuales y preparadas para afrontar futuras necesidades de crecimiento.

De la densidad de los racks al diseño de las instalaciones

En Deerns, observamos con frecuencia que los proyectos parten de un objetivo de densidad por rack sin haber determinado previamente qué capacidad pueden soportar realmente los emplazamientos y las infraestructuras disponibles. Una sala de servidores más pequeña no implica necesariamente unas instalaciones de menor tamaño, ya que puede seguir requiriendo importantes equipos auxiliares exteriores, una elevada potencia de suministro eléctrico y una cuidadosa coordinación de las instalaciones técnicas.

Por tanto, para los propietarios e inversores de centros de datos, el punto de partida debe ser el conjunto de la instalación. Las tecnologías de refrigeración pueden permitir mayores densidades por rack, pero su valor depende de cómo se integren con la infraestructura eléctrica, las limitaciones del emplazamiento y la estrategia operativa global. La cuestión no es únicamente cuánta capacidad de procesamiento puede concentrarse en un rack, sino si el conjunto de la instalación puede soportarla de forma fiable y eficiente.

Entender las opciones de refrigeración

La refrigeración líquida permite disipar el calor cerca de su fuente de generación, facilitando la gestión de cargas térmicas de los procesadores que resultan difíciles de controlar únicamente mediante refrigeración por aire.

Hay dos soluciones que merecen especial atención:

• Refrigeración directa al chip (Direct-to-Chip): hace circular un líquido refrigerante a través de placas frías en contacto con los procesadores, transfiriendo el calor sin que el líquido entre en contacto directo con los componentes electrónicos.
• Refrigeración por inmersión (Immersion Cooling): sumerge los equipos IT compatibles en un fluido dieléctrico, es decir, no conductor de la electricidad. Esta tecnología implica requisitos específicos en cuanto a la selección de equipos y los procedimientos de mantenimiento.

La solución más adecuada depende de los equipos, la aplicación y la ubicación. En nuestros proyectos de centros de datos de alta densidad en Brasil, la refrigeración directa al chip es actualmente la solución predominante, debido principalmente a su compatibilidad con los equipos de los fabricantes y a los requisitos operativos. La refrigeración por inmersión sigue siendo una alternativa viable en aquellos casos en los que la aplicación y el modelo de mantenimiento lo permiten.

La refrigeración líquida no elimina necesariamente la necesidad de utilizar sistemas de refrigeración por aire. Otros componentes de los servidores y los racks de red pueden seguir dependiendo de la refrigeración por aire, según la configuración de los equipos. Por tanto, el diseño debe tener en cuenta la combinación real de cargas térmicas de la instalación. En muchos casos, una estrategia de refrigeración híbrida resulta la solución más práctica para gestionar diferentes cargas térmicas dentro de un mismo centro de datos.

Planificación integral del emplazamiento

Concentrar una mayor carga eléctrica en una sala de servidores incrementa las necesidades de infraestructura para dar servicio a ese espacio. Los generadores, las subestaciones, los sistemas de distribución eléctrica y los equipos de disipación de calor requieren espacio suficiente, al igual que las zonas de acceso para mantenimiento. Por tanto, un edificio compacto no implica necesariamente un emplazamiento de dimensiones reducidas.

Nuestra experiencia en Brasil pone de manifiesto la importancia de tener en cuenta las limitaciones locales. La disponibilidad de equipos puede determinar el número de generadores y sistemas eléctricos asociados necesarios. Además, el emplazamiento elegido debe disponer tanto de suministro eléctrico como de conectividad de fibra óptica. La disponibilidad de energía en una región, por sí sola, no garantiza la viabilidad de un proyecto.

Antes de definir la capacidad de la instalación, es fundamental evaluar tres factores clave:

• La capacidad de suministro eléctrico disponible y los plazos en los que podrá garantizarse.
• El espacio disponible en la parcela para ubicar los equipos e instalaciones auxiliares y garantizar los accesos necesarios para su mantenimiento.
• Las condiciones climáticas locales, la disponibilidad de recursos hídricos y la conectividad, para determinar si son adecuadas para las operaciones previstas.

Diseñar para una distribución realista de los racks

La densidad máxima por rack y la densidad media de un centro de datos no son equivalentes. Un clúster de inteligencia artificial incluye equipos de procesamiento, redes, conexiones y espacios necesarios para el mantenimiento. Por tanto, aplicar la potencia máxima prevista para cada rack a todas las posiciones puede llevar a sobreestimar la demanda eléctrica real de la instalación y su capacidad de procesamiento utilizable.

Los diseños híbridos permiten combinar de forma planificada equipos refrigerados por líquido y por aire, pero esta distribución debe ajustarse a las cargas de trabajo previstas y a la estrategia de implementación. La flexibilidad debe diseñarse teniendo en cuenta escenarios concretos, en lugar de prever una capacidad futura ilimitada, dimensionando las infraestructuras eléctricas y de refrigeración en función de una evolución realista de la demanda.

La resiliencia también debe adaptarse al modelo operativo de cada instalación. Un centro de datos de colocation que presta servicio a múltiples clientes puede tener requisitos de redundancia diferentes a los de una instalación operada por su propietario, que dispone de capacidad adicional en otros emplazamientos. El diseño para condiciones de temperatura exterior extremas introduce otro factor importante: una mayor capacidad de refrigeración puede incrementar la demanda eléctrica y el tamaño de los equipos, con el consiguiente impacto en los costes.

Evaluar el impacto ambiental

Las decisiones sobre los sistemas de refrigeración están directamente relacionadas con el consumo eléctrico, el uso de agua y las emisiones de carbono. Reducir el consumo de agua en los sistemas de refrigeración evaporativa puede incrementar la demanda eléctrica, mientras que utilizar agua para refrigerar puede reducirla en determinadas condiciones. Por tanto, el impacto ambiental dependerá de la disponibilidad local de recursos hídricos, las condiciones climáticas y el suministro eléctrico.

Tres indicadores complementarios permiten realizar una evaluación conjunta teniendo en cuenta las variaciones estacionales:

• Eficiencia en el uso de la energía (PUE, Power Usage Effectiveness): relación entre el consumo energético total del centro de datos y el consumo energético de los equipos IT.
• Eficiencia en el uso del agua (WUE, Water Usage Effectiveness): relación entre el consumo anual de agua de la instalación y el consumo energético de los equipos IT.
• Eficiencia en el uso del carbono (CUE, Carbon Usage Effectiveness): relación entre las emisiones de carbono derivadas de la operación del centro de datos y el consumo energético de los equipos IT.

Una comunicación clara y transparente con las comunidades del entorno debe incluir tanto el consumo total de recursos como los picos de demanda, para ayudar a establecer expectativas realistas sobre las necesidades de la instalación a nivel local. Aunque los indicadores de eficiencia son fundamentales para evaluar el rendimiento, conocer la demanda total en términos absolutos permite obtener una visión más completa del impacto de la instalación sobre las infraestructuras y los recursos locales.

Convertir los objetivos en instalaciones viables

El reto de la ingeniería consiste en determinar cuánta capacidad de procesamiento útil puede soportar un emplazamiento de forma fiable, responsable y ajustada al presupuesto de inversión del cliente. Analizar las limitaciones desde las primeras fases del proyecto permite tomar decisiones mejor fundamentadas, antes de que resulte difícil modificar la elección del terreno, los equipos o la distribución de los espacios.

Deerns aporta una visión integral del proyecto, coordinando los requisitos de suministro eléctrico, refrigeración, emplazamiento, ingeniería y operación para transformar los objetivos de computación de alta densidad en centros de datos resilientes, eficientes y técnicamente viables.