¿Qué es un tanque de inercia en la refrigeración de centros de datos con IA?

De un vistazo

• Un tanque de compensación es un gran recipiente que almacena agua fría o refrigerante, cuya finalidad es proporcionar capacidad térmica almacenada: permite ganar tiempo y estabilizar el circuito.

• Cumple tres funciones: soportar las fluctuaciones térmicas durante un fallo o reinicio del sistema de refrigeración, desacoplar hidráulicamente los circuitos primario (planta de refrigeración) y secundario (carga de TI), y amortiguar las oscilaciones de temperatura provocadas por cargas de trabajo de IA intermitentes.

• Ecuación de dimensionamiento del núcleo: \(V=Q ×t /(\rho ×c_{p} ×\Delta T)\). Para el agua, esto se reduce a \(V(m^{3})=Q\ (kW) ×t(h) /(1,163 ×\Delta T(K))\).

• Ejemplo práctico: 500 kW de carga de TI, 3 minutos de tolerancia, aumento de temperatura admisible de 5 K → ≈4300 L, o ≈5160 L con un factor de seguridad de 1,2.

• Reglas generales del mercado: 4 L por kW de capacidad del enfriador para refrigeración de confort, hasta 11 L por kW para enfriadores de proceso y multifuncionales; la práctica de referencia ASHRAE suele utilizar 5 minutos de almacenamiento al caudal de diseño.

• En la práctica de los centros de datos, los tiempos de espera habituales oscilan entre 30 segundos y 15 minutos, determinados por la rapidez con la que se completan la generación de energía en espera y el reinicio del sistema de refrigeración, y no por un número arbitrario.

• Capacidad típica: 500–10 000 L a escala de estantería o fila, 10 000–100 000 L y más para el almacenamiento de energía térmica de agua refrigerada a escala de nave.

¿Qué es un tanque de almacenamiento? (Definición)

Un tanque de almacenamiento térmico, también llamado tanque de almacenamiento de agua fría, tanque de acumulación o tanque de desacoplamiento, es un recipiente grande y aislado que contiene agua y se instala en un circuito de refrigeración para añadir masa térmica. A diferencia de un vaso de expansión, no contiene gas ni membrana; simplemente está lleno de líquido (o casi lleno), tiene una abertura de ventilación o está equipado con un respiradero, y se conecta al circuito para que el fluido frío almacenado pueda utilizarse cuando se necesite.

La lógica de ingeniería es sencilla. La planta de refrigeración falla, se reinicia o aumenta su potencia mucho más lentamente de lo que una carga de TI puede tolerar. Un rack de GPU que ejecuta una tarea de entrenamiento que disipa 120 kW o más no puede esperar a que un compresor de refrigeración vuelva a estar en línea; las temperaturas del refrigerante

Fórmulas de dimensionamiento

\(V = N × 60 × Z /(4,18 × \Delta T)\)

\(V=(Q × t) /(\rho × c_p × \Delta T)\)

\(V=Q × t /(1,163 × \Delta T)\)

\(V(L)=Q(kW) × t(s) /(4.187 × \Delta T(K))\)

Calor específico del refrigerante kJ/(kg∙K)

agua: (ρ ≈ 1 000 kg/m³, \(c_p\) ≈ 4,18 kJ/kg∙K), con V en m³, Q en kW, t en horas y ΔT

Tabla comparativa de componentes

Permite que los enfriadores funcionen por la noche o durante períodos de tarifas bajas. Aumentar la temperatura del agua de suministro refrigerada incluso 1 °C ahorra alrededor del 4 % de la energía de refrigeración, y un tanque de compensación hace que las temperaturas de suministro más altas sean tolerables al suavizar los transitorios.

¿Debe ubicarse el tanque en el lado primario o secundario de la unidad de distribución de agua (CDU)?

Depende del riesgo que se esté mitigando. Las fallas a nivel de planta (desconexión del enfriador, transferencia del generador) se mitigan en el lado primario/FWS. Los transitorios del lado de la carga y la respuesta a nivel de la CDU se mitigan en el lado secundario/TWS. Las grandes instalaciones suelen tener ambos.

¿Qué material se debe usar para el tanque de almacenamiento intermedio de un centro de datos de IA?

• Material de la instalación: acero al carbono con revestimiento interno, o acero inoxidable donde el presupuesto lo permita.

• Aspectos técnicos: Se recomienda por defecto el acero inoxidable 316L, ya que el circuito está limpio, filtrado a 25 µm o menos, y cualquier producto de corrosión se acumulará en las placas frías. Consulte nuestra guía de materiales: Materiales para depósitos de refrigeración líquida: Acero inoxidable 304 frente a 316L.

¿El glicol modifica el tamaño del tanque?

Sí. Utilice la densidad (ρ) y la presión (c_p) reales del refrigerante. El PG25 tiene una capacidad calorífica volumétrica aproximadamente entre un 5 % y un 10 % menor que el agua, por lo que un circuito de glicol necesita un depósito proporcionalmente más grande para el mismo recorrido.

Especifícalo una vez, especifícalo correctamente.

Un tanque de almacenamiento es un componente grande, costoso y estructuralmente importante, cuya modificación resulta muy difícil una vez vertido el hormigón. Los parámetros que determinan su tamaño son pocos y fácilmente identificables: carga térmica, tiempo de funcionamiento, ΔT admisible, propiedades del refrigerante y ubicación en el circuito. Envíenos estos cinco datos y le proporcionaremos el volumen calculado, las especificaciones del tanque (material, aislamiento, boquillas, instrumentación) y la hoja de cálculo correspondiente que podrá presentar a un ingeniero consultor.