La pericia de EOLIOS en simulación CFD (Computational Fluid Dynamics) y en optimización de los sistemas de refrigeración desempeñó un papel crucial en la resolución del reto termo-aeráulico externo de los centros de datos.
Nuestro saber hacer permitió anticipar los fenómenos de bucle térmico en cubierta y validar el impacto de los grupos electrógenos, garantizando así un rendimiento óptimo y una gestión térmica eficaz y duradera para estas infraestructuras complejas.
Lo esencial. Estudio CFD interno y externo de un centro de datos italiano (sitios PAR5 & PAR6). Internamente, aparece un riesgo de sobrecalentamiento de los racks (hasta 35 °C, por encima de la consigna de 28 °C) en caso de doble avería ; externamente, la dispersión de los penachos en cubierta está en gran medida controlada, con bucles localizados bajo ciertas orientaciones de viento. Grupos electrógenos, una chimenea de descarga de 3 m y un gemelo digital validan un funcionamiento fiable, incluso en modo degradado.
El impacto de los penachos térmicos en el exterior del edificio es difícil de prever debido a las distintas variables que los ingenieros de diseño y los arquitectos no pueden controlar. Estas variables incluyen la velocidad del viento, la temperatura del aire, la dirección del viento (analizada mediante la rosa de los vientos local) y la topología de las estructuras circundantes.
Sin embargo, estos fenómenos de recirculación (o bucle térmico) tienen un impacto directo sobre el rendimiento de los equipos de refrigeración situados en cubierta.
Reaspiración, por un aeroenfriador, de una parte del aire caliente descargado en las proximidades (penacho de un grupo electrógeno o de otro intercambiador). Eleva la temperatura de aspiración y saca al equipo de su rango de funcionamiento.
EOLIOS te acompaña en el estudio del impacto de estas problemáticas aeráulicas para asegurar un funcionamiento óptimo en cualquier circunstancia, incluso las más extremas (escenarios de vientos desfavorables o averías).
En este sitio, ello incluye el uso de amplias redes de aeroenfriadores y la optimización de la ingeniería hidráulica (tanques de inercia), orientadas a garantizar la evacuación duradera del calor y a optimizar los costes de explotación. La flexibilidad y la seguridad están en el corazón del diseño.
Estos centros de datos se diseñan con una infraestructura redundante (modos N+1 y N) para mantener la refrigeración frente a los imprevistos. Este marco altamente seguro permite no solo un mantenimiento simplificado sino también un funcionamiento continuo, incluso en caso de corte de corriente (Blackout), gracias a la activación de los grupos electrógenos de emergencia y de los locales UPS.
La anticipación numérica desempeña un papel crucial en la eficiencia operativa de estos centros de datos. El gemelo digital ultradetallado modeliza los flujos y gestiona virtualmente las operaciones críticas, reduciendo así los riesgos de disfunciones térmicas ligadas al entorno exterior. Esta modelización incluye el análisis de las chimeneas de descarga, la dispersión de los humos y el impacto de los edificios.
En resumen, gracias a su vasta capacidad, su eficiencia de refrigeración en cubierta, su redundancia eléctrica y el uso intensivo de la simulación CFD, los centros de datos ofrecen soluciones extremadamente robustas. Al prevenir los sobrecalentamientos localizados, estas instalaciones se vuelven esenciales para las empresas que buscan sostener servicios digitales mundiales continuos y fiables.
La realización de un estudio CFD (Computational Fluid Dynamics) es crucial para los centros de datos con el fin de optimizar la aeráulica externa y la refrigeración, minimizando así los riesgos de recirculación del aire caliente y maximizando la eficiencia térmica.
Refrigeración : las simulaciones CFD modelizan los penachos térmicos y los flujos de aire exteriores alrededor del centro de datos. Esto ayuda a validar la implantación de los sistemas en cubierta, la disposición de las chimeneas de descarga y de los aeroenfriadores para garantizar una refrigeración eficaz y evitar el bucle térmico.
Consumo de energía : analizando los vientos y la dispersión térmica externa, los estudios CFD identifican puntos de vigilancia para preservar la eficiencia energética: abatimiento del calor frente a los obstáculos de los edificios, prevención de los sobrecalentamientos localizados en cubierta.
Gestión de la resiliencia : los modelos CFD validan el comportamiento de las instalaciones en fases críticas: optimización de los tanques de inercia y análisis transitorio durante un Blackout, facilitando la continuidad de servicio de los recursos de refrigeración.
Seguridad y emergencia : la CFD simula el modo degradado en caso de avería de la red eléctrica, verificando la robustez de los sistemas de emergencia (modos N+1 y N). Valida en particular la correcta dispersión de los humos procedentes de los grupos electrógenos.
Al integrar estos análisis CFD desde el diseño, los centros de datos pueden mejorar su eficiencia operativa, anticipar el impacto de su entorno meteorológico directo y reforzar su seguridad, apoyándose en un gemelo digital preciso para consolidar las decisiones de ordenación.
En EOLIOS Ingeniería hemos comprendido plenamente la importancia de estas simulaciones externas para asegurar sistemas de refrigeración masivos. Gracias a nuestra pericia CFD, validamos el funcionamiento global del sitio, reduciendo los riesgos a largo plazo y contribuyendo a la sostenibilidad de los centros de datos.
La optimización de los data halls en los centros de datos es esencial, y la simulación numérica CFD desempeña en ella un papel importante. Modelizando los flujos de aire, el reparto de la temperatura y la interacción entre los equipos, la CFD permite diseñar sistemas de refrigeración más eficientes. Identifica los puntos calientes, mejora la circulación del aire y reduce los costes energéticos ajustando con precisión la climatización y la disposición de los racks. Un uso estratégico de la CFD asegura no solo un mejor rendimiento operativo y una mayor fiabilidad de los equipos, sino que contribuye también a reducir la huella de carbono de los centros de datos.
Un data hall es una zona dedicada al alojamiento de los equipos informáticos esenciales para el tratamiento y el almacenamiento de los datos. Se compone principalmente de racks que contienen servidores, unidades de almacenamiento y conmutadores de red. Para optimizar la refrigeración, los racks suelen disponerse en pasillos calientes y fríos, separando el aire caliente expulsado del aire frío destinado a refrigerar los equipos.
Disposición de los racks en pasillos alternos: los frentes aspiran el aire frío de un pasillo frío, las partes traseras descargan el aire caliente en un pasillo caliente. Esta separación limita la mezcla de los flujos y mejora el rendimiento de la refrigeración.
Los sistemas de refrigeración incluyen climatizadores de precisión o enfriadores de agua, diseñados para mantener temperaturas estables a pesar del calor generado por los servidores. La distribución eléctrica se basa en sistemas redundantes, respaldados por onduladores (UPS) y generadores de emergencia, garantizando una alimentación continua en caso de corte. Por último, sensores inteligentes supervisan permanentemente la temperatura, la humedad y el rendimiento de los equipos.
En este estudio, se identificó un problema de sobrecalentamiento en la parte izquierda del data hall, zona crucial para el buen funcionamiento del centro de datos. Este sobrecalentamiento se produce cuando dos sistemas de refrigeración fallan simultáneamente, y los racks afectados pueden alcanzar 35 °C, superando ampliamente el límite máximo de 28 °C. Estas condiciones comprometen el rendimiento y la fiabilidad de los equipos, aumentando el riesgo de fallos que pueden afectar a la integridad de los datos y a la continuidad de los servicios.
La configuración de la sala y la instalación de rejillas antiintrusión acentúan el problema creando un reparto desigual de la presión. Se forma una sobrepresión en los pasillos calientes del lado izquierdo, impidiendo la evacuación eficaz del aire caliente y provocando un fenómeno de recirculación, en el que el aire caliente vuelve al sistema, acelerando la subida de las temperaturas.
El reparto desigual de los racks contribuye también al problema, ya que los sistemas de refrigeración averiados deben gestionar la carga térmica de un islote de racks alejado, haciendo que este sector sea particularmente vulnerable. Para resolver este reto, los ingenieros de EOLIOS diseñaron varias soluciones innovadoras. Gracias a un diálogo profundo con el cliente, evaluaron las opciones y seleccionaron la estrategia más eficaz, implementada en colaboración con todas las partes interesadas.
La optimización de los sistemas de refrigeración, como las enfriadoras y los grupos electrógenos, es esencial para asegurar el rendimiento y la fiabilidad de los centros de datos. Con densidades elevadas de servidores, que pueden superar los 10 kW por rack, la gestión térmica se convierte en un reto mayor. Un sobrecalentamiento no controlado puede provocar averías materiales, disminuir la disponibilidad de los servicios y acelerar el desgaste de los equipos.
Así, la optimización térmica no consiste solo en mantener una temperatura estable: contribuye a reducir los costes energéticos y la huella de carbono de las instalaciones. Las simulaciones numéricas ofrecen una visión detallada de las temperaturas y de los flujos térmicos para distintos escenarios operativos.
Una modelización 3D precisa de las infraestructuras, como la cubierta de un centro de datos hyperscale equipada con carenados de ventilación, permite visualizar el conjunto de los sistemas críticos y su interacción. La estructura modelizada incluye los módulos de carenado, las redes de ventilación, las pasarelas de acceso y la disposición optimizada de las unidades de refrigeración. Estos modelos constituyen la base de las simulaciones CFD, esenciales para analizar y optimizar el rendimiento térmico.
Más información: ¿cuáles son las causas y los efectos de un punto caliente en un centro de datos?Los aeroenfriadores desempeñan un papel central en la disipación del calor generado por los servidores. Intercambiadores AIRE-AGUA que utilizan el aire exterior, extraen el calor de los sistemas de refrigeración y aseguran un flujo constante de aire frío. Su implantación en cubierta y su dimensionamiento deben estudiarse cuidadosamente para evitar cualquier fenómeno de recirculación de aire caliente, susceptible de degradar el rendimiento térmico.
Intercambiador aire-agua (dry cooler) que disipa hacia el aire exterior el calor captado por el circuito de agua del centro de datos. Su eficiencia depende directamente de la temperatura del aire aspirado, de ahí su sensibilidad al bucle.
Los grupos electrógenos proporcionan una alimentación eléctrica de emergencia en caso de corte de la red principal. Gracias a un arranque automático, asumen la carga eléctrica de los equipos y de los sistemas de refrigeración, asegurando la continuidad de los servicios y la protección de los datos. Su funcionamiento coordinado con los onduladores (UPS) garantiza un suministro estable y una alta disponibilidad del centro de datos.
Para cada proyecto, EOLIOS Ingeniería desarrolla un modelo 3D detallado que integra todos los sistemas que influyen en la aeráulica, como los aeroenfriadores y los grupos electrógenos. Los planos del sitio, las maquetas 3D y las fichas técnicas de los equipos permiten determinar las características esenciales, como los caudales de aire y las potencias disipadas.
Este gemelo digital permite analizar con precisión el funcionamiento de los sistemas de refrigeración e identificar los puntos de mejora potenciales. Gracias a su pericia en mallado y en convergencia, los ingenieros de EOLIOS garantizan simulaciones CFD fiables y robustas. Un mallado fino y estructurado captura con precisión las variaciones de flujo de aire y de temperatura, asegurando resultados estables y representativos de las condiciones reales.
Para simular condiciones realistas, se integró en las simulaciones un análisis meteorológico basado en los registros de la estación más cercana. La temperatura exterior, la velocidad del viento y la orientación del viento son variables críticas que influyen en el comportamiento térmico de las instalaciones. Los escenarios estudiados incluyen distintas orientaciones de viento principal y el impacto sobre los grupos electrógenos. Se compararon dos modelos de extracción:
Descarga a la altura del grupo electrógeno.
Descarga mediante una chimenea de 3 metros para limitar el bucle del aire caliente y mejorar la eficiencia de la refrigeración.
A recordar. La chimenea de 3 m resultó ser la configuración más favorable: aleja la descarga de aire caliente de las tomas de aire y reduce claramente el riesgo de bucle térmico en cubierta.
El análisis meteorológico integrado en el modelo numérico permitió estudiar la dispersión térmica según diversas orientaciones de viento, apoyándose en una rosa de los vientos anual para identificar las configuraciones más representativas y más exigentes. Los resultados muestran que la dispersión del calor se efectúa de manera satisfactoria en la mayoría de las situaciones estudiadas.
No obstante, el análisis puso de manifiesto zonas localizadas donde pueden aparecer fenómenos de bucle térmico, ligados principalmente a la fuerte densidad de los equipos técnicos en cubierta. En ciertas configuraciones, el viento favorece el retorno del aire caliente hacia las tomas de aire de los sistemas de refrigeración. Aunque estas elevaciones de temperatura siguen siendo limitadas, localizadas y sin impacto crítico sobre el funcionamiento global del sitio, constituyen puntos de vigilancia importantes en una lógica de optimización.
El estudio permitió también analizar el impacto de los grupos electrógenos, de las chimeneas de descarga y de las instalaciones eléctricas asociadas en escenarios críticos. La verificación de la robustez de las instalaciones en modos degradados (N+1 y N) es esencial, en particular durante un análisis transitorio de tipo Blackout o Ride-Through.
A diferencia de sitios que requieren pesadas modificaciones físicas, las simulaciones 3D muestran que los penachos térmicos procedentes de los grupos electrógenos no perturban significativamente el funcionamiento de los sistemas de refrigeración en cubierta. La implantación de las chimeneas y el diseño global permiten una evacuación eficaz de los flujos calientes. Los resultados confirman que no hay contaminación notable del aire aspirado por los equipos sensibles.
En los centros de datos modernos, los sistemas de refrigeración desempeñan un papel central, y el aire aspirado debe permanecer suficientemente frío para garantizar su eficiencia. Para optimizar este rendimiento, el estudio termo-aeráulico externo también abordó la ingeniería hidráulica, en particular la optimización de los tanques de inercia y los fenómenos de estratificación.
El análisis confirma que el comportamiento térmico global del sitio está controlado. Sin embargo, debido a los fenómenos de recirculación identificados en cubierta, los ingenieros de EOLIOS recomiendan una vigilancia particular frente a ciertas configuraciones de viento. Apoyándose en la cartografía de los puntos calientes y en el gemelo digital (Cloud Viewer), el proyecto se beneficia de un enfoque anticipativo que asegura la fiabilidad, el rendimiento y la durabilidad de las instalaciones.
Gracias a su pericia en simulación numérica, y más concretamente en aeráulica externa de centros de datos, EOLIOS pudo validar las decisiones de diseño y proponer recomendaciones adaptadas para vigilar los fenómenos de bucle térmico en cubierta. En lugar de imponer modificaciones estructurales costosas, el estudio confirmó la pertinencia y la coherencia global de la implantación actual, incluidos los grupos electrógenos.
El análisis de las distintas configuraciones de viento permitió identificar las condiciones específicas que favorecen el abatimiento del aire caliente hacia las tomas de aire. Las soluciones elegidas se orientan hacia una mayor vigilancia durante estos escenarios meteorológicos, rigurosamente simulados en el modelo 3D. Estas observaciones confirman que las elevaciones de temperatura siguen siendo limitadas, localizadas y sin impacto crítico sobre el funcionamiento de los sistemas.
Gracias a este estudio, EOLIOS aseguró el diseño de los sistemas aeráulicos en cubierta desde la fase de diseño. Esta optimización anticipativa reduce los riesgos de disfunciones térmicas y las pérdidas de rendimiento ligadas a las condiciones exteriores desfavorables. El uso continuo del gemelo digital, en particular mediante el Cloud Viewer, acompañará a los responsables a lo largo de todo el ciclo de vida del sitio.
Saber hacer: la creación del gemelo digital de tu centro de datosSobrecalentamiento interno, bucle en cubierta, grupos electrógenos y gemelo digital: las respuestas a las preguntas de operadores y equipos de diseño.
Asegurar la refrigeración de un centro de datos italiano mediante simulación CFD, internamente (data halls, riesgo de sobrecalentamiento en caso de doble avería) y externamente (penachos de los aeroenfriadores y de los grupos electrógenos en cubierta), como en nuestro proyecto CFD externa e interna, Hyperscale.
La reaspiración, por los aeroenfriadores, de una parte del aire caliente descargado en las proximidades. Eleva la temperatura de aspiración y degrada la refrigeración. Bajo ciertas orientaciones de viento, la elevada densidad de equipos en cubierta favorece este fenómeno.
La descarga mediante una chimenea de 3 metros aleja el aire caliente de las tomas de aire y resultó ser la configuración más favorable para limitar el bucle, frente a una descarga a la altura del grupo.
Sí. Las simulaciones en modos degradados N+1 y N, incluidos los transitorios de tipo Blackout, muestran que los penachos de los grupos electrógenos no contaminan el aire aspirado por los equipos sensibles en cubierta.
Modeliza los flujos y reproduce virtualmente las operaciones críticas. Combinado con la cartografía de los puntos calientes, permite un enfoque anticipativo a lo largo de todo el ciclo de vida del sitio.
Explora nuestras especialidades, proyectos y dosieres técnicos para ir más allá de la FAQ.
El estudio realizado por EOLIOS Ingeniería se centra en la optimización térmica de los centros de datos hyperscale mediante simulaciones CFD: mejora de la circulación del aire, eficiencia de los sistemas de refrigeración, reducción del consumo de energía y de la huella de carbono. Sobrecalentamientos y bucles identificados, con carenados y gemelos digitales como apoyo.
Extracción de humosIngeniería de extracción de humos en un centro de datos
ExteriorDC23 – Exterior
HyperscaleCFD externa e interna – Data Center Hyperscale
OptimizaciónOptimización CFD – Data Center
InternoData Center – DC28 – Interno
Locales técnicosLocales técnicos – Data Center
RefrigeraciónOptimización refrigeración – Data Center
ExteriorData Centers – DC15.1 y DC15.2 – Exterior
ExteriorData Center – PA 22 – Exterior
Grupo electrógenoEstudio de pérdida de carga – Grupo electrógeno – Data center
ExteriorData Center – París
IncendioData Center – GAS NOVEC
InternoData center – DC17 – Interno
ExteriorData center – D14 – Exterior
ExteriorData center – DC25 y DC26 – Exterior
InternoData Center – DC10 – Interno
InternoData center – DC25 – Interno
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