Un centro de datos más sostenible

Con el auge de la inteligencia artificial (IA) generativa, los centros de datos se han convertido en una parte cada vez más crítica de la infraestructura tecnológica mundial y consumen más y más electricidad.

De acuerdo con la AIE, los centros de datos representaron alrededor del 1.3 % de la demanda mundial de electricidad en 2022. Según casi todos los informes, se espera que ese número crezca con rapidez a medida que la cantidad de datos y cómputo que se maneja en la nube aumente. Esto representa un reto para un mundo en el que ya se prevé que el crecimiento de la demanda mundial de electricidad promedie más del 3 % anual hasta 2026. La creciente competencia por la energía eléctrica que resulta de la demanda cada vez grande de los consumidores, el mayor uso de los vehículos eléctricos, el aumento en el uso de la calefacción y la refrigeración por los cambios en el clima global, las ciudades inteligentes y la electrificación de las empresas industriales implican que los centros de datos deberán desarrollar todo su potencial con más eficiencia.

La buena noticia es que los ingenieros ya están desarrollando soluciones innovadoras para mejorar la sostenibilidad de los centros de datos. El volumen de datos cada vez mayor y la velocidad creciente a la que se transfiere esa información implica que incluso las aparentes pequeñas mejoras a los cables, los conectores y los equipos de disipación de calor que se utilizan en los centros de datos en la actualidad pueden impactar el consumo de energía de manera significativa; sobre todo si se tiene en cuenta que ese efecto se multiplica por millones, o incluso miles de millones, de conexiones en un centro de datos moderno. 

Toda la electricidad debe superar las pérdidas resistivas a medida que fluye de un lugar a otro. Cuanto más lejos la electricidad se desplace, más resistencia tendrá que superar, lo que disminuye la cantidad utilizable que llega a su destino final.

Además, la electricidad que se desperdicia genera calor, por lo que se requiere energía adicional para refrigerar el centro de datos de modo que funcione según las especificaciones de diseño. Multiplica la cantidad de energía que se pierde en un solo metro de cable por el número de metros en un centro de datos que tiene un área de un millón de metros cuadrados y, sin lugar a dudas, obtendrás una cifra muy elevada. Reducir esas pérdidas de resistencia significa que una mayor parte de la energía que compran los centros de datos de hecho se utliza en sus equipos. Un menor desperdicio de electricidad representa un menor consumo total.

Los centros de datos han logrado reducir con éxito las pérdidas por resistencia al transmitir la energía a un voltaje mayor, lo que reduce la corriente requerida por unidad de potencia y, por lo tanto, la resistencia que se genera cuando se desplaza. Gran parte de la industria ha hecho la transición a sistemas de distribución de 48 voltios y es posible que en el futuro se busquen sistemas de mayor voltaje para que se reduzca más el consumo de energía. Los cables de mayor calibre que pueden soportar una mayor cantidad de corriente también pueden reducir las pérdidas por resistencia.

En cada conexión entre cables y dispositivos existe la posibilidad de que ocurra pérdida por resistencia. Las barras colectoras y los conectores de baja resistencia pueden ser útiles para reducir esas pérdidas. A pesar de que esas pequeñas reducciones se logran a nivel de conector individual, el impacto general que tiene el gran número de conexiones que requiere un centro de datos grande aumenta con rapidez.

La capacidad de transferir datos con mayor rapidez es crítica para la IA, los centros de datos y las actividades que los mismos hacen posible. Sin embargo, cuanto más rápido se transfieran grandes volúmenes de datos, más difícil resulta para las conexiones en los extremos del cable manejar esa capacidad. Las conexiones pasivas no utilizan energía adicional para transferir datos del cable al dispositivo, pero existe un límite con respecto a la distancia a la que pueden transferir datos a una velocidad determinada a la vez que minimizan la pérdida y degradación de la señal. Las conexiones activas pueden transferir un volumen más grande de datos a una distancia más larga y con mayor rapidez, pero a costa de un consumo de energía considerable.

En TE Connectivity, nos enfocamos en mejorar cables y conectores a fin de maximizar la capacidad de las conexiones pasivas. Cuanto más largos puedan ser los cables antes de que requieran conexiones activas para mantener la integridad de la señal, mejor podrán servir a los grupos de dispositivos en la nube y de IA. Las soluciones que utilizan cables externos o una combinación de cables externos e internos, en lugar de PCB, pueden reducir aún más la latencia de energía y de datos. Con la combinación adecuada de estas soluciones, se podría lograr que un centro de datos utilice más cableado pasivo, a la vez que conserve velocidades más altas, lo que reduce el consumo de energía.

Los conectores también desempeñan un importante papel estratégico como respaldo a las iniciativas de sostenibilidad del futuro. La capacidad de modularizar los diseños en torno a conectores estándar hará posible que los centros de datos actualicen sus equipos con más facilidad a medida que surjan innovaciones que permitan transferir datos con mayor rapidez y ancho de banda. Por el contrario, las soluciones sin conectores y de conexión directa hacen mucho más difícil actualizar los dispositivos más antiguos para mejorar su capacidad funcional o su eficiencia. No poder realizar actualizaciones con facilidad genera más desperdicio y disminuye la flexibilidad de los centros de datos para utilizar productos electrónicos o configuraciones más eficientes a medida que estén disponibles. Los conectores son un elemento clave para respaldar un ecosistema más circular en los centros de datos grandes.

Todos los dispositivos de un centro de datos generan calor  El aumento de las temperaturas de funcionamiento disminuye la confiabilidad de los productos y los componentes, lo que a su vez aumenta la posibilidad de que se produzcan tiempos de inactividad.

A medida que las velocidades y las distancias superan los límites del cableado de cobre, la transición a los cables ópticos hace que el calor sea un tema de preocupación mayor. Los componentes ópticos son mucho más sensibles a la temperatura de funcionamiento que los cables y los conectores de cobre pasivos.

Al igual que los electrones contribuyen al avance de la sostenibilidad con respecto a las pérdidas por resistencia, cada unidad térmica cuenta cuando se trata del calor. El aumento de la carga de calor debido al desperdicio de la electricidad obliga a los centros de datos a depender aún más de los ventiladores y de los sistemas de aire acondicionado para mantener fríos los equipos, lo que requiere aún más energía. Esto significa que se debe analizar cada parte de la infraestructura en los centros de datos a fin de encontrar oportunidades para reducir el calor y ahorrar energía.

Las soluciones eficientes de manejo de la temperatura, como los disipadores de calor, son una herramienta esencial. Para lograr una refrigeración máxima y eficiente, ya sea por aire forzado o por líquido, se debe minimizar la resistencia por contacto entre los componentes eléctricos calientes y las superficies de refrigeración, en particular cuando estas superficies no son planas por completo. Cualquier entrehierro entre las superficies reduce la eficiencia de la transferencia de calor, incluso a nivel de microinterfaz. El diseño de las placas de TE Connectivity para las conexiones de los disipadores de calor proporciona hasta el doble de transferencia de calor en comparación con las soluciones tradicionales, como las almohadillas térmicas y las grasas térmicas. La proximidad de estas conexiones es importante para la sostenibilidad porque el calor que generan los dispositivos se incrementa de forma casi exponencial a medida que aumenta la potencia que estos utilizan.

Los encargados de los centros de datos están conscientes de que necesitan resolver el consumo de energía para garantizar el futuro de la industria. en particular a medida que la tecnología de la IA continúa en desarrollo. Los productos innovadores de TE Connectivity ayudan a que los clientes logren esta meta. Y nosotros, como ingenieros, contribuimos de igual manera porque está en nuestro ADN. Ser ingeniero es ser parte de la solución: De acuerdo al Industrial Technology Index de TE Connectivity de 2024,el 87 % de los ingenieros
sostiene que contribuir a las soluciones para el cambio climático es importante para ellos a nivel personal. A pesar de que cada reducción incremental de la resistencia o el calor que producen las innovaciones para centros de datos podría considerarse pequeña por sí sola, el impacto se multiplica cuando ocurren en gran número Estas iniciativas serán críticas para sostener el crecimiento de la tecnología de los centros de datos y de las industrias y aplicaciones que dependen de ella.