Visão geral do resfriamento crítico de IA

O resfriamento de data centers para servidores de inteligência artificial (IA) é um aspecto crítico da infraestrutura moderna, impulsionado pelas crescentes demandas computacionais das cargas de trabalho de IA. Servidores de IA, particularmente aqueles que executam modelos de aprendizado de máquina e tarefas de computação de alto desempenho, geram calor significativo devido às suas configurações densas e componentes de alta potência, como GPUs e TPUs. Os métodos tradicionais de resfriamento a ar frequentemente têm dificuldade para acompanhar essas cargas térmicas, levando à adoção de tecnologias de resfriamento mais avançadas. O resfriamento líquido, incluindo resfriamento direto no chip e por imersão, surgiu como uma solução preferencial, oferecendo dissipação de calor superior e eficiência energética aprimorada. Esses métodos permitem maior densidade de servidores, menor consumo de energia e menores custos operacionais, tornando-os essenciais para data centers baseados em IA.

O rápido crescimento das aplicações de IA, como IA generativa, modelos de linguagem de grande porte e análises em tempo real, intensificou a necessidade de sistemas de resfriamento eficientes para manter o desempenho ideal e a longevidade do hardware. Em resposta, os operadores de data centers estão investindo em estratégias de resfriamento sustentáveis, incluindo o uso de fontes de energia renováveis, sistemas de gerenciamento de resfriamento baseados em IA e tecnologias de reciclagem de calor. Além disso, inovações como trocadores de calor de porta traseira e sistemas de resfriamento híbridos estão ganhando força para equilibrar eficiência com escalabilidade. À medida que a demanda por servidores de IA continua a aumentar, o resfriamento eficaz continuará sendo um fator-chave para garantir a confiabilidade, minimizar o tempo de inatividade e reduzir o impacto ambiental dos data centers.

Qualidade do fluido de resfriamento de IA – Indicadores-chave de desempenho

Medições críticas do fluido de resfriamento são essenciais para garantir a operação eficiente e confiável de servidores de IA em data centers. Essas medidas ajudam a monitorar e controlar o sistema de resfriamento, evitando superaquecimento e mantendo o desempenho ideal. 

As diretrizes do setor (como a ASHRAE e outras) para a qualidade dos fluidos em sistemas de resfriamento críticos para data centers de IA enfatizam a manutenção da química ideal da água para garantir confiabilidade e eficiência a longo prazo. Os principais parâmetros incluem:

• Equilíbrio do pH
  Manter um pH neutro ou ligeiramente alcalino (normalmente entre 7,0 e 9,0) para evitar corrosão ou incrustação em circuitos de resfriamento.
• Controle de turbidez
  Baixos níveis de turbidez são essenciais e críticos para a qualidade, pois altos níveis de turbidez podem reduzir a eficiência da transferência de calor e levar à incrustação de superfícies críticas de transferência de calor.
• Monitoramento de condutividade
  A condutividade é monitorada para gerenciar sólidos dissolvidos que podem contribuir para incrustação ou corrosão.
• Filtragem e remoção de partículas
  A ASHRAE sugere o uso de filtragem fina para remover partículas e evitar entupimentos em sistemas de resfriamento de líquidos, especialmente em ambientes de IA de alta densidade.
• Inibidor de corrosão/depósito e controle de resíduos de refrigerante
  Manter os níveis adequados de controle de corrosão, depósito e líquido de arrefecimento no tratamento de fluidos pode ser um elemento essencial no programa de gerenciamento de qualidade de fluidos.
• Monitoramento da taxa de corrosão
  O monitoramento e os relatórios de corrosão geral e localizada por meio da tecnologia LPR (resistência à polarização linear) são indicadores-chave de desempenho em sistemas de água de resfriamento críticos para IA.

Além disso, a ASHRAE recomenda o uso de uma Unidade de Distribuição de Refrigerante (CDU) para segregar o sistema de água da instalação (FWS) do sistema de resfriamento da tecnologia (TCS), melhorando o controle térmico e prevenindo a contaminação. O monitoramento regular e a modelagem transitória são recomendados para prever o desempenho sob cargas variáveis ​​e garantir a resiliência do sistema, especialmente à medida que as cargas de trabalho de IA elevam as demandas térmicas e de energia dos chips a um patamar inexplorado. 

Inovações em sensores inteligentes Pyxis Lab®

A Pyxis Lab, Inc. é especializada no desenvolvimento e produção de tecnologias avançadas de monitoramento de água. A empresa é líder na fabricação de sensores em linha "inteligentes" especializados, dispositivos analíticos portáteis e produtos químicos fluorescentes para rastreamento, utilizados em diversos setores e mercados, incluindo sistemas críticos de distribuição de refrigerantes e servidores de IA. Sua tecnologia se concentra na melhoria das operações de tratamento de água, oferecendo faixas de detecção expandidas, limites de detecção mais baixos e interfaces fáceis de usar, capazes de comunicação direta do sensor com a rede ou CLP por meio de protocolos integrados de 4-20 mA e RS-485. Com sede global perto de Houston, Texas, e escritórios adicionais na Espanha e na China, a Pyxis Lab atende a mais de 25.000 instalações em todo o mundo, fornecendo soluções robustas para gerenciamento inteligente de fluidos, dosagem de produtos químicos e controle de processos.

A plataforma de sensores inteligentes em linha oferecida pela Pyxis Lab Inc. é ideal para utilização no monitoramento da qualidade da água e do fluido refrigerante em circuitos de recirculação críticos da CDU. Todos os sensores Pyxis são alimentados por 24 VCC com uma demanda média de energia <1,5 W e possuem transmissores totalmente integrados ao próprio corpo do sensor/PCB, eliminando a necessidade de monitores, registradores de dados ou transmissores externos. Isso torna a linha Pyxis ideal para facilitar a integração com comunicação analógica e digital direta (RTU) com o DCS ou PLC do local. Cada sensor também é totalmente capaz de se conectar diretamente ao aplicativo uPyxis 2.0 para diagnóstico digital, configuração e calibração quando usado com os adaptadores Bluetooth/USB opcionais, vendidos como acessório opcional.

A plataforma do sensor Pyxis também é produzida em aço inoxidável 316L, capaz de operar em pressões de até 290 psi, quando instalada nas opções de montagem de fluxo em aço inoxidável da série ST-009. Isso agiliza a instalação, permitindo a fácil remoção do sensor para manutenção da calibração, garantindo, ao mesmo tempo, a total compatibilidade dos materiais com todos os segmentos da unidade de tratamento de água (CDU), incluindo o Sistema de Água do Condensador, o Sistema de Água das Instalações e o Sistema de Resfriamento de Tecnologia.

Dimensões da célula de fluxo de aço inoxidável (mm)

Dimensões do sensor (mm)

Inovações em Sensores Inteligentes para CDU em Data Centers

Contexto e Relevância

Com o avanço das aplicações de inteligência artificial — como modelos de linguagem, análise em tempo real e workloads intensivos — cresce também a demanda por sistemas de resfriamento altamente eficientes. O aumento da densidade e do calor gerado pelos servidores exige soluções sustentáveis e robustas, que vão desde o uso de fontes renováveis até sistemas híbridos de refrigeração ou trocadores de calor na porta traseira do rack Pyxis Lab+15Pyxis Lab+15Pyxis Lab, Inc.+15.

Monitoramento da Qualidade do Fluido de Resfriamento

Para garantir a operação estável dos sistemas de resfriamento líquido em data centers, a Pyxis Lab destaca diversos indicadores-chave de desempenho (KPIs), conforme orientações de entidades como a ASHRAE. Entre eles:

• Equilíbrio de pH: Idealmente entre 7,0 e 9,0, para evitar corrosão ou incrustação Pyxis Lab+2Pyxis Lab+2.

• Controle de turbidez: Manter baixa turbidez é essencial para evitar entupimentos e perda de eficiência na troca térmica Pyxis Lab+1.

• Monitoramento de condutividade: Ajuda a controlar sólidos dissolvidos que causam incrustações ou corrosão Pyxis Lab+1.

• Filtração e remoção de partículas: ASHRAE recomenda filtragem fina, especialmente em ambientes de alta densidade Pyxis Lab+5Pyxis Lab+5Pyxis Lab+5.

• Controle de inibidores de corrosão e resíduos de fluido: Fundamental para a longevidade dos componentes do sistema Pyxis Lab+7Pyxis Lab+7Pyxis Lab+7.

• Monitoramento da taxa de corrosão: Realizado com tecnologia LPR (resistência de polarização linear), permite detectar corrosão generalizada ou localizada Pyxis Lab+2Pyxis Lab+2.

Além disso, o uso da CDU permite separar o sistema de água da instalação (FWS) do sistema de resfriamento da tecnologia (TCS), melhorando o controle térmico e impedindo contaminações cruzadas. A Pyxis também recomenda modelagem transiente regular para prever o comportamento do sistema sob diferentes cargas térmicas — especialmente relevante com os crescentes requisitos térmicos dos servidores Pyxis Lab+2Pyxis Lab+2.

Plataformas de Sensores da Pyxis Lab

A empresa desenvolve sensores inline inteligentes, de pequeno porte e fácil instalação, ideais para uso contínuo em sistemas de resfriamento crítico. Alguns modelos incluem Pyxis Lab+1:

• ST‑500SS‑T: sensor PTSA (ácido para-tolueno sulfônico).

• ST‑587SS‑T: combina PTSA e turbidez.

• ST‑588SS‑T: PTSA com polímero marcado.

• ST‑730SS‑T / ST‑730BSS‑T / ST‑731BSS‑T: sensores de turbidez.

• ST‑772‑T: sensor óptico de oxigênio dissolvido (DO), usando tecnologia de luminescência. Faixa de medição: 0,00–20,00 ppm.

• RT‑100 (Refractômetro Inline PRISM™): mede índice de refração para calcular percentuais de concentração (como glicol etileno/propileno a 0–100 %). Oferece saída digital e compatibilidade com sinais 4–20 mA e Modbus RS‑485 Pyxis Lab+1.

Os sensores possuem design que permite inserção direta (rosca NPT de ¾”) ou montagem em “tee”, facilitando manutenção e calibração sem interrupção do sistema Pyxis Lab.

Benefícios para Data Centers AI

• Precisão e confiabilidade no monitoramento contínuo da água de resfriamento.

• Manutenção proativa com alertas antecipados sobre corrosão, incrustações ou mudanças químicas perigosas.

• Eficiência energética e operacional, reduzindo riscos de downtime, custos de manutenção e impacto ambiental.

• Adaptação às exigências térmicas crescentes de workloads em IA, mantendo desempenho e segurança dos equipamentos Pyxis Lab+5Pyxis Lab+5Pyxis Lab+5.