La refrigeración por inmersión es uno de los conceptos más interesantes y menos explorados del hardware. Consiste, como su propio nombre indica, en refrigerar el equipo a base de sumergirlo casi por completo. En este artículo daremos un repaso a cómo se consigue esto, si es seguro y si hay opciones en el mercado para ello. ¡Comenzamos!
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La refrigeración por inmersión, un concepto de lo más interesante
Como decimos, este es un concepto que rebosa interés, pues ver cómo un ordenador está completamente sumergido en un líquido como si estuviese en un acuario es algo que sorprende a la vez que levanta muchas dudas sobre si el equipo podrá sobrevivir así a largo plazo.
Por otra parte, hay que tener en cuenta que no solo estamos ante algo que pueda ser interesante a nivel estético. Los líquidos usados pueden llegar a ser más de 1000 veces mejores conductores del calor que el aire que usamos actualmente en la mayoría de PC, además de que al ser una solución “integral” nos permiten enfocarnos en todos los componentes calientes del PC, incluyendo por ejemplo los sistemas de alimentación de CPU y GPU, y no limitar las grandes capacidades de refrigeración simplemente a la GPU.
Se puede considerar que esta es una idea que tiene potencial, una afirmación que analizaremos a lo largo del artículo. Pero también veréis cómo surgen dudas importantes sobre su viabilidad, además de que apreciaréis cómo los precedentes que ya hay en el mercado son bastante limitados.
¿Cómo es posible que podamos sumergir todo un PC en agua?
Está claro que la clave de la refrigeración por inmersión está en que realmente no se utiliza agua, sino otro líquido que no cause problemas y que sobre todo no sea conductor de la electricidad.
Actualmente, encontramos dos sistemas de refrigeración por inmersión posibles: por una parte, los de dos fases, donde el calentamiento del líquido provoca que se evapore para ser condensado de nuevo a posteriori, o los de una fase, donde no hay evaporación sino que la refrigeración se consigue moviendo el líquido con una bomba y un radiador.
Refrigeración líquida por inmersión de dos fases (2PILC)
En la refrigeración de tipo 2PILC, lo que se desea es una evaporación del líquido. Por ello, la clave está en usar líquidos con puntos de evaporación bajos, en general compuestos orgánicos y no agua o aceites. Según Anandtech, los más comunes son 3M Novec o Fluorinet, que se evaporan a temperaturas de alrededor de 59 grados.
Entonces, que la CPU o la GPU alcancen esa temperatura y evaporen el líquido fuerzan su convección, que como sabemos provoca que los gases evaporados suban. Al subir, se encontrarán con una cold plate o una tubería de agua que lo enfriará, haciendo que se condense y caiga. Esto es, entonces, un circuito cerrado en toda regla.
Destacar que estos sistemas son los más impresionantes a nivel estético, pues veremos las burbujas del líquido que se está evaporando subir con una gran velocidad desde donde está la CPU.
Refrigeración por inmersión de una fase con aceites minerales
Este es el segundo caso posible, y como indicamos la clave está en el movimiento forzado del líquido mediante una bomba y un radiador. En vez de ser directamente la convección derivada de la evaporación la que mueva el aire, será la bomba la que consiga el movimiento hacia el radiador, donde ocurrirá el intercambio de calor que enfríe el agua.
En este caso se suelen usar aceites minerales como líquido, lo que hace que este tipo de refrigeración sea más complicado de realizar por los riesgos que te comentamos a continuación.
Riesgos derivados de la refrigeración por inmersión
Por mucho que usemos un líquido no conductivo y lo más “puro” posible, hay riesgos reales de que haya problemas de corrosión u otras circunstancias como la proliferación de algas en el agua. Esto es algo que puede ocurrir en una refrigeración líquida si se emplea el líquido inadecuado o no se hace un mantenimiento correcto, todo ello a pesar de que es un circuito cerrado y en principio aislado. Imaginaos lo que puede pasar en un PC refrigerado por inmersión.
Qué cajas (¿o más bien acuarios?) existen para refrigeración por inmersión y qué rendimientos se obtienen
Es hora de un baño de realidad (nunca mejor dicho) y de ver qué opciones se pueden encontrar en el mercado, no importa si están actualmente a la venta o no pero al menos deberían haberse vendido en algún momento. Aquí lo que más nos interesa son los detalles de la implementación, qué tal refrigeran los equipos, etc.
Primero de todo tenemos todos aquellos equipos cuyo uso ha sido simplemente a nivel de exposiciones o demostraciones públicas, pero sin posibilidades reales de compra, o simplemente derivados del modding de los usuarios. Un ejemplo está en el acuario de Gigabyte, que literalmente tenía peces en su parte superior, evidentemente con el agua totalmente separada de los componentes del PC.
Esto nos sirve para ver claramente uno de los grandes inconvenientes de estos sistemas, que es básicamente la confianza. Poca gente estaría dispuesta a arriesgar su equipo a un desenlace fatal, algo que por muy improbable que sea siempre podría ocurrir si hubiese un defecto de fabricación, por ejemplo.
Un sistema algo más comercial es el CoolBitts ICEBox, aparecido a finales de 2019, y que precisamente es uno de los sistemas de una fase de los que os hablábamos. En este caso, todos los componentes se mantienen sumergidos, incluso la fuente de alimentación, así que esta debería ser pasiva o semi-pasiva. Lo único que queda ajeno al líquido es el panel I/O de la placa base, para asegurar la conectividad.
La potencia total que podría enfriar esta refrigeración ronda los 750W, lo que es suficiente para un rango inmenso de equipos. De hecho, la empresa probó un Threadripper 2990WX de 32 núcleos y una NVIDIA RTX 2080 Ti a máxima carga, con un consumo pico de 618W, y la temperatura del líquido se mantuvo en 30 grados.
Os hemos hablado del problema de la confianza, y aquí viene el segundo: el precio. El kit completo de este sistema tiene un precio de 2450 dólares, que por mucho que el bundle sea bastante completo y el líquido extraordinariamente caro no parece un precio a pagar razonable. Y volviendo a la confianza, resulta curioso ver que el propio fabricante tiene la caja en una bandeja, como si se esperasen alguna fuga de líquido.
Finalizamos con la que probablemente ha sido la implementación más interesante de este tipo de sistemas, el der8auer Aqua Exhalare, un proyecto realizado a finales de 2017 que estuvo apoyado por la mayor tienda alemana de hardware y uno de los overclockers más famosos del mundo, además del patrocinio de fabricantes como Lian Li, así que realmente era viable incorporarlo al mercado.
El Aqua Exhalare seguía un enfoque de doble fase, con un líquido 3M Novec, en un equipo de alta gama de la época. Esto es, un Intel Core i7-7800X y una NVIDIA GeForce GTX 1080. Lo más interesante es que se llegó a vender por 9999€ en el minorista alemán.
De hecho, en 2018 siguió el proyecto con el Project Exhalare 2.0, y en 2019 el aclamado overclocker (¡y excelente modder!) hizo una versión más para NVIDIA. Incluso con sus potentes conocimientos de ingeniería, relaciones con las marcas y ambición por hacer las cosas bien, el Aqua Exhalare nunca constituyó una opción de venta viable.
No todo es gaming: uso en centro de datos, ¡desde España!
En todo momento hemos estado relacionando este concepto de la refrigeración por inmersión con los equipos gaming, e incluso dejando el enfoque en la estética más que en las propias capacidades de enfriamiento. Pero uno de los proyectos más prometedores a este respecto está precisamente en los centros de datos. Ahí, existe Submer, una empresa española que ofrece una solución integral de refrigeración por inmersión para datacenters.
Su gama de productos es básicamente una serie de “contenedores” en los que se sumerge todo el hardware de los servidores. Su punto de venta principal es la posibilidad de refrigerar mucha más potencia en la misma superficie, de tal forma que los servidores ocuparán muchísimo menos al poder instalarse más juntos.
Por ejemplo, estiman que la refrigeración de 200 racks con un consumo de 1000kW se podría enfriar usando tan solo con 10 unidades de su sistema de refrigeración, con más o menos la mitad del coste energético derivado de la refrigeración, y por ende reduciendo bastante los costes operativos además de usar mucho menos espacio en las salas.
Conclusiones: ¿es la refrigeración por inmersión algo realizable?
Después de ver los detalles más importantes sobre la refrigeración por inmersión, es hora de responder a la pregunta que seguramente os estéis haciendo: ¿es viable hacer un PC refrigerado así?
Técnicamente sí, ya que en el mercado existen diversos líquidos refrigerantes que no conducen la electricidad y previenen problemas biológicos que se podrían derivar del uso de una refrigeración por inmersión. También tenemos los propios sistemas de enfriamiento, donde destacan los de dos fases (2PILC) y una fase, según si hay evaporación intencionada del líquido o no.
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En todo caso, está claro que conseguir uno de estos sistemas de refrigeración no es algo excesivamente fácil y viable, de ahí que apenas los veamos más allá de exhibiciones y exposiciones. La oferta del mercado es muy limitada, la gente no tiene confianza en estos sistemas, los precios no son buenos, etc.
Aún así, hay quien está intentando llevar este concepto a los centros de datos, como es el caso de la empresa española Submer. ¿Creéis que los sistemas de refrigeración por inmersión serán más relevantes en el futuro, o seguiremos con el enfriamiento por aire y líquido tradicional?
