El uso de refrigeración líquida para mitigar el calor generado por la electrónica, se puede encontrar en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo computadoras de juegos, supercomputadoras y equipos médicos. Sin embargo, la mayor aceptación de la tecnología se encuentra en la industria de los centros de datos de hoy en día, donde los fabricantes de servidores recurren a la refrigeración líquida para una gestión térmica eficaz y rentable. Aquí, en particular, los acoplamientos de desconexión rápida están desempeñando un papel integral en el rendimiento del sistema de refrigeración y la fiabilidad.

Implementar un sistema de enfriamiento eficiente y seguro para eliminar los residuos, el calor es una preocupación cada vez mayor para los centros de datos. El consumo de energía de los servidores ha aumentado drásticamente en la última década a medida que las densidades de potencia de los bastidores de servidores han aumentado. Mientras que los bastidores de servidor de hace una década consumian 250 W a 1,5 kW cada uno, los bastidores de corriente eléctrica actuales consumen alrededor de 10 kW. Las proyecciones para la próxima década ponen el consumo de energía en 50 kW. Además, se estima que, para 2020, la industria de centros de datos generará tanto CO2 como la industria de aerolíneas.

Tradicionalmente, los centros de datos se han basado en el aire para el enfriamiento. Sin embargo, forzar el aire frío a través de bastidores de servidores es un metodo costoso para eliminar el calor. El sesenta por ciento del aire refrigerado se pierde como by-pass y mezcla de aire, y los costes de enfriamiento pueden superar los costes de funcionamiento de los servidores. A medida que los servidores de computadoras funcionan más rápido y las densidades de rack del centro de datos aumentan, se está haciendo practicamente imposible esperar que el aire en movimiento proporcione suficiente enfriamiento.

El agua, por otra parte, es 3500 veces más eficaz que el aire2 en volumen para almacenar y transferir calor. De hecho, el 41 por ciento de los encuestados en una encuesta reciente en toda la industria esperan que una combinación de aire y líquido sea el principal método de enfriamiento del centro de datos3. El enfriamiento mediante líquidos representa la mejor alternativa para aumentar la eficiencia de enfriamiento y reducir los costos de aire acondicionado.

El uso de líquidos para enfriar computadoras se remonta a mediados de los años 60 cuando IBM implementó refrigeración líquida para su mainframe 704. Casi 50 años más tarde, IBM recientemente empleó refrigeración líquida a nivel de procesador para un superordenador ubicado en una universidad suiza, donde se hace circular agua para enfriar los procesadores y luego se bombea al sistema de calefacción bajo el suelo donde el calor residual puede ser usado para construir calor. En comparación con los servidores refrigerados por aire, IBM estima que el sistema refrigerado por líquido utiliza un 40 por ciento menos de energía y el uso adicional del calor residual reduce la huella de carbono en un 85 por ciento estimado.4

El papel de los acoplamientos de desconexión rápida en la refrigeración líquida: Cinco atributos que contribuyen a la confiabilidad del conector

By David Vranish

Applications EngineerColder Products Company

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UN COMPONENTE CRÍTICO PARA LA FIABILIDAD DE LA REFRIGERACION LÍQUIDAUno de los componentes críticos de los sistemas de refrigeración por líquido es el acoplamiento de desconexión rápida. Estos acoplamientos se usan para unir tubos flexibles que llevan líquido refrigerante a servidores individuales y colectores centrales en el rack de servidores conectados a intercambiadores de calor centrales (ver Figura 2). La contribución crítica de los acoplamientos de desconexión rápida se hace más evidente cuando se considera que estos acoplamientos necesitan permanecer conectados de forma fiable durante largos períodos de tiempo, pero luego desconectarse fácilmente sin fallo de la válvula. Además, cuando los servidores necesitan ser reparados o cambiados, los acoplamientos deben desconectarse fácilmente sin gotear o derramar líquido refrigerante en las electrónicas sensibles.

La principal preocupación de los diseñadores de servidores y los operadores de centros de datos es la fiabilidad del sistema. Según el Ponemon Institute, el coste promedio para cualquier tipo de interrupción del centro de datos es más de 690,000$ 5. Uno de los métodos básicos para lograr una alta confiabilidad es a través de componentes redundantes que se hacen cargo si fallan los componentes primarios. En los sistemas de refrigeración por líquido, a menudo se emplean bombas redundantes para evitar la pérdida de circulación. Sin embargo, los acoplamientos de desconexión rápida individuales en el sistema de refrigeración representan un solo punto de fallo. Un conector defectuoso no tiene respaldo, por lo que una fuga podría provocar el fallo de todo el

servidor del rack. Esto pone un enfoque crítico en el diseño, construcción y calidad del acoplamiento de desconexión rápida.

Al seleccionar acoplamientos de desconexión rápida para el enfriamiento líquido de servidores y otros ordenadores de gama alta, es importante buscar los siguientes cinco atributos para garantizar la confiabilidad.

1. Diseño y construcción robustaLos acoplamientos de desconexión rápida del sistema de refrigeración líquida, deben ser duraderos y robustos. También necesitan ser diseñados para aplicaciones de baja presión y capaces de soportar largos períodos de conexión, antes de ser desconectados. Los acoplamientos también deben estar diseñados para una baja caída de presión, con el fin de minimizar la restricción de flujo y la carga sobre las bombas del sistema de enfriamiento.

Algunos sistemas de refrigeración por líquido emplean acoplamientos desarrollados para la industria hidráulica, debido a su mayor durabilidad percibida. Sin embargo, los sellos y las válvulas internas de estos acoplamientos no estaban diseñados para aplicaciones de baja presión y donde se requiere que los acoplamientos estén conectados durante meses o años a la vez. Cuando seleccioneacoplamientos de desconexión rápida para sistemas de refrigeración de líquidos, busque acoplamientos diseñados específicamente para aplicaciones de baja presión y con una construcción robusta.

REFRIGERACIÓN POR AIRE

LIREFRIGERACION LÍQUIDA

Figura 1: Ventajas de la refrigeración líquida

Figura 2: Desconexiones rápidas para la refrigeración del servidor

Los líquidos son 3,500-4,000 veces más eficiente en la transferencia de calor

El ahorro de costes de la empresa puede resultar por el uso de un enfriamiento más eficiente

El uso de energía requerido para el enfriamiento se reduce

La huella de carbono se reduce un 85 por ciento a través de una reducción del calor residual

El ruido se reduce debido a las velocidades de ventilador más lentas requeridas para refrigerar

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2. Capacidad “Dry disconnect”

Los técnicos deben ser capaces de desconectar fácilmente los bucles de refrigeración de los servidores sin riesgo de que el agua u otro líquido refrigerante se filtre en las electrónicas sensibles.

Los acoplamientos de desconexión rápida ANTIGOTEOS pueden incluir dos estilos de válvulas internas que cierran automáticamente el flujo de líquido cuando los acoplamientos están desconectados. Un estilo de acoplamiento de doble cierre tiene válvulas de vástago que, en virtud de su diseño, atrapanuna pequeña cantidad de líquido dentro del cuerpo de acoplamiento. Este líquido puede gotear cuando el acoplamiento está desconectado. Si bien la fuga no es una gran cantidad, probablemente sólo una o dos gotas, podría ser suficiente para aumentar la seguridad o la confiabilidad de la electrónica.

Por el contrario, los auténticos acoplamientos de desconexión en seco cuentan con válvulas de cara rasante que no permiten más que un revestimiento de líquido refrigerante en las superficies de la válvula. Esto elimina virtualmente la posibilidad de gotear sobre componentes vitales. Busque acoplamientos que cuenten con enchufes internos de precisión, idealmente, acoplamientos diseñados especıficamente para aplicaciones de refrigeración de lıquido.

3. Facil de usarEs importante poder desconectar fácilmente los bucles de refrigeración de los servidores sin derrames. Si esto es un acoplamiento de tipo "push-to-connect" o "twist-lock", las válvulas necesitan cerrarse de forma fiable cuando están desconectadas, incluso después de haber sido conectadas por meses o años. Otro aspecto de la facilidad de uso es la disponibilidad de acoplamientos codificados por colores, que ayudan a asegurar las conexiones de caliente a caliente y fría a fría. Cuando un sistema de enfriamiento está equipado con acoplamientos de desconexión rápida diseñados adecuadamente, simplifica el mantenimiento y la facilidad de servicio.

Los técnicos acostumbrados a conectar y desconectar las conexiones Ethernet y los cables de alimentación, tendrán poco problema con los acoplamientos de desconexión rápida diseñados intuitivamente.

4. Sellos resistentesLos acoplamientos utilizados en aplicaciones de refrigeración líquida permanecen en un estado conectado durante períodos prolongados. Después de la desconexión y la reconexión, que necesitan para funcionar perfectamente por lo que no hay goteos o fugas de refrigerante. Los sellos que no están bien formulados o diseñados pueden formar un "conjunto" que provoca fugas en la desconexión. Los sellos también deben ser compatibles con el líquido de enfriamiento para evitar hinchamiento, encogimiento, desprendimiento u otras distorsiones de sellado. En algunos casos, los acoplamientos pueden presentar sellos dobles para mejorar las capacidades de sellado en la búsqueda de una mayor fiabilidad. Sin embargo, las juntas dobles pueden introducir una mayor fricción en el sistema y en realidad pueden reducir la fiabilidad si no se diseñan correctamente.

5. Compatibilidad materiales

La mayoría de plásticos y metales son compatibles con líquidos refrigerantes tales como mezclas de agua-glicol. Sin embargo, si su sistema de enfriamiento utiliza un líquido de refrigeración patentado, asegúrese de determinar si el refrigerante es compatible con carcasas de acoplamiento, juntas, válvulas y tuberías. Tenga especial cuidado al seleccionar acoplamientos metálicos para el sistema de enfriamiento que puedan entrar en contacto con un chasis del servidor, ya que los metales disímiles pueden crear electrólisis y corrosión donde se tocan. Los acoplamientos desarrollados a partir de acoplamientos hidráulicos de bola y manguito de metal no están diseñados para usarse en aplicaciones de enfriamiento, por lo que la compatibilidad de materiales debe ser cuidadosamente revisada. Los problemas de compatibilidad pueden evitarse utilizando acoplamientos metálicos diseñados específicamente para enfriar líquidos.

CPC ha diseñado una nueva seriede acoplamientos de desconexión rápida ultra-fiables y sin goteos, específicamentepara el enfriamiento líquido de la electrónica.Los conectores de la serie LQ son los primeros de su clase, incorporando una tecnología patentada de válvulas de cara rasante, que permite que los acoplamientos se conecten durante largos períodos y luego se desconecten fácilmente, sin gotear el fluido refrigerante en componentes electrónicos sensibles. Los acoplamientos están diseñados para soportar el uso repetido a largo plazo y cuentan con anillos con códigos de colores para asegurar conexiones precisas en frío y en el lado de retorno. Múltiples opciones de materiales, configuraciónes, medidas, además de soluciones personalizadas están disponibles para satisfacer cualquier aplicación de refrigeración líquida.

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Acerca de CPCLíder en tecnología de conexión, CPC ha suministrado acoplamientos de desconexión rápida para refrigeración líquida desde hace más de 20 años. Las aplicaciones para las conexiones de refrigeración líquida de CPC incluyen PCs, superordenadores, centros de datos, enfriadores, equipos médicos y muchos otros que requieren calidad y rendimiento para soluciones críticas de manejo de fluidos. Nuestros acoplamientos de desconexión rápida sin goteo cuentan con válvulas de cierre automáticas sin derrames y terminaciones integrales para seguridad, facilidad de uso y confiabilidad. CPC ofrece múltiples opciones para materiales, con fi guraciones, tamaños y válvulas y soluciones personalizadas para satisfacer necesidades únicas.

Gestión inteligente de fluidos, para avanzar más rápido.

CONCLUSION

El enfriamiento líquido de computadoras y servidores es el método más eficaz y rentable de disipar el calor generado por la electrónica más rápida y de mayor densidad de hoy en día. Al proporcionar refrigeración en la fuente del calor, las demandas de aire acondicionado pueden reducirse junto con los costes asociados y el impacto del carbono.

Con los diseños de sistemas de enfriamiento aún en evolución, es importante comprender el papel que desempeñan los acoplamientos de desconexión rápida en estos sistemas y cómo contribuyen a la confiabilidad del sistema. Evaluar acoplamientos basados en su robustez, válvulas, sellos y compatibilidad de materiales, puede ayudar a asegurar un rendimiento a largo plazo. Para hacer la mejor elección para su aplicación, trabaje con un proveedor de acoplamientos que entienda las demandas de refrigeración líquida y pueda ofrecer una amplia selección de acoplamientos, incluyendo acoplamientos de enfriamiento, diseñados específicamente y capacidades de diseño personalizado.

Referencias:

1. Data Center Journal, “The Green DataCenter Opportunity,” (February 2012).

2. Offi ce of Energy Effi ciency & RenewableEnergy, “Quick Start Guide to IncreaseData Center Effi ciency,” (2008).

3. “Data Center 2025: Exploring thePossibilities,” (February 2014).

4. CNET, “IBM Liquid-Cooled Super-computer Heats Building,” (May 2010).

5. Mission Critical, “Power andManagement Best Practices forEnterprise Data Center Design,”(March/April 2014), pp. 32-38.

Los acoplamientos fiables de desconexión rápida desempeñan un papel importante en los sistemas de refrigeración líquida que mitigan la generación de calor en la fuente.

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