SCHMIDT + HAENSCH ofrece soluciones de refractometría en línea para la monitorización continua de la concentración de propilenglicol en centros de datos refrigerados por líquido. Mediante la medición directa del índice de refracción y la temperatura en el circuito de refrigeración, el sensor iCS² PG Inline Concentration Sensor determina la concentración de PG en tiempo real y ayuda a detectar diluciones, desviaciones de concentración y una reposición incorrecta del líquido refrigerante. Un control fiable de la concentración de glicol contribuye a mantener un caudal estable del refrigerante, una transferencia térmica eficiente, la protección contra congelación y corrosión, el control del crecimiento microbiano y el funcionamiento fiable de los circuitos críticos de CDU y de refrigeración direct-to-chip.
Por qué la concentración de propilenglicol es importante en la refrigeración de centros de datos
Los centros de datos son fundamentales para el funcionamiento ininterrumpido de la infraestructura digital actual. A medida que la inteligencia artificial (IA), la computación de alto rendimiento (HPC) y las configuraciones de servidores cada vez más densas elevan la potencia por rack y la densidad térmica a nuevos niveles, la refrigeración se ha convertido en uno de los factores más críticos para la fiabilidad de la infraestructura, el rendimiento informático y la eficiencia operativa.
La refrigeración tradicional por aire se enfrenta cada vez a mayores limitaciones debido a estas elevadas y continuas cargas térmicas. La refrigeración líquida directa, o Direct Liquid Cooling (DLC), especialmente la refrigeración direct-to-chip mediante placas frías, transfiere el calor directamente desde los procesadores a un líquido refrigerante en circulación. Estos sistemas pueden soportar cargas de rack de 100 kW o más. Sin embargo, el refrigerante debe circular por canales extremadamente estrechos situados cerca de los componentes que generan calor, por lo que una composición estable del refrigerante y una calidad fiable del fluido son esenciales.
Las mezclas de propilenglicol (PG) y agua se utilizan habitualmente como fluidos de transferencia térmica en estos sistemas de refrigeración. Además de proporcionar protección contra la congelación y la corrosión, el PG contribuye a reducir el crecimiento microbiano. Con una concentración típica de aproximadamente un 25 % de PG, el crecimiento biológico puede controlarse eficazmente bajo las condiciones de funcionamiento previstas. Esto es especialmente importante en los circuitos de refrigeración sensibles del centro de datos, donde el crecimiento microbiano y la formación de biopelículas pueden restringir o incluso bloquear los estrechos canales de refrigeración.
La medición continua del índice de refracción mediante un
refractómetro en línea ofrece un método eficaz para monitorizar la concentración de PG en tiempo real. Dado que el
índice de refracción (IR) depende de la temperatura, tanto el índice de refracción como la temperatura del refrigerante se miden y evalúan conjuntamente para determinar la concentración real de PG.
Al monitorizar continuamente este parámetro crítico directamente en el circuito de refrigeración, un refractómetro en línea contribuye de forma esencial a mantener condiciones estables del refrigerante y a garantizar una refrigeración fiable e ininterrumpida en esta infraestructura de centros de datos altamente sensible y crítica.
Refrigeración desde el White Space hasta el Grey Space y el entorno exterior
La refrigeración de un centro de datos puede dividirse en tres zonas funcionales: White Space, Grey Space y Black Space o zona exterior.
El White Space contiene los equipos informáticos y las CDU. El calor generado por los procesadores es absorbido por el circuito de refrigeración líquida y transferido a través de las CDU al sistema de refrigeración de la instalación.
El Grey Space contiene infraestructuras auxiliares como bombas, enfriadoras, intercambiadores de calor, sistemas de alimentación ininterrumpida, cuadros eléctricos y equipos de gestión técnica del edificio. El calor recibido de los circuitos de refrigeración del White Space se transfiere a través de esta infraestructura hacia el sistema de evacuación de calor de la instalación.
Por último, el Black Space o la zona exterior incluye la infraestructura de servicios y los equipos exteriores de disipación térmica. El calor generado originalmente por los procesadores se libera finalmente al entorno exterior.
De forma simplificada, el recorrido térmico es el siguiente:
Chip / Servidor → Placa fría → CDU → Sistema de refrigeración del Grey Space → Disipación de calor al exterior
Cada circuito de refrigeración tiene diferentes requisitos de funcionamiento, pero siempre que se utilice una mezcla de glicol y agua, el control de la concentración resulta relevante. El White Space en general, y especialmente la refrigeración de las CDU, constituye una de las áreas de refrigeración más críticas del centro de datos.
Por qué debe controlarse la concentración de propilenglicol
Una concentración precisa de PG es un parámetro operativo crítico y no simplemente una especificación del refrigerante. Un fluido de transferencia térmica típico a base de PG puede contener aproximadamente un 25 % de propilenglicol, mientras que el agua de alta pureza realiza la mayor parte del trabajo de transferencia térmica. Tanto una concentración excesiva como una concentración insuficiente pueden tener consecuencias importantes.
Una concentración excesiva de PG supone costes innecesarios y reduce la eficiencia térmica. Las concentraciones más elevadas de glicol aumentan la viscosidad y los requisitos de bombeo, al tiempo que reducen la capacidad calorífica del refrigerante. Utilizar más PG del necesario puede, por tanto, aumentar innecesariamente tanto el consumo de glicol como el consumo energético.
Una concentración demasiado baja de PG puede ser mucho más crítica. El PG contribuye a la estabilidad biológica y reduce el crecimiento microbiano. Si la concentración disminuye demasiado, pueden proliferar microorganismos y algas y formarse biopelículas. En los estrechos canales de refrigeración de las placas frías y los colectores, estos depósitos pueden restringir el caudal del refrigerante y, finalmente, bloquear determinados conductos.
Las consecuencias pueden ser graves. Si el refrigerante deja de circular adecuadamente a través de una placa fría, el calor no puede evacuarse de forma eficaz del procesador. La temperatura del chip aumenta, el rendimiento y la fiabilidad del servidor se ven comprometidos y, en casos extremos, pueden dañarse procesadores costosos u otros componentes. Por este motivo, el control de la concentración del refrigerante es especialmente importante, ya que los centros de datos son infraestructuras críticas que funcionan bajo condiciones térmicas altamente sensibles. La refrigeración debe permanecer disponible de forma continua y las temperaturas de los servidores nunca deben superar sus límites de funcionamiento permitidos.
Por qué es esencial la monitorización continua
El muestreo manual puede proporcionar información sobre la concentración del refrigerante en un momento determinado, pero no permite detectar continuamente cambios en la concentración. En infraestructuras críticas de centros de datos, las desviaciones deberían identificarse idealmente antes de que puedan afectar al rendimiento de la refrigeración.
Un
refractómetro de proceso en línea mide directamente en el refrigerante en circulación. El instrumento mide continuamente el índice de refracción de la mezcla de PG y agua y puede detectar de inmediato diluciones, desviaciones de concentración, una reposición incorrecta u otras desviaciones respecto al rango de funcionamiento especificado.
La monitorización continua es especialmente importante para los circuitos de las CDU, ya que estos alimentan los estrechos conductos de las placas frías y los colectores de los sistemas de servidores de alta densidad.
Idealmente, los tres niveles de refrigeración relevantes deberían disponer de monitorización de concentración siempre que se utilicen mezclas de glicol y agua, prestando especial atención a los circuitos del White Space. Además, cada CDU debería monitorizarse con su propio sensor para que las desviaciones de concentración puedan detectarse localmente y no únicamente a nivel de toda la instalación.
Esto crea una cadena de medición continua desde los circuitos de refrigeración altamente sensibles de los servidores, pasando por la infraestructura de la instalación, hasta los circuitos exteriores o de disipación térmica que contienen glicol.
Determinación de la concentración de PG a partir del índice de refracción y la temperatura
El índice de refracción de una mezcla de propilenglicol y agua cambia de forma sistemática en función de su composición. Esta relación hace que la refractometría sea especialmente adecuada para la medición continua de la concentración.
SCHMIDT + HAENSCH ha establecido una curva de concentración específica para esta aplicación. La concentración de PG se calcula a partir de la combinación del índice de refracción medido y la temperatura.
Un refractómetro en línea realiza esta medición de forma continua directamente en el flujo del refrigerante y convierte la señal óptica, junto con la información de temperatura, en un valor de concentración en tiempo real. Esto permite una monitorización automatizada sin depender exclusivamente del muestreo manual.
Por qué una concentración correcta de PG protege el rendimiento de la refrigeración
Mantener la concentración correcta de PG ofrece varias ventajas operativas:
- Reducción del crecimiento microbiano y mejora de la estabilidad biológica
- Menor riesgo de formación de biopelículas y obstrucción de microcanales
- Caudal estable del refrigerante a través de placas frías y colectores
- Transferencia de calor fiable desde los procesadores
- Protección adecuada contra la congelación y la corrosión
- Reducción del consumo innecesario de glicol
- Menor resistencia hidráulica en comparación con concentraciones excesivas de PG
- Mejora de la eficiencia del bombeo y del sistema de refrigeración en general
- Detección inmediata de diluciones o reposiciones incorrectas de refrigerante
- Mayor fiabilidad de la infraestructura crítica del centro de datos
iCS² PG Inline Concentration Sensor para la refrigeración de centros de datos
Para la monitorización continua de fluidos refrigerantes a base de glicol, SCHMIDT + HAENSCH ofrece el iCS² PG Inline Concentration Sensor. Instalado directamente en el circuito de refrigeración, este refractómetro de proceso compacto determina continuamente la concentración de propilenglicol y proporciona información en tiempo real a los operadores y a los sistemas de control sin necesidad de realizar un muestreo manual continuo.
En el White Space, el sensor puede monitorizar circuitos individuales de CDU que abastecen racks de alta densidad y placas frías direct-to-chip. Este constituye un punto de medición especialmente crítico, ya que una composición incorrecta del refrigerante puede afectar directamente a la capacidad de evacuar el calor de equipos informáticos de alto valor.
En los circuitos del Grey Space, la monitorización de la concentración permite verificar que el glicol se mantiene dentro del rango de funcionamiento especificado necesario para garantizar una protección fiable frente a la congelación, la corrosión y el crecimiento biológico. Los circuitos exteriores y de disipación térmica también pueden monitorizarse siempre que se requiera glicol para la protección frente a bajas temperaturas.
A través de su interfaz
Modbus RTU, el sensor puede integrarse en sistemas existentes de control de procesos y de gestión de centros de datos, lo que permite detectar inmediatamente desviaciones respecto a la concentración especificada e iniciar las correspondientes medidas correctivas.
Ventajas de la monitorización continua de la concentración de propilenglicol
La monitorización refractométrica continua ofrece importantes ventajas para los centros de datos modernos con refrigeración líquida:
- Monitorización continua y en tiempo real de la concentración de PG
- Medición del índice de refracción con compensación de temperatura
- Cálculo de la concentración basado en el índice de refracción y la temperatura
- Detección rápida de diluciones y desviaciones de concentración
- Monitorización individual de circuitos CDU críticos
- Reducción del muestreo manual y de los análisis de laboratorio
- Protección frente a concentraciones de glicol excesivas o insuficientes
- Apoyo a la optimización del bombeo y de la eficiencia de transferencia térmica
- Apoyo a las estrategias de protección frente a la congelación, la corrosión y el crecimiento biológico
- Integración directa en los sistemas de control de centros de datos
- Sin componentes de medición móviles
- Principio de medición óptico robusto
- Mayor estabilidad del refrigerante y fiabilidad del sistema
