Refrigeración TI, dando el salto hasta infraestructuras TI profesionalizadas

Los modernos modelos de negocio centrados en los datos provocan que, incluso en las pequeñas empresas, las exigencias impuestas a la infraestructura TI crezcan continuamente. Ante la necesidad de ampliar el equipamiento TI que resulta de ello se plantea rápidamente la cuestión de cómo refrigerar la nueva clase de servidores, porque la refrigeración por aire hasta ahora utilizada ya no resulta suficiente. En este artículo explicamos cómo lograr el acceso a la infraestructura TI profesional con un sistema de refrigeración TI basado en un refrigerante.

Consejos de Rittal para mejorar la climatización de los centros de proceso de datos Refrigeración TI

Así es como las pequeñas empresas consiguen dar el salto hasta infraestructuras TI profesionalizadas Bernd Hanstein, Director del Dpto. Principal Product Management TI de Rittal

Cuando se amplía desde un pequeño entorno TI refrigerado por aire a una infraestructura compuesta por
varios racks TI, a menudo se impone un nuevo sistema de refrigeración. Dependiendo de la infraestructura del edificio y de la utilización prevista, inicialmente se plantea la cuestión de si la refrigeración deberá ser con agua o con un refrigerante.

Refrigeración TI, ¿Es el agua una alternativa?

En principio, la refrigeración con agua también es posible en los entornos TI pequeños. Sin embargo, ésta hace necesario un abastecimiento adecuado con agua, que puede darse en naves de fábrica, pero por regla general no está disponible en un edificio de oficinas. Esto obliga a considerar una enfriadora de agua (tuberías, bomba, refrigerador free cooling, chiller) en las inversiones. Sin embargo, esta mayor inversión queda compensada con unos costes operativos más reducidos,porque durante una buena parte del año se puede refrigerar el agua por medio del aire fresco del exterior. En consecuencia se recomienda realizar un cálculo del coste total (TCO), que además de las inversiones considere también los costes operativos.

El refrigerante apropiado

Mediante la refrigeración DX se puede lograr una climatización de la infraestructura TI con una inversión notablemente más reducida. DX significa Direct Expansion y describe la clásica climatización basada en
un refrigerante por medio de un aparato tipo split y un compresor.

El frío se genera en este caso por medio de un circuito cerrado de refrigerador, compuesto por un evaporador, un compresor, un condensador y una válvula de expansión. El principio es sencillo: a través del evaporador se evapora un refrigerante, que en este proceso absorbe el calor. El compresor aspira el refrigerante y comprime el gas bajo una alta presión. En el condensador se licua nuevamente el refrigerante, lo cual provoca que entregue el calor. El refrigerante se descomprime a través de un estrangulador o de una válvula de expansión y el ciclo puede comenzar nuevamente desde el principio. El principio de funcionamiento de esta máquina frigorífica es el mismo que utilizan las neveras y los arcones congeladores.

Los costes de adquisición de los sistemas de refrigeración basados en refrigerante son generalmente más bajos, porque la instalación de unas tuberías de cobre de menor diámetro resulta más barata de realizar que para las tuberías de agua. Sin embargo, bajo determinadas circunstancias los costes operativos corrientes serán más elevados que los de una refrigeración líquida, porque el sistema necesita continuamente corriente eléctrica para el compresor.

Comprar un sistema de climatización con los ojos bien abiertos

Muchos fabricantes utilizan para la climatización de equipos TI los refrigerantes R-410A o R134a. Dichos refrigerantes poseen una elevada potencia frigorífica volumétrica. Es por ello que se alcanza una elevada potencia frigorífica incluso con compresores pequeños, lo cual hace posible desarrollar refrigeradores muy compactos. Al utilizar refrigerantes, tanto los fabricantes como los clientes han de cumplir la reglamentación sobre refrigerantes, que puede variar de un país europeo a otro. Dicha reglamentación define, entre otros aspectos, qué cantidades de qué refrigerantes y bajo qué condiciones, así como en qué ubicaciones de montaje, se pueden utilizar. Las hojas de datos de seguridad facilitan detalles acerca del tipo y la cantidad de refrigerante que cada fabricante ha de preparar para cada uno de sus productos.
Aparte de esto las empresas han de procurar que los sistemas sean adecuados para las aplicaciones TI. Sólo los aparatos modernos regulan de forma continua la potencia del compresor a partir de la temperatura del aire entrante y trabajan con un compresor regulado mediante un inverter, con ayuda del cual el refrigerador mantiene el aire frío constante a la temperatura del aire entrante del servidor. De esta forma se previene también la inyección de aire excesivamente frío, lo cual podría provocar una condensación. Se recomienda utilizar ventiladores EC con regulación de las r.p.m (motor de c.c. sin escobillas), porque son capaces de controlar el volumen de aire de forma muy adaptada a la demanda. Además, estos ventiladores operan de forma extraordinariamente ahorrativa dentro del rango de potencias bajas.
Quien busca una seguridad contra fallos elevada recurre a soluciones totalmente redundantes: en este caso todos los componentes, tales como el compresor y el intercambiador de calor, incluyendo el suministro eléctrico, están presentes por partida doble.

Hay que tener en cuenta las temperaturas extremas a la hora de seleccionar un sistema hay que considerar la temperatura exterior en la ubicación de montaje. Cuando las temperaturas son extremadamente bajas, como puede ocurrir en el norte y el este de Europa, es necesario un kit invernal para la unidad exterior. Lo mismo es aplicable a las ubicaciones de montaje con temperaturas exteriores muy elevadas, en cuyo caso puede resultar necesario un aparato exterior apropiado. Asimismo hay que tener en cuenta las distancias máximas posibles entre la unidad exterior y la sala de servidores, así como una eventual diferencia de alturas; la cantidad de refrigerante y las prestaciones dependen
de estos factores.

¿Qué categoría de potencia necesitaré?

Otro parámetro importante al elegir es la potencia total a refrigerar en la infraestructura TI. La refrigeración con elLCP DX es apropiada para potencias totales pequeñas hasta medias, de hasta 40 kW, con una distribución
homogénea de las potencias entre los racks TI. A partir de una potencia total de 40 hasta 50 kW es rentable instalar una refrigeración líquida.

¿Qué sistemas hay?

El sistema de climatización más rápido y fácil de implementar es una refrigeración a nivel de rack TI con un refrigerador DX. En este caso se monta un refrigerador contra el lateral del rack TI. Un ejemplo de ello es la solución LCU DX (Liquid Cooling Unit) de Rittal, disponible en variantes de hasta 6,5 kW. En el sistema LCU el aire circula horizontalmente, reforzando la clásica conducción “front to back” del aire a través de los componentes de equipamiento de 19”. El aire frío se insufla aquí delante de los aparatos. El aire calentado por los servidores es aspirado después en la parte dorsal, conducido a través del intercambiador de calor y enfriado así nuevamente. Con este sistema el rack TI ha de estar bien sellado, como ocurre p. ej. con el TS IT de Rittal, porque de lo contrario el frío escapa y el sistema en su conjunto pierde eficiencia. El prerrequisito para la instalación del LCU DX es un rack para servidores de 800mm de anchura.

Otro ejemplo de climatizador para rack es el LCP DX

(Liquid Cooling Package) de Rittal, utilizable con potencias disipadas de 12 kW. El sistema de refrigeración se puede montar en un lateral del rack TI, con lo cual se pueden refrigerar también dos racks con un único refrigerador. LCP DX está disponible también en una variante en la que el aire frío es expulsado hacia delante. Hay empresas que realizan con el mismo, por ejemplo, una solución con un pasillo frío en el que se refrigeran varios racks TI.

Un caso especial: el refrigerador para techo

Los refrigeradores compactos para techo representan un caso especial: tal como ya hace presumir su nombre, se montan sobre el techo de un rack TI. Estas soluciones monolíticas incorporan un intercambiador de calor y un compresor. También en este caso se insufla el aire frío delante del nivel de 19”, donde es aspirado por los componentes de TI. Con los mismos se pueden refrigerar potencias de hasta aprox. 3 kW. Sin embargo, estos aparatos expulsan el aire de salida caliente a la sala técnica, con lo cual aumenta la temperatura ambiente en la misma. Esta solución puede resultar apropiada cuando ya hay instalado un aparato acondicionador. Quien, por ejemplo, necesita una solución de refrigeración rápida en la planta 15 de un edificio y no puede realizar reformas que alteren la estructura del mismo, queda perfectamente atendido con este sistema.
La elección del sistema de climatización se realiza tomando como base la infraestructura existente en el edificio, el uso previsto de la infraestructura TI y un cálculo de la inversión. El mayor factor de inseguridad es aquí: ¿Cómo estimar correctamente la evolución futura del entorno TI propio? Actualmente más de una empresa
opera soluciones de climatización sobredimensionadas, porque en su día se hizo una estimación exagerada de la demanda de TI de la propia empresa, con lo cual se está derrochando dinero constantemente. Quien trabaja con sistemas de climatización modulares a nivel de los racks, conserva también la flexibilidad necesaria a largo plazo para poder responder a los cambios en los requerimientos impuestos a la infraestructura TI.