De capricho a obligación

Durante casi toda la historia del datacenter, el free cooling se trató como un lujo. Era esa cosa que un operador instalaba para sentirse virtuoso, o para rascar un poco de la factura eléctrica en un invierno suave. Esa época se acabó. Como lo expresó Alejandro Thomas, ingeniero de aplicaciones en Vertiv, uno de los mayores proveedores de infraestructura crítica del sector, en un webinar reciente de ATA Insights: «Antes el free cooling se veía más como un capricho. Ahora se ve como una necesidad y un requisito para cualquier proyecto».

El motivo del cambio se resume en tres palabras que Thomas escuchó, con cierta alarma, en el Madrid Tech Show un par de semanas antes del webinar: rack de un megavatio. NVIDIA está construyendo racks cuya densidad de potencia sube tan rápido que las máquinas ya no se pueden refrigerar simplemente soplándoles aire frío. La pregunta ya no es si merece la pena molestarse en refrigerar de forma eficiente. Es si la refrigeración puede mantener vivo un rack siquiera.

Qué es realmente el free cooling

Quítale la jerga y el free cooling es una idea modesta: refrigerar el edificio usando el tiempo que hace fuera, para no tener que arrancar un compresor. Los compresores son la parte sedienta de cualquier sistema de climatización; una enfriadora mecánica se gasta casi toda su electricidad en hacerlos girar. Si el aire de fuera ya está lo bastante frío para hacer el trabajo, poner un compresor a fabricar aire frío es un poco como comprar agua embotellada bajo la lluvia.

Thomas divide el enfoque en dos sabores. El free cooling directo empuja aire exterior filtrado directamente a la sala de servidores. Es barato y sencillo, y funciona especialmente bien con los equipos de expansión directa, que son los que más energía tragan. Pero tiene límites en los dos extremos del termómetro. Si fuera hace demasiado calor, no hay beneficio. Si hace demasiado frío —por debajo de unos cinco grados, o en un invierno islandés— el aire puede dañar el equipo, así que el sistema vuelve a modo compresor. El free cooling indirecto, en cambio, usa el aire exterior frío para enfriar un fluido a través de un intercambiador de calor. Nunca deja entrar aire exterior en la sala, lo que lo hace utilizable en un rango de temperaturas mucho más amplio, a costa de ser algo menos eficiente, porque un intercambio de calor siempre pierde algo.

Nada de esto es nuevo. Lo nuevo es el calor.

El calor va ganando

La vieja regla para los circuitos de agua de datacenter era hacerlos correr fríos: de siete a quince grados centígrados, según cuenta Thomas. El agua fría refrigera de forma fiable, pero es cara de fabricar, porque el aire exterior rara vez está más frío que eso, así que el compresor funciona casi todo el tiempo. El sector lleva años subiendo esas temperaturas sin hacer ruido: de quince a veinte grados, luego de veinte a treinta, y para los proyectos de IA más nuevos, de treinta a cuarenta.

Suena contraintuitivo —¿no refrigera peor el agua más caliente?— pero ahí está todo el truco. Cuanto más caliente estés dispuesto a dejar correr el agua, más horas al año el aire exterior está más frío que esa agua, y más horas puedes refrigerar gratis. «Cuanto más altas sean esas temperaturas», explicó Thomas, «más beneficioso es», porque permite que la enfriadora se apoye en el tiempo en lugar de en el compresor.

Había una pega, y era tecnológica. No existían enfriadoras capaces de hacer free cooling a temperaturas de agua altas. En el gráfico que enseñó Thomas —temperatura exterior de diseño en un eje, temperatura del agua en el otro— la esquina superior derecha, aire caliente y agua caliente, estaba sencillamente en blanco. Ahí no vivía ningún producto. Y resulta que esa es exactamente la esquina hacia la que la IA está arrastrando a todo el mundo. Vertiv, dijo, vio venir el hueco y ha pasado los últimos dos años desarrollando una enfriadora —internamente una «free-cooling chiller», con compresor de levitación magnética en lugar del clásico de tornillo— diseñada para trabajar en todo ese rango. Todavía no está a la venta, pero ya se está especificando en proyectos que la esperan en cuestión de meses.

Cuento de dos circuitos

Para enseñar lo que vale ese margen adicional, Thomas repasó un ejemplo trabajado con sus compañeros: un datacenter nuevo de 12 MW en Lisboa, grande pero representativo de los proyectos que ahora se planifican y, por costero y húmedo, un clima deliberadamente poco favorable para el free cooling.

El diseño reparte la carga térmica más o menos 75/25 entre refrigeración líquida y aire. Esa proporción importa, y es un correctivo útil a la fantasía de que la refrigeración líquida deja obsoleto el aire acondicionado. Incluso en una sala densa de IA, señaló Thomas, una cuarta parte del calor no puede capturarse con las placas frías, bien por cómo están dimensionadas las placas, bien porque otros equipos de la sala siguen radiando calor pase lo que pase. El problema del aire no desaparece; simplemente se encoge.

El primer diseño usa un solo circuito: una enfriadora convencional, con tope en torno a 20-30 °C, alimentando a la vez la refrigeración líquida y la de aire. El segundo usa dos circuitos: una enfriadora de free cooling de alta temperatura dedicada a la refrigeración líquida, trabajando a temperaturas tan extremas como 37 °C a 47 °C, junto a una enfriadora de free cooling normal para el lado del aire. Sobre el papel la diferencia en PUE global parece pequeña. Pero, como Thomas se ocupó de señalar, «el uno es un límite matemático, no físico»: no puedes bajar el PUE por debajo de 1,0, así que ganancias que parecen pequeñas cerca del suelo representan ahorros reales enormes.

Y los ahorros son grandes. Mirando solo las enfriadoras —el mayor consumidor de energía de la planta— el diseño de doble circuito recortó el consumo un 66 %. «No quiere decir que ahorremos en los CRAC, ni en la refrigeración líquida, ni en nada más», advirtió. «Esto son solo enfriadoras. Pero es una cifra muy potente, porque, a fin de cuentas, el equipo que más consume son las enfriadoras». Y ese 66 % es el número de la Lisboa húmeda. En un clima seco como el de Madrid, a temperaturas similares, la cifra sube todavía más, porque la humedad es el otro gran enemigo del free cooling: el aire costero, salino y húmedo puede obligar a un equipo a arrancar el compresor solo para deshumidificar, echando por tierra el sentido del ejercicio.

Deja que decida la máquina

Una pregunta del público apuntó a una preocupación práctica: ¿quién opera esto de verdad? ¿Puede un operador forzar el free cooling cuando parece que fuera hace bastante frío? Sí, dijo Thomas, y no, mejor no. «No es recomendable, porque puedes estar forzando a la máquina a operar en un régimen» de humedad alta o de condiciones inadecuadas para las que nunca se pensó. La preferencia de Vertiv es atornillar el módulo de free cooling al propio equipo y dejar que decida su controlador, con tres sondas —una que mide temperatura y humedad exteriores y otras dos en el aire de retorno y de impulsión— para calcular, momento a momento, cuánto free cooling permitir. Si el aire entrante está demasiado húmedo, el controlador cierra la compuerta, hace funcionar el compresor durante un tiempo y lo vuelve a intentar más tarde. La alternativa —un sistema de free cooling cableado a un controlador aparte en la pared del fondo, ciego a lo que hace el equipo principal— es la receta para que las dos mitades se peleen.

Hay un límite honesto a hasta dónde llega esto, y Thomas no fingió lo contrario. Preguntado por si la nueva enfriadora de Vertiv se había instalado ya en algún sitio, fue rotundo: «No puedo decirte que se haya aplicado en ningún sitio, porque realmente no». Sale a la venta en los próximos meses. Preguntado por el sobrecoste de una enfriadora con free cooling frente a una normal, se negó a inventarse una cifra y solo ofreció que «podría estar en torno al 10 %» y que en el interior peninsular el retorno es lo bastante fiable como para que «siempre lo montemos, porque siempre vamos a recuperar esa inversión». En la costa —Málaga, Canarias, Barcelona, Lisboa— es una cuenta caso por caso.

El problema del segundo

El webinar volvía una y otra vez a por qué todo esto importa de pronto tanto, y la respuesta es el rack de IA. Las densidades de NVIDIA han saltado de unos 40 kW por rack en la generación H100 a 120 kW con los sistemas Blackwell de hoy, y sus racks Rubin Ultra «Kyber», previstos para 2027, están valorados en 600 kW y subiendo hacia ese megavatio que tanto impresionó a Thomas. Vertiv es una de la veintena de empresas de infraestructura —junto a Schneider, Siemens, ABB y otras— que están construyendo la fontanería y la aparamenta de ese mundo.

A esas densidades el problema de ingeniería cambia de carácter. Las cargas de IA no son estables; pueden oscilar del 20 % al 100 % en un momento. Esa volatilidad, y no el calor medio, es el reto de verdad, porque la refrigeración tiene que mantenerse estable a través de los vaivenes. Y lo que está en juego con la inestabilidad ya no se mide en kilovatios hora desperdiciados. «Si hay un segundo, o medio segundo, en que el equipo de refrigeración no funciona» en un rack de un megavatio, dijo Thomas, «¿va a explotar el rack? Ni siquiera sabemos qué va a pasar, porque un megavatio es una densidad de potencia tan enorme que ni nos la imaginamos». De ahí el creciente interés del sector por el control preciso y predictivo: algoritmos que se adelantan a una avería en lugar de fregar después.

Que es la ironía silenciosa que recorre toda la hora. El calor que está rompiendo la vieja economía de la refrigeración viene de la inteligencia artificial; la herramienta a la que se recurre para que las máquinas nuevas no se cocinen a sí mismas es, cada vez más, también inteligencia artificial.

¿Se convertirá el free cooling en el estándar europeo, o seguirá siendo un nicho que depende del clima? Thomas no se atrevió a reclamar todos los proyectos, «porque siempre hay algún proyecto que se escapa». Pero la dirección le parece asentada, empujada no solo por la tecnología sino por las normas de descarbonización y los certificados de eficiencia energética que ahora ayudan a pagar las mejoras. «Cada vez más va a ser un requisito casi obligatorio». Para una idea que se pasó décadas despachada como un capricho, eso es todo un ascenso.

La presentación completa de Alejandro Thomas, incluido el caso de Lisboa y los gráficos de free cooling, está disponible bajo demanda en ATA Insights. El hilo desemboca directamente en RENMAD Datacenters, cuya próxima edición se celebra en Zaragoza, donde la refrigeración, el suministro eléctrico y la eficiencia del datacenter de la era de la IA estarán en el centro del escenario.