AestanteríaPuede parecer completo en el diseño CAD, pero puede causar problemas cuando los técnicos comienzan a trabajar en él. Un conducto puede obstruir el flujo de aire. Una puerta trasera puede volverse demasiado pesada para manipularla de forma segura. Las mangueras pueden impedir la desconexión de un servidor. Estos problemas a menudo se incorporan antes de que se diseñe la estructura de chapa, cuando el proyecto comienza con una etiqueta como "enfriamiento por aire" o "enfriamiento por líquido", en lugar de la ruta real de disipación de calor.
Comience definiendo cómo el equipo informático disipa el calor. Luego, verifique qué capacidades tiene el espacio disponible. Solo después, se debe diseñar la disposición del rack alrededor de las interfaces que deben encajar, moverse y seguir siendo funcionales. El tamaño, la estructura, los materiales, las puertas, las guías y los criterios de inspección se derivan de estas decisiones.
El sistema de refrigeración es importante, pero la etiqueta que indica la capacidad de refrigeración no define completamente el equipo.
Seleccione el estante en este orden.
- Defina el límite de transferencia de calor.¿El calor se está disipando del servidor a través del aire de la habitación, placas frías, un intercambiador de calor en la parte trasera o un tanque de fluido dieléctrico?
- Verifique los límites de la instalación.¿Puede el sistema de ventilación del espacio, el circuito de líquidos, los controles, el plan de redundancia y el proceso de mantenimiento dar soporte a esa arquitectura?
- Diseñar el estante instalado, no un mueble vacío.Modela las vías, la alimentación, los cables, el sistema de conductos, los conectores rápidos, el recorrido de las mangueras, el movimiento de la puerta, la trayectoria de la carga y el acceso para el técnico, todo junto.
Si la selección de los armarios comienza antes de que se definan la trayectoria de calor y los límites de la instalación, un armario que aparentemente está "listo para líquidos" puede convertirse en un problema costoso de embalaje.
Paso 1: Identificar cómo el equipo informático disipa el calor.
"Refrigeración líquida" abarca varias condiciones mecánicas. La refrigeración directa en el chip, el intercambio de calor a través de la parte posterior y la inmersión en un líquido, eliminan el calor del sistema en diferentes puntos. Los requisitos de la carcasa varían en función de estos métodos.
Estanterías de refrigeración por aire
Para un servidor con refrigeración por aire, la estructura debe mantener la trayectoria del flujo de aire prevista, incluyendo la disposición final de los servidores, los grupos de cables, las puertas, los paneles de protección, los filtros y la configuración de contención. El área abierta de una puerta es solo una entrada. Dos puertas con el mismo área de apertura nominal pueden generar diferentes resistencias debido al patrón de los agujeros, refuerzos, filtros, bisagras o una cubierta interior.
El montaje final del gabinete debe garantizar el flujo de aire y las condiciones de entrada necesarias para la carga de servidores desplegada. Simplemente asegurarse de que el gabinete tenga una apariencia abierta no es una prueba útil.
Estanterías de refrigeración directas al chip
En el sistema de refrigeración D2C (direct-to-chip), las placas de refrigeración extraen el calor de componentes específicos, como CPUs o GPUs. Un sistema de conductos distribuye el líquido a los servidores. Los componentes como los suministros de energía, la memoria, el almacenamiento, la red y otros, aún pueden depender del flujo de aire.
Por lo tanto, el sistema tiene dos vías para acomodar: una vía para líquidos para los dispositivos enfriados y una vía para aire para la carga restante. El proveedor del servidor debe definir la fracción de captura de calor por líquidos y la carga residual por aire. La carcasa debe permitir el funcionamiento de ambas vías.
Estanterías para intercambiadores de calor en la parte trasera
Un intercambiador de calor en la parte trasera del equipo transfiere el calor del aire de escape del servidor a un circuito de líquido ubicado en la parte posterior del gabinete. Puede ser de tipo pasivo o con ventilador. Mecánicamente, es un sistema de puertas que alberga los componentes de refrigeración.
Su diseño de interfaz debe tener en cuenta la masa, el momento de giro, la función de cierre, el movimiento de la manguera, el movimiento de la puerta, el espacio libre en la parte trasera, el control de la condensación (si es relevante) y el procedimiento de desmontaje.
Sistemas de inmersión
El enfriamiento por inmersión coloca el hardware informático en un fluido dieléctrico. Su carcasa no es un gabinete convencional de 19 pulgadas con sistemas de refrigeración adicionales. El diseño debe tener en cuenta la compatibilidad del fluido, el acceso a la tapa, la manipulación, el sellado, el drenaje, la gestión de derrames, los componentes de servicio, la estrategia de prevención de incendios y la carga en el suelo.
Paso 2: confirmar qué capacidades tiene la instalación.
El mismo servidor puede requerir diferentes opciones de montaje tanto en un centro de datos existente como en una nueva implementación de inteligencia artificial.
Para un proyecto de refrigeración por aire, asegúrese de verificar la trayectoria de aire disponible, la disposición de contención, las condiciones de entrada, la capacidad de disipación de calor de la habitación y la configuración final de los cables. Para la refrigeración D2C o trasera, también defina el límite líquido: dónde se conectan el suministro y la devolución, cómo se distribuye el líquido, dónde se disipa el calor y cómo se monitoriza y mantiene el sistema.
- PUE es una métrica específica de un centro de datos, no una especificación de un rack.Una rejilla puede influir en la resistencia al flujo de aire y en la facilidad de mantenimiento, pero no tiene un valor PUE fijo propio.
- No existe un límite universal de "kW por estantería" para el enfriamiento por líquido.El límite práctico depende del servidor específico, su sistema de captura de calor, la trayectoria del aire, las temperaturas de los líquidos, el sistema de contención, el plan de redundancia, las condiciones de funcionamiento y la infraestructura de la instalación.
El proyecto necesita respuestas claras a dos preguntas:¿Puede el sitio soportar la trayectoria térmica prevista para el servidor? ¿Puede la estructura de montaje conectarse a ese sistema sin que sea difícil de operar o mantener?
Paso 3: convertir el sistema de refrigeración en interfaces de servidor.
Una vez que se conocen la trayectoria de calor y los límites de la instalación, deben convertirse en interfaces de montaje. En un rack con refrigeración líquida, el conducto añade peso debido al llenado, fuerzas de conexión, vibraciones durante el transporte y cargas repetidas. Además, ocupa el mismo volumen trasero necesario para la distribución de energía, el cableado de red, los cierres de seguridad y la puerta trasera.
La foto del proyecto que se muestra arriba ilustra el problema de integración: las mangueras, las válvulas, el hardware de distribución, el equipo de flujo de aire, los cables, una puerta abierta y el acceso al servicio ocupan un único espacio. Cada parte puede representarse en su propio dibujo. Esto no significa que el montaje sea funcional.
Reserva una zona de servicio real para el conjunto de válvulas.
El soporte del manifold necesita un punto de montaje definido, rigidez local y suficiente capacidad de ajuste para absorber las variaciones normales en la fabricación, sin que esto implique la necesidad de retirar el servidor. Un PDU, un organizador de cables vertical y el manifold no pueden ocupar el mismo rincón trasero.
Antes de liberar las rieles traseros, modele la trayectoria de conexión y desconexión de los QD, el recorrido de las mangueras, el acceso a las herramientas de torque, el alcance de la válvula de aislamiento, la dirección de extracción del servidor y el espacio necesario en la puerta trasera. OCP publica una especificación de manivelas ciegas para Open Rack V3 y especificaciones relacionadas; utilice la documentación real de la plataforma en lugar de asumir una interfaz genérica.
Revise las mangueras, las fugas y los materiales mezclados.
Utilice el radio de curvatura mínimo especificado por el proveedor de mangueras y el "envoltorio" de compatibilidad del proveedor de conexiones rápidas (QD). Donde las mangueras entren en contacto con el chasis metálico, proteja los bordes y asegure la manguera sin apretarla. Una bandeja de goteo o un cable de detección de fugas pueden facilitar la visualización de una pequeña fuga, pero no deben obstruir la inspección, ocultar las conexiones o crear una zona que no pueda drenar y limpiarse.
La revisión del material mojado se aplica a toda la vía de líquidos: conductos, juntas, QDs, mangueras, válvulas, refrigerante y cualquier componente metálico expuesto a una fuga. Donde se encuentran el acero inoxidable, el aluminio, láminas reenvolventes de zinc y el acero al carbono pintado, revise el contacto galvánico, el drenaje, los daños en el recubrimiento y la vía de unión prevista.
Indique estas entradas en el dibujo del sistema de control.
- Sistema de conductos:orientación de suministro/retorno, punto de referencia de montaje, masa total, aislamiento, dirección de extracción, y fuerzas de conexión.
- Conexiones rápidas:Tipo de emparejamiento manual o automático, sistema de bloqueo, rendimiento de goteo, envoltura de emparejamiento, acceso a herramientas y método de reemplazo.
- Mangueras y cables:radio de curvatura, protección contra la abrasión, sistema de sujeción, volumen del cable, ruta de intercambio rápido, posición de la PDU y interferencia de la puerta.
- Límite térmico:Clase de líquido declarada por el servidor, temperatura de funcionamiento según el método CDU, punto de rocío en el sitio, aislamiento, sensores y respuesta en caso de fallo.
- Límites de responsabilidad:propiedad del marco, conducto, QDs, prueba de presión del circuito, limpieza, química del agua y puesta en marcha.
Paso 4: Determinar las dimensiones de la estructura en función del equipo instalado.
La altura, anchura y profundidad externas de la estructura deben derivarse de un estudio de dimensiones. Incluir el chasis, el kit de rieles, los cuerpos de conexión, el hardware de gestión de cables, la PDU o barra de conexión, el manómetro, los QD, la curvatura de la manguera, la estructura de la puerta y el espacio que un técnico necesita para instalarlos y mantenerlos.
No se deben mezclar ecosistemas de diferentes estantes.
Un armario de 19 pulgadas y una estructura de rack abierta (OCP) no son configuraciones de montaje intercambiables. Una unidad de rack tiene una altura de 44,45 mm; las especificaciones de la estructura OCP definen sus propios arreglos de equipos, alimentación, rieles y conexión líquida. Antes de seleccionar la geometría del armario, especifique en el dibujo del proyecto la especificación de la estructura base, los rieles o adaptadores, la interfaz de alimentación y la interfaz del manómetro.Manual de ASHRAE, Capítulo 20 Especificaciones del rack y de la alimentación de OCP
Utilice tamaños comunes como punto de partida, no como respuestas definitivas.
Para armarios empresariales de 19 pulgadas, las primeras discusiones suelen comenzar alrededor de 42-48U, con una anchura de 600 o 800 mm (23,6 o 31,5 pulgadas) y una profundidad de 1000 o 1200 mm (39,4 o 47,2 pulgadas). Un armario de 800 × 1200 mm puede proporcionar un espacio útil cuando se deben coexistir unidades de alimentación vertical y un conducto lateral o trasero.
Estas dimensiones representan un rango inicial, no un diseño final. El rango de ajuste de las guías, la profundidad del servidor, los cuerpos de los conectores, el radio de curvatura del cable, el acceso QD, el volumen de servicio trasero y el ángulo de apertura de la puerta determinan si el rango es realmente utilizable.
Defina el caso de carga, no solo la capacidad de carga.
Para las primeras etapas de diseño, se podría considerar una estructura de rack de AI de altura completa, diseñada alrededor de una carga estática en el rango de 1200–2000 kg (2646–4409 lb). Esto no es una promesa estándar ni un requisito universal. La estructura final dependerá del mapa de la carga, el centro de gravedad, los casos de carga parcial, el hardware con líquidos, el momento de la puerta trasera, la posición de las ruedas o los pies de nivelación, el anclaje, la clasificación del suelo y las condiciones de envío.
Una estructura de 1500 kg con estantes densos para tarjetas gráficas ubicados en la parte superior del armario no es mecánica y físicamente equivalente a una estructura de 1500 kg con una carga uniforme. La prueba crítica debe reproducir la configuración real y registrar la deflexión en los puntos designados, el funcionamiento de la puerta y el pestillo bajo carga, y la posición residual después de la descarga.
Paso 5: seleccionar los materiales y los detalles de fabricación alrededor de la vía de carga.
La selección de materiales debe basarse en el mapa de cargas instalado y en el entorno. Para un centro de datos interior seco, el acero laminado en frío puede ser un material práctico para estructuras, rieles, puertas y paneles. El acero galvanizado o con recubrimiento de zinc puede añadir protección contra la corrosión en áreas específicas. El acero inoxidable tipo 304 puede ser útil para bandejas de goteo y soportes cercanos a áreas húmedas. El aluminio puede reducir el peso de los paneles, pero la rigidez, la unión, la adhesión y el contacto con metales diferentes requieren una evaluación específica.
Los siguientes valores corresponden a rangos iniciales de revisión de diseño para estructuras prefabricadas. No se trata de espesores o capacidades de carga estandarizadas. La forma de la sección, el tipo de material, la carga, la distancia entre los elementos de unión, la ruta de fabricación y los resultados de las pruebas pueden influir en la selección final.
Reforzar la vía de carga antes de aumentar el grosor de cada panel.
Cuando el costo de los materiales es un factor importante, aumentar el grosor de cada panel a menudo aumenta el peso sin solucionar el problema estructural. Un enfoque más efectivo es reforzar las estructuras verticales, los soportes de rieles, los soportes de conductos, las esquinas de la base y las zonas de ruedas o anclaje, y luego utilizar bordes y costuras formados para reforzar los paneles removibles.
La misma lógica se aplica a la estrategia de prevención de la corrosión. En una sala interior controlada, una estructura completamente de acero inoxidable podría ser innecesaria. Un marco de acero al carbono con recubrimiento en polvo, con partes de acero inoxidable en contacto con el agua, puede ser una opción práctica, siempre y cuando las uniones entre diferentes materiales reciban la atención adecuada en cuanto a aislamiento, unión, protección contra daños en el recubrimiento y drenaje.
Permite doblar, unir y dar el acabado en una sola etapa.
Para muchas piezas de lámina laminada en frío, un radio de curvatura interior de alrededor de 1,0-1,5 veces el grosor del material puede ser un buen punto de partida para la discusión. No es una regla universal: el tipo de aleación, el tratamiento térmico, la dirección de los granos, las herramientas, la superficie estética y la geometría formada siguen siendo factores importantes. Los agujeros, ranuras y elementos de fijación deben respetar los límites del sistema de fijación y las herramientas. En perfiles largos y verticales, los puntos de referencia de la sujeción y la secuencia de soldadura pueden ser más importantes que una tolerancia más estricta en la forma plana.
Para el recubrimiento en polvo en interiores, se puede utilizar un espesor de película seca de 60-100 μm (2,4-3,9 mil) como rango de referencia. El dibujo también debe definir el pretratamiento, el color y la textura, los requisitos de curado, los puntos de unión protegidos, las características roscadas, las uniones de rieles, las zonas cosméticas, el método de medición y los criterios de aceptación. ASTM D3359 y ASTM D7091 son referencias relevantes para la adhesión y la medición no destructiva del espesor de la película seca, pero el método aplicable y el nivel de aceptación deben definirse por el proyecto.
Paso 6: verificar el rack y el hardware líquido instalados por separado.
Un marco cuadrado no prueba que un sistema esté hermético. Un ensayo de presión exitoso no prueba que las guías del servidor estén alineadas ni que la puerta trasera permita el paso de las mangueras. El plan de inspección necesita dos límites: uno para la geometría y la función del sistema, y otro para el hardware de refrigeración instalado.
La tabla que se presenta a continuación incluye ejemplos de objetivos de inicio, tal como se mencionan en el artículo original. Estos son ejemplos, no requisitos de aceptación universal. Un dibujo y un procedimiento de prueba deben indicar el punto de referencia, las condiciones de soporte, el método de medición, la temperatura, la carga útil y la regla de aprobación/rechazo.
Para el hardware líquido, el procedimiento aprobado, y no una simple lista de verificación genérica, debe definir el medio de prueba, la presión, el tiempo de estabilización, el tiempo de retención, la tasa de decaimiento permitida, la compensación de temperatura y los controles de seguridad. El decaimiento de la presión, el decaimiento al vacío, el uso de un gas de trazado y otros métodos tienen diferentes límites de aplicación. A veces, se utiliza una presión de prueba, como 1,25-1,5 veces la presión de funcionamiento, en programas de ingeniería, pero no debe aplicarse de forma indiscriminada a sellos, QDs, sensores o servidores ensamblados.
El registro también debe identificar los materiales mojados, el estado de limpieza o de lavado, el par de apriete de las conexiones, la continuidad de los sensores, la posición de las válvulas y las tapas protectoras para el transporte. Si un fabricante de estanterías solo proporciona soportes y una bandeja de goteo, el registro final no debe implicar que un circuito de líquido no instalado o suministrado por separado ha sido probado y validado.
UL clasifica los sistemas de estanterías/armarios y los armarios/envolventes de inmersión como categorías de productos separadas para centros de datos. Esta es otra razón para definir la arquitectura de refrigeración real antes de hacer afirmaciones sobre el cumplimiento o las pruebas.
Paso 7: aplicar la secuencia al proyecto real.
Modernización de un centro de datos existente.
Si la vía de aire existente tiene una capacidad medida que cumple con la carga prevista, un sistema de refrigeración por aire podría seguir siendo la solución de menor riesgo. En este caso, las primeras mejoras podrían consistir en la creación de espacios de contención, la reducción de la caída de presión en las puertas, la gestión de los cables, el uso de tapones y la puesta en marcha, en lugar de cambiar el tipo de armario.
Si un número limitado de nodos de CPU o GPU es la limitación, y el sitio puede soportar una conexión de agua de la instalación, el refrigeración directa al chip (D2C) podría preservar gran parte del ecosistema existente. Un intercambiador de calor en la parte trasera podría ser una solución adecuada para una actualización donde la disipación de calor de la sala es el principal problema. Ninguna de estas opciones es una solución inmediata hasta que se resuelvan los siguientes aspectos: la zona de servicio posterior, la ruta de las tuberías, el tiempo de inactividad, los controles, la calidad del agua, la carga de aire residual y el plan de puesta en marcha.
Nuevo módulo de inteligencia artificial de alta densidad
Para un nuevo módulo, seleccione tanto el límite de refrigeración del servidor como la vía de disipación de calor de la instalación. Defina la fracción de captura D2C, el flujo de aire residual, el refrigerante, la clase de temperatura de suministro, el caudal, la caída de presión, la disposición de la CDU y el plan de redundancia. Luego, seleccione el ecosistema de estanterías de 19 pulgadas o OCP y libere las interfaces de conexión, alimentación, cableado, estructural y de servicio como un paquete único.
La inmersión podría ser una opción adecuada para una plataforma diseñada específicamente para el servicio de tanques, pero la densidad de racks por sí sola no la convierte en la opción predeterminada. Los modelos de venta directa al consumidor (D2C) y los sistemas de acceso trasero pueden ofrecer un modelo de servicio más familiar, mientras que la inmersión implica cambios en el manejo del hardware, la gestión de fluidos, el levantamiento, la estrategia de prevención de incendios y la distribución del espacio. Compare el modelo de funcionamiento con la misma atención que la capacidad térmica.
El registro del proyecto que evita cambios tardíos en las estanterías.
Antes de la fabricación, un registro de proyecto controlado debe mostrar:
- donde el calor permanece en el aire y donde se transforma en líquido;
- los límites de las interfaces del servidor, la instalación y la estructura de montaje;
- el mapa de la carga útil, el centro de gravedad, el alcance de operación y las posiciones de las puertas;
- los materiales seleccionados, las uniones, el acabado y los detalles relacionados con las superficies húmedas;
- Establecer planes de aceptación separados para los componentes mecánicos y los componentes de hardware líquidos.
Este documento es más útil que una afirmación genérica sobre la "mejor" tecnología de refrigeración. Muestra cómo se instalarán, conectarán, mantendrán y verificarán los sistemas de TI y de instalaciones seleccionados como un conjunto funcional.
