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Computación

Clústers de ordenadores capaces de calentar edificios

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Un nuevo sistema de enfriamiento por agua hace que los ordenadores utilicen su calor de forma más eficiente para calentar edificios.

  • por Duncan Graham-rowe | traducido por Francisco Reyes (Opinno)
  • 23 Junio, 2009

Se han utilizado para hacer modelos informáticos del cambio climático, para prever las tendencias económicas, y simular la complejidad intrínseca de las proteínas. Sin embargo, IBM tiene en mente una nueva aplicación para los ordenadores de alto rendimiento: calentar edificios.

Gracias a un nuevo sistema de enfriado por agua instalado en el propio chip que ha desarrollado la compañía, la energía térmica de un grupo de procesadores informáticos se puede reciclar de forma eficiente para suministrar agua caliente a una oficina, afirma Bruno Michel, director de empaquetado termal avanzado en el Laboratorio de Investigación de IBM en Zurich, Suiza. El objetivo, afirma, es mejorar en rendimiento energético de los grandes grupos de ordenadores y reducir el impacto ambiental que provocan.

Un esquema piloto basado en un sistema informático equipado con este tipo de tecnología se espera que logre ahorra 30 toneladas de emisiones de dióxido de carbono al año—el equivalente a un 85 por ciento de reducción en la huella de carbono. Una novedosa red de capilares microfluídicos dentro de una placa de disipación térmica se adhiere a la superficie de cada chip dentro del grupo de ordenadores, lo que permite que el agua se pueda bombear a sólo micrones del material semiconductor mismamente. A pesar de su proximidad con el circuito, no hay riesgo de gotera, afirma Michel, puesto que los capilares están herméticamente sellados. Al hacer que el agua pase tan cerca de los chips, el calor se puede disipar de forma más eficiente. El agua, calentada a 60 °C, se pasa a través de un intercambiador de calor para así generar el calor que será finalmente distribuido a otras zonas.

IBM ha empleado varios años en desarrollar esta tecnología de enfriado microfluídica, y tiene previsto ponerla a prueba con el Instituto Federal de Tecnología de Suiza, en Zurich. Un clúster de 10 teraflops consistente en dos Servidores BladeCenter de IBM será utilizado por el Laboratorio de Ciencia Informática e Ingeniería de la universidad para poder generar los modelos de las dinámicas de los fluidos que son necesarios para la investigación nanotecnológica. Después el agua se bombeará en el sistema de calefacción de la universidad, lo que ayudará a calentar 60 edificios. “Este es el primer sistema a gran escala,” afirma Michel. “Tiene un tamaño aproximadamente 20 veces menos al de un centro de datos típico.” El objetivo final de esta tecnología, afirma, es ayudar a combatir los problemas de calentamiento que sufren los centros de datos de gran tamaño.

Hasta un 50 por ciento de la energía que consumen los centros de datos modernos se gasta en enfriar el aire. La mayoría del calor se desperdicia puesto que simplemente se arroja a la atmósfera. Se han dado pocas iniciativas para reciclar el calor que generan los centros de datos convencionales. Por ejemplo, un centro de datos de 9 pisos y 18.500 metros cuadrados que la compañía de alojamiento Telehouse está construyendo en Londres será capaz de proveer calefacción a las oficinas cercanas. Otras compañías, entre las que se incluye IBM, han utilizado el exceso de calor para calentar invernaderos o piscinas. Sin embargo, la reutilización de los residuos térmicos resulta bastante cara puesto que las temperaturas que se pueden recolectar son relativamente bajas, afirma Frank Brand, director de operaciones del centro de datos de la compañía holandesa de ingeniería Imtech. “Sólo se pueden obtener de 30 a 35 grados Celsius,” afirma.

Por el contrario, y puesto que el agua es mucho más eficiente que el aire para capturar el calor, el enfriamiento a base de agua hace que se obtengan temperaturas mucho más elevadas, señala Michel. El agua se utilizó en un principio para enfriar los ordenadores, aunque este método consistía únicamente en unas tuberías de agua fría que pasaban por detrás de las cajas de los servidores para enfriar el aire cercano a los armarios de metal.

Según algunas estimaciones, la infraestructura de la tecnología de la información es responsable de un 2 por ciento de las emisiones globales de dióxido de carbono, lo que la equipara con la aviación. Y hay expertos que aseguran que esta cifra se duplicará en los próximos cinco años.

“Es más eficiente calentar el agua y trasladarla a algún otro lugar que hacer lo mismo con el aire,” afirma Jonathan Koomey, científico de proyectos en los Laboratorios Nacionales Lawrence Berkeley y profesor asesor en la Universidad de Stanford. En 2005, los centros de datos consumían un 1 por ciento de la electricidad mundial—el doble que en 2000, afirma Koomey. Sin embargo, no está convencido de que esta cifra siga subiendo. “Hay muchas formas de mejorar la eficiencia de los centros de datos,” afirma. Por ejemplo, un mejor control de los centros de ordenadores podría ayudar a mejorar los niveles de eficiencia de forma dramática. “Tenemos servidores que, como media, funcionan a un 5 o 15 por ciento de su carga máxima,” afirma Koomey. “Incluso si el servidor no lleva a cabo ninguna tarea, aún así está consumiendo entre un 60 y un 70 por ciento de potencia.”

Brand también señala que “usar el aire para enfriar resulta mucho más barato” y que los centros de datos modernos consumen mucha menos energía de enfriado que los centros más antiguos.

La tendencia hacia el apilamiento de los procesadores unos encima de otros para incrementar la densidad de potencia es otra razón por la que IBM sigue apostando por este sistema microfluídico de enfriamiento con agua, afirma Michel. Los chips tridimensionales de este tipo suponen un serio problema para los sistemas de enfriamiento tradicionales a base de aire,” afirma.

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