En algún lugar ahora mismo, en una sala sin ventanas repleta de gabinetes de servidores que zumban, un edificio respira. El aire frío del exterior ingresa a través de rejillas de ventilación, pasa por las filas de procesadores calientes y sale más caliente en el otro extremo. Sin enfriadores, sin refrigerante, apenas electricidad extra. Se trata del truco más económico y ecológico del manual de los centros de datos, y tiene un nombre: enfriamiento directo sin aire.
El problema es que sólo funciona cuando el aire exterior es lo suficientemente fresco y seco. Y ese, cada vez más, es el problema.
Un equipo dirigido por Christina Karamperidou, científica atmosférica de la Universidad de Hawai’i en Manoa, acaba de calcular con qué frecuencia el clima realmente coopera, tanto ahora como en las próximas décadas. En Scientific Reports, combinaron registros meteorológicos horarios de alta resolución con proyecciones de modelos climáticos y un mapa global de dónde se encuentran físicamente los centros de datos. Luego hicieron una pregunta engañosamente simple: ¿cuántas horas al año hace demasiado calor y demasiada humedad para dejar que el aire exterior enfríe? Resulta que la respuesta ha estado avanzando en la dirección equivocada durante un tiempo.
“Descubrimos que los períodos de tiempo en los que la temperatura y la humedad superan los umbrales operativos recomendados para el enfriamiento directo sin aire son cada vez más frecuentes y duran más en muchas regiones”, dice Karamperidou. “Esto reducirá la disponibilidad de refrigeración sin aire para un número creciente de centros de datos en todo el mundo”.
Cuando el aire exterior deja de ayudar
En los últimos 45 años, descubrieron los investigadores, el número de horas marcadas por las condiciones pegajosas y sofocantes que obstaculizan el enfriamiento del aire ha aumentado drásticamente. No en todas partes por igual, eso sí. Lo peor se concentra en los trópicos y, más cerca de casa para muchos operadores estadounidenses, en el sureste de Estados Unidos, ese cinturón húmedo donde el aire ya se siente como una franela cálida durante gran parte del verano. Una mirada sitio por sitio encontró que la proporción de centros de datos que siguen estas condiciones limitantes durante al menos una cuarta parte del año está aumentando.
La humedad es la parte astuta de la ecuación. Tendemos a obsesionarnos con la temperatura, pero una sala de servidores no solo quiere aire frío, quiere aire que aún pueda absorber calor, y el aire bochornoso es una basura. Si se aumenta demasiado la humedad, los operadores corren el riesgo de que se produzca condensación en los mismos componentes electrónicos que están tratando de proteger, que es más o menos lo último que se desea con unos cientos de millones de dólares en hardware. Así que el umbral que importa es realmente conjunto: temperatura y humedad juntas, y el clima está empujando a ambas.
Son los peores días los que mantienen despiertos a los ingenieros
Aquí está el detalle que le pareció más revelador al equipo. Los mayores cambios a menudo no aparecían en absoluto en los promedios. En varias regiones, las peores condiciones del día, los raros tramos brutales, se están intensificando más rápido que las condiciones típicas. En otras palabras, el estrés se está concentrando en menos eventos pero más desagradables.
Esa distinción no es académica. “Desde una perspectiva operativa, esas peores condiciones a menudo impulsan la planificación de contingencias, anulaciones de sistemas, requisitos de redundancia y decisiones de confiabilidad”, explica Karamperidou. Una instalación podría pasar un año promedio sin problemas y aun así quedar atrapada por los tres o cuatro días en que todo se hornea a la vez. Ella sugiere que los planificadores tal vez necesiten tener en cuenta no sólo las condiciones promedio sino también cómo están cambiando los días más estresantes.
Y el momento no podría ser más incómodo. El auge de la inteligencia artificial está generando nuevos centros de datos a un ritmo vertiginoso, cada uno de ellos glotón de energía, justo cuando el clima está cerrando una de las formas más eficientes de evitar que se sobrecalienten. Cuando el enfriamiento gratuito falla, la alternativa es la refrigeración mecánica, que quema más electricidad, o los sistemas evaporativos, que devoran agua. Cada megavatio de IA que agregamos presiona más esa compensación. “Nuestro estudio examinó una cuestión que se sitúa en la intersección del clima, la informática, la energía y los recursos hídricos”, dice Karamperidou, y en ese marco se puede escuchar lo enredado que se ha vuelto el nudo.
Nada de esto significa que los bulliciosos salones estén a punto de quedarse en silencio. Los ingenieros son un grupo ingenioso, y la respuesta probablemente será una combinación de emplazamientos más inteligentes (construcción donde el aire se mantenga cooperativo), hardware mejor tolerante al calor y métodos de refrigeración que no dependan ni del aire frío barato ni del agua dulce escasa. El objetivo del estudio es menos fatalista que orientador: señala dónde se está apretando la presión, para que la industria pueda planificar en torno a ello en lugar de verse sorprendida. Karamperidou espera que el trabajo ayude a identificar dónde los nuevos enfoques podrían facilitar las compensaciones entre confiabilidad, uso de energía y agua. Lo cual, dado que gran parte de la vida moderna pasa ahora por estos edificios, es un nudo que vale la pena desenredar más temprano que tarde.
DOI / Fuente: Limitaciones del enfriamiento sin aire en centros de datos bajo el aumento del calor y la humedad, informes científicos
Preguntas frecuentes
¿Qué es el enfriamiento gratuito por aire directo y por qué les encanta a los centros de datos?
Es un método que aspira aire fresco del exterior directamente a una sala de servidores para eliminar el calor que desprenden los procesadores, omitiendo casi por completo los enfriadores y refrigerantes que consumen mucha energía. Eso la convierte en una de las formas más baratas y con menos emisiones de carbono de evitar que los equipos se sobrecalienten. El inconveniente es que sólo funciona cuando el aire exterior es lo suficientemente frío y seco para absorber el calor.
¿Por qué la humedad es un problema tan grande y no sólo la temperatura?
El aire bochornoso no absorbe bien el calor, por lo que incluso el aire moderadamente cálido y cargado de humedad tiene dificultades para enfriar una sala de servidores abarrotada. Si aumenta demasiado la humedad, también corre el riesgo de que se forme condensación en los componentes electrónicos, lo cual es peligroso cuando se trata de hardware costoso. Es por eso que el umbral operativo combina temperatura y humedad en lugar de tratar ambas por separado.
¿Por qué los peores días importan más que el promedio anual?
El estudio encontró que en varias regiones los días raros y extremos se están intensificando más rápido que las condiciones típicas, concentrando el estrés en menos eventos pero más duros. Esos peores días son exactamente los que los ingenieros planean para los sistemas de redundancia y respaldo. Una instalación puede pasar un año normal y aun así verse atrapada por un puñado de tramos brutales.
Si el enfriamiento gratuito falla con más frecuencia, ¿qué sucederá después?
Los operadores recurren a la refrigeración mecánica, que utiliza considerablemente más electricidad, o a la refrigeración evaporativa, que consume grandes cantidades de agua. Con la IA impulsando un aumento en los nuevos centros de datos, esa compensación entre energía y agua se vuelve más aguda. La respuesta probable es una combinación de ubicaciones más inteligentes, hardware tolerante al calor y refrigeración de próxima generación que no dependa ni del aire frío barato ni del agua dulce escasa.