A medida que la inteligencia artificial (IA) y la computación de alto rendimiento impulsan una mayor densidad de potencia en los racks, la refrigeración líquida está adquiriendo cada vez más importancia en los centros de datos modernos.
Sin embargo, la transferencia de calor mediante líquidos plantea otro requisito de ingeniería: el refrigerante debe mantenerse limpio mientras el sistema continúa suministrando el caudal requerido.
Las partículas pueden entrar en el circuito de refrigeración durante la instalación y la puesta en marcha, a través del agua de reposición o como consecuencia de la corrosión y la degradación de los materiales durante el funcionamiento. Si se acumulan en lugares inadecuados, pueden aumentar la caída de presión, restringir el caudal, ensuciar las superficies de transferencia de calor o llegar a componentes sensibles.
Por ello, la filtración para refrigeración líquida en centros de datos implica mucho más que simplemente seleccionar un grado de filtración en micras. La estrategia de filtración debe considerar de forma conjunta el caudal, la contaminación, la caída de presión, la ubicación de la filtración y los requisitos de mantenimiento.
Por qué es importante la filtración en la refrigeración líquida
Los sistemas de refrigeración líquida dependen de un flujo estable del fluido y de una transferencia de calor eficiente. Por ello, mantener limpio el refrigerante es fundamental para garantizar el buen funcionamiento del sistema de refrigeración a largo plazo.
Durante la instalación y la puesta en marcha, las tuberías pueden contener residuos de soldadura, óxido, incrustaciones y otros residuos derivados de la construcción. Durante el funcionamiento, también pueden generarse partículas debido a la corrosión, el agua de reposición y otras fuentes dentro de la infraestructura de refrigeración.
Por lo tanto, el tipo y el nivel de contaminación pueden variar según la ubicación del fluido dentro del sistema y según si este se encuentra en fase de puesta en marcha o en funcionamiento normal. Por esta razón, la filtración para refrigeración líquida debe diseñarse teniendo en cuenta todo el circuito de refrigeración, en lugar de tratarse como un único punto de filtración.
- ¿Dónde se necesita filtración en un sistema de refrigeración líquida?
- El alto caudal está cambiando los requisitos de filtración
- Por qué las carcasas de filtros de bolsa siguen siendo necesarias
- La clasificación en micras no es el único criterio
- Estrategia de filtración basada en el sistema
- Preguntas frecuentes
- Selección de la filtración adecuada
¿Dónde se necesita filtración en un sistema de refrigeración líquida?
Dependiendo de la arquitectura del sistema, puede ser necesario instalar sistemas de filtración en el lado de la instalación, dentro de una CDU, en un circuito secundario de refrigeración o como parte de un sistema de filtración en derivación (side-stream).
Los requisitos de filtración pueden variar según la ubicación. El circuito del lado de la instalación puede estar expuesto a una mayor carga de partículas, mientras que, en los puntos más cercanos a los equipos de refrigeración sensibles, es necesario prestar mayor atención al control de partículas y a la caída de presión.
Esto nos lleva a un principio sencillo:
El alto caudal está cambiando los requisitos de filtración
A medida que aumenta la capacidad de refrigeración, también aumenta el volumen de líquido que debe filtrarse. Las configuraciones convencionales de cartuchos pueden requerir un gran número de elementos filtrantes para alcanzar el caudal necesario. Esto puede aumentar el tamaño de la carcasa, el espacio de instalación y las necesidades de mantenimiento.
Los cartuchos filtrantes de alto caudal ofrecen una alternativa. Gracias a una mayor superficie efectiva de filtración por elemento, los cartuchos de alto caudal pueden manejar mayores volúmenes de líquido y, al mismo tiempo, reducir el número de elementos necesarios para una aplicación determinada.
El objetivo no es simplemente alcanzar un caudal elevado. Un sistema de filtración de alto caudal correctamente diseñado debe encontrar un equilibrio entre:
- Caudal requerido y caudal máximo
- Superficie de filtración
- Caída de presión inicial y final
- Capacidad de retención de contaminantes
- Intervalo de mantenimiento
- Espacio de instalación
- Compatibilidad con el refrigerante
Por ello, los cartuchos de alto caudal son especialmente adecuados para aplicaciones en las que grandes volúmenes de refrigerante requieren una filtración continua de partículas.
¿Cuándo debería considerar un cartucho filtrante de alto caudal?
Se puede considerar el uso de un cartucho filtrante de alto caudal cuando el sistema de refrigeración requiere una filtración continua a caudales relativamente altos y una configuración convencional requeriría un gran número de elementos filtrantes. La configuración del cartucho debe seleccionarse en función de las condiciones reales de funcionamiento del sistema de refrigeración, y no únicamente del caudal.
Gestión de la carga continua de partículas
El alto caudal es solo uno de los desafíos de la filtración. Algunas partes de la infraestructura de refrigeración pueden estar expuestas a una carga de partículas relativamente alta o continua. Si en estas condiciones se utilizan elementos filtrantes desechables, pueden saturarse rápidamente y requerir reemplazos frecuentes.
Para estas aplicaciones, un filtro autolimpiante puede ofrecer una estrategia de mantenimiento diferente. A medida que se acumulan las partículas, aumenta la presión diferencial. Cuando se alcanza el punto de limpieza establecido, el filtro inicia un ciclo de limpieza y elimina los sólidos acumulados.
Este tipo de filtro puede ser especialmente útil cuando:
- El caudal es continuo
- La carga de partículas es relativamente alta
- Se desea reducir el mantenimiento manual frecuente
- Es necesario eliminar una gran cantidad de sólidos antes de las etapas de filtración más fina
Un filtro autolimpiante no sustituye necesariamente la filtración de precisión aguas abajo. Su función puede ser controlar la carga de partículas antes de que el fluido llegue a etapas de filtración más fina.
Por qué las carcasas de filtros de bolsa siguen siendo necesarias
La filtración por bolsa desempeña una función diferente dentro de una estrategia de filtración para refrigeración líquida. Durante la puesta en marcha y el lavado del sistema, un circuito de refrigeración recién instalado puede contener residuos de construcción, óxido, incrustaciones y otras partículas que no suelen estar presentes en las mismas condiciones durante el funcionamiento normal.
Una carcasa de filtro de bolsa ofrece una solución sencilla para manejar este tipo de cargas elevadas de partículas. Entre sus ventajas prácticas se incluyen:
- Operación sencilla
- Selección flexible de bolsas filtrantes
- Fácil sustitución del medio filtrante
- Alta capacidad de retención de contaminantes
- Adecuada para la puesta en marcha y la prefiltración
El uso de filtros de bolsa durante el lavado puede ayudar a evitar que el sistema de filtración utilizado durante el funcionamiento normal quede expuesto a una carga de contaminación anormalmente alta. Las carcasas de filtros de bolsa también pueden utilizarse como una etapa de prefiltración aguas arriba cuando sea necesario reducir la carga de partículas antes de la filtración posterior mediante cartuchos.
La filtración durante la puesta en marcha y la filtración durante el funcionamiento normal no tienen por qué utilizar necesariamente la misma tecnología.
La clasificación en micras no es el único criterio para la selección de un filtro de refrigeración líquida
Una de las primeras preguntas que suelen surgir en un proyecto de filtración es: “¿Qué grado de filtración en micras se necesita?” El grado de filtración en micras es importante, pero es solo uno de los factores que deben tenerse en cuenta durante el proceso de selección. La evaluación de un filtro para refrigeración líquida debe considerar todas las condiciones de funcionamiento, entre ellas:
¿Cuáles son los caudales normales y máximos de diseño?
¿Qué caída de presión puede tolerar el sistema cuando el filtro está limpio y a medida que se va saturando?
¿Qué partículas se esperan y de dónde proceden?
¿Son compatibles el medio filtrante, la carcasa y los sellos con el refrigerante utilizado?
¿Con qué frecuencia se puede inspeccionar, limpiar o sustituir el sistema de filtración?
¿Se utiliza el filtro en el lado de la instalación, dentro de una CDU, en un circuito secundario o en un sistema de filtración en derivación?
Estos factores determinan si la solución más adecuada es un cartucho de alto caudal, un filtro autolimpiante, una carcasa de filtro de bolsa o una combinación de diferentes tecnologías.
Estrategia de filtración basada en el sistema de refrigeración
Las diferentes tecnologías de filtración pueden desempeñar distintas funciones dentro de una misma infraestructura de refrigeración.
Para la filtración continua de grandes volúmenes, donde es necesario encontrar un equilibrio entre el caudal, la caída de presión y la superficie de filtración.
Para aplicaciones con una carga continua de partículas, donde es importante reducir la frecuencia de sustitución manual de los elementos filtrantes.
Para la puesta en marcha, el lavado, la prefiltración y aplicaciones en las que se prefiere una sustitución sencilla del medio filtrante.
Para aplicaciones que requieren un control más estricto de las partículas cerca de componentes sensibles del sistema de refrigeración.
El objetivo no es conseguir que cada etapa de filtración sea lo más fina posible. El objetivo es controlar la contaminación en el lugar adecuado y con el caudal requerido, manteniendo al mismo tiempo una estrategia práctica de caída de presión y mantenimiento.
Preguntas frecuentes
Selección de la filtración adecuada para un sistema de refrigeración líquida
La solución adecuada depende de la arquitectura real del sistema de refrigeración y no únicamente del grado de filtración. Ya sea para el diseño de una nueva CDU, la actualización de un circuito de refrigeración existente o la preparación de un sistema para su puesta en marcha, la estrategia de filtración debe basarse en las condiciones reales de funcionamiento.
Con información sobre el caudal, el tipo de refrigerante, la presión de funcionamiento, los requisitos de filtración y la configuración del sistema de refrigeración, el equipo de BOLEFIL puede evaluar la tecnología y la configuración de filtración más adecuadas para cada aplicación.
