GMORS

Sempre que assistimos a um vídeo por streaming, salvamos fotos na nuvem, fazemos compras online ou enviamos uma mensagem, os data centers estão trabalhando nos bastidores. Essas instalações abrigam milhares de servidores que processam e armazenam as informações digitais utilizadas por pessoas e empresas em todo o mundo.

Todos esses servidores geram calor enquanto operam. Tradicionalmente, os data centers têm confiado em sistemas de resfriamento a ar para remover esse calor e manter os equipamentos funcionando de forma segura.

No entanto, à medida que esses serviços digitais continuam a crescer, os data centers precisam lidar com uma quantidade cada vez maior de capacidade computacional. Essa tendência se acelerou ainda mais com o avanço das aplicações de IA e dos grandes modelos de linguagem (LLMs), que exigem uma capacidade de processamento significativamente maior do que muitas cargas de trabalho tradicionais.

Para entregar esse desempenho, os servidores são equipados com processadores mais potentes. Esses chips consomem grandes quantidades de eletricidade, e grande parte dessa energia é liberada na forma de calor durante as operações.

Além disso, os operadores de data centers costumam instalar mais capacidade de computação dentro do mesmo rack de servidores para aproveitar melhor o espaço disponível. Como resultado, mais calor é gerado em uma área menor, tornando cada vez mais difícil para o resfriamento a ar, por si só, remover esse calor de maneira eficaz.

É por isso que o resfriamento líquido em data centers está se tornando uma solução cada vez mais importante. Mas o que é o resfriamento líquido em data centers e como ele funciona? Vamos começar pelo básico.

O que é o Resfriamento Líquido em Data Centers?

O resfriamento líquido em data centers é um método de remoção de calor dos servidores que utiliza um líquido circulante em vez de depender apenas do ar.

À medida que o líquido flui pelo sistema de resfriamento, ele absorve o calor dos servidores e o transporta para longe. O líquido aquecido é então resfriado e recirculado para repetir o processo.

Em comparação com o ar, o líquido pode transportar muito mais calor. Isso permite que os data centers utilizem processadores mais rápidos e de maior desempenho, além de instalar mais servidores dentro de um mesmo rack.

Em outras palavras, o resfriamento líquido ajuda os data centers a suportar uma maior capacidade computacional no mesmo espaço físico.

Por essa razão, o resfriamento líquido está se tornando cada vez mais comum em ambientes com demandas intensivas de computação, incluindo data centers de hiperescala (hyperscale), clusters de treinamento de IA, instalações de computação de alto desempenho (HPC) e ambientes de computação de borda (edge computing).

Na próxima seção, veremos como o resfriamento líquido funciona nos data centers e as principais arquiteturas de resfriamento utilizadas atualmente.

Como Funciona o Resfriamento Líquido em Data Centers?

Os sistemas de resfriamento líquido utilizados em data centers podem ser divididos amplamente em duas abordagens principais: o Resfriamento Líquido Direto (DLC - Direct Liquid Cooling) e o Resfriamento por Imersão (Immersion Cooling). Ambos os métodos removem o calor de forma mais eficiente do que o resfriamento a ar, mas diferem na maneira como o fluido refrigerante interage com os equipamentos do servidor.

・Resfriamento Líquido Direto (DLC)

No Resfriamento Líquido Direto, o fluido refrigerante é bombeado através de tubulações até placas frias (cold plates) fixadas diretamente em componentes de alta geração de calor, como CPUs, GPUs e aceleradores de IA. Cada placa fria contém canais internos pelos quais o fluido flui. À medida que o fluido passa por esses canais, ele absorve o calor do processador. O fluido aquecido é então transportado para um trocador de calor, onde o calor é removido antes que o fluido seja recirculado de volta ao sistema.

O Resfriamento Líquido Direto pode ser dividido em dois tipos:

DLC Monofásico (Single-Phase)

No DLC monofásico, o fluido refrigerante permanece em estado líquido durante todo o ciclo de resfriamento. Ele absorve o calor das placas frias, flui para um trocador de calor e, em seguida, é resfriado e recirculado.

DLC Bifásico (Two-Phase)

No DLC bifásico, o fluido refrigerante evapora parcialmente ao absorver o calor do processador. O vapor é então condensado de volta ao estado líquido e retorna ao sistema. Essa mudança de fase permite que grandes quantidades de calor sejam removidas com extrema eficiência.

・Resfriamento por Imersão (Immersion Cooling)

No Resfriamento por Imersão, o servidor inteiro é colocado dentro de um tanque cheio de um fluido dielétrico especial. O fluido dielétrico não é condutor de eletricidade, o que significa que ele pode entrar em contato direto com os componentes eletrônicos sem causar curto-circuitos. À medida que o fluido envolve o servidor, ele absorve o calor de todos os componentes, e não apenas de chips selecionados.

O resfriamento por imersão também pode ser dividido em dois tipos:

Imersão Monofásica (Single-Phase)

No resfriamento por imersão monofásica, o fluido dielétrico permanece em estado líquido. O fluido aquecido circula por um trocador de calor, é resfriado e depois retorna ao tanque de imersão.

Imersão Bifásica (Two-Phase)

No resfriamento por imersão bifásica, o fluido dielétrico é formulado para ferver a uma temperatura relativamente baixa. Quando absorve calor dos componentes do servidor, parte do líquido se transforma em vapor. O vapor sobe até um condensador, onde é resfriado e convertido de volta em líquido. O líquido então retorna ao tanque, criando um ciclo contínuo de resfriamento.

Por que a Vedação é Crucial para o Resfriamento Líquido em Data Centers

O resfriamento líquido melhora a remoção de calor ao trazer o fluido refrigerante muito mais perto de componentes eletrônicos sensíveis. Embora isso aumente significativamente a eficiência de resfriamento, também significa que qualquer vazamento pode representar um risco direto para os caros equipamentos de TI.

Mesmo um pequeno vazamento pode levar a danos no hardware, tempo de inatividade (downtime) do sistema, contaminação do fluido refrigerante e manutenções dispendiosas.

Para evitar isso, elementos de vedação sono instalados em todo o sistema de resfriamento, incluindo nas placas frias, engates rápidos (quick disconnect couplings), manifolds (distribuidores), bombas, trocadores de calor e tanques de imersão. Essas vedações devem manter o fluido refrigerante contido de forma segura sob condições contínuas de operação.

Com o tempo, os materiais de vedação são expostos a diversos desafios:

• Exposição química: proveniente de misturas de água-glicol, fluidos refrigerantes ou fluidos dielétricos.
• Mudanças de temperatura: que fazem com que os materiais endureçam, encolham ou percam a elasticidade.
• Flutuações de pressão: que exercem tensões repetidas nas superfícies de vedação.
• Deformação permanente por compressão (compression set): onde a vedação perde gradualmente a sua capacidade de manter a pressão de contato.
• Controle de contaminação: já que os materiais das peças de vedação podem liberar substâncias que poderiam afetar o desempenho do fluido refrigerante.

Devido a essas exigências, tanto o design da vedação quanto a seleção do material desempenham um papel crítico na confiabilidade a longo prazo dos sistemas de resfriamento líquido.

Na próxima seção, examinaremos os principais pontos de vedação nos sistemas de Resfriamento Líquido Direto e por Imersão, bem como as soluções de vedação utilizadas em cada ponto.

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Como Diferentes Soluções de Vedação Suportam os Sistemas de Resfriamento Líquido

Diferentes partes de um sistema de resfriamento líquido desempenham funções distintas, e cada ponto de vedação enfrenta sua própria combinação de desafios químicos, térmicos e mecânicos. Para garantir a confiabilidade a longo prazo, os materiais de vedação devem ser combinados com as condições específicas de cada ponto do sistema.

Sealing for Direct Liquid Cooling (DLC) Systems

Em um sistema típico de Resfriamento Líquido Direto (DLC), o fluido refrigerante flui da Unidade de Distribuição de Refrigerante (CDU) através de manifolds (distribuidores) e mangueiras flexíveis até as placas frias montadas nos processadores. Engates rápidos (quick disconnect couplings) permitem que servidores individuais sejam conectados ou removidos sem a necessidade de drenar todo o circuito.

Vedações para Placas Frias (Cold Plates)

As placas frias são montadas diretamente sobre processadores como CPUs e GPUs. Dentro da placa fria, o fluido refrigerante flui através de canais estreitos que absorvem o calor do chip.

As vedações utilizadas nas placas frias devem ser compatíveis com fluidos refrigerantes à base de água-glicol, como o propilenoglicol e água (PG25). Elas também devem apresentar baixos níveis de substâncias extraíveis para minimizar o risco de liberação de contaminantes que possam obstruir os microcanais.

A GMORS oferece compostos de EPDM especialmente formulados e otimizados para sistemas de resfriamento à base de água. Esses materiais combinam uma excelente resistência química com características de baixa extração para ajudar a proteger a pureza do fluido refrigerante.

Vedações para Engates Rápidos (Quick Disconnect Couplings)

Os engates rápidos permitem que servidores ou módulos de resfriamento sejam conectados e removidos sem drenar todo o circuito de refrigeração.

Uma vez instaladas, as vedações permanecem sob compressão por longos períodos e devem continuar a fornecer um desempenho de vedação confiável, mesmo após repetidos ciclos de conexão e exposição prolongada a temperaturas elevadas.

A GMORS utiliza materiais de vedação que retêm sua elasticidade ao longo do tempo, ajudando os engates rápidos a manter uma força de vedação consistente e uma proteção confiável contra vazamentos.

Vedações para Manifolds

Os manifolds distribuem o fluido refrigerante da linha de alimentação principal para várias placas frias ou servidores. Como eles contêm muitos pontos de conexão, um vazamento em qualquer vedação individual pode afetar o desempenho de todo o circuito de resfriamento。

As vedações nos manifolds permanecem comprimidas durante toda a operação e devem manter a força de vedação apesar das contínuas mudanças de temperatura e flutuações de pressão。

A GMORS utiliza compostos de borracha resilientes que preservam sua forma e força de vedação sob compressão de longo prazo, ajudando as vedações dos manifolds a entregar um desempenho duradouro e confiável。

CDU Seals (Cooling Distribution Unit)

A Unidade de Distribuição de Refrigerante (CDU) contém bombas, válvulas e trocadores de calor que regulam o fluxo, a pressão e a temperatura do fluido refrigerante。

As vedações utilizadas nesses componentes devem fornecer resistência química confiável e estabilidade dimensional sob operação contínua。

A GMORS fornece anéis O de precisão e vedações personalizadas fabricadas sob tolerâncias rígidas para suportar uma vedação confiável em componentes críticos da CDU。

Vedação para Sistemas de Resfriamento por Imersão (Immersion Cooling)

Em um sistema de resfriamento por imersão, os servidores são colocados dentro de tanques vedados e cheios de fluido dielétrico. Vedações adicionais são utilizadas ao redor das tampas dos tanques, passagens de cabos (cable feedthroughs), bombas e trocadores de calor para conter o fluido e, em alguns sistemas, o seu vapor。

Gaxetas para Tampas de Tanques (Tank Lid Gaskets)

Os tanques de imersão são cheios com fluido dielétrico e vedados com grandes gaxetas ao redor da tampa。

Essas gaxetas devem permanecer compatíveis com o fluido e manter uma vedação confiável ao longo de uma grande superfície。

A GMORS oferece materiais para gaxetas personalizadas desenvolvidos para suportar a exposição de longo prazo a fluidos dielétricos。

Vedações para Passagens de Cabos (Cable Feedthrough Seals)

Os cabos de alimentação e de comunicação devem passar através da parede do tanque sem permitir o vazamento de fluido。

Essas vedações devem se ajustar perfeitamente ao redor de cada cabo, ao mesmo tempo em que acomodam a expansão térmica e a movimentação。

A GMORS desenvolve soluções de vedação moldadas personalizadas para geometrias complexas de passagens de cabos。

Vedações para Contenção de Fluido e Controle de Vapor

Nos sistemas de imersão bifásica, o fluido dielétrico é formulado para ferver a temperaturas relativamente baixas. À medida que o fluido evapora e condensa repetidamente, o sistema de vedação deve conter tanto o líquido quanto o vapor, minimizando a permeação do fluido。

Esse processo de mudança de fase também pode criar pulsos de pressão dentro do sistema. Com o tempo, essas flutuações de pressão podem fazer com que as vedações se expandam e contraiam repetidamente, aumentando o risco de fadiga e vazamentos。

A GMORS fornece compostos de vedação quimicamente inertes com baixa permeabilidade, alta resistência à tração e excelente durabilidade mecânica. Esses materiais ajudam a reduzir a perda de fluido, manter a pressão estável do sistema e suportar as flutuações repetidas de pressão associadas ao resfriamento bifásico。

Vedações para Bombas e Trocadores de Calor

As bombas e os trocadores de calor circulam e resfriam o fluido dielétrico。

Suas vedações devem permanecer estáveis durante a exposição prolongada a fluidos de resfriamento especializados。

A GMORS oferece compostos elastoméricos livres de silicone que ajudam a preservar a limpeza do fluido e a reduzir os riscos de contaminação em ambientes eletrônicos sensíveis。

Por que Escolher as Soluções de Vedação da GMORS para Resfriamento Líquido?

Os sistemas de resfriamento líquido dependem de inúmeras vedações para manter o fluido refrigerante contido de forma segura em todo o sistema. Para garantir a confiabilidade a longo prazo, esses materiais de vedação devem permanecer continuamente estáveis quando expostos a fluidos refrigerantes à base de água-glicol, gases refrigerantes e fluidos dielétricos. 

A GMORS é especializada em soluções de vedação de alto desempenho para data centers resfriados a líquido e sistemas de computação de alto desempenho (HPC). Nossos materiais e processos de fabricação são projetados para suportar uma ampla variedade de arquiteturas de resfriamento, incluindo sistemas monofásicos e bifásicos de Resfriamento Líquido Direto (DLC) e Resfriamento por Imersão.

A GMORS desenvolve soluções de vedação alinhadas com os padrões de resfriamento líquido e as diretrizes de design do Open Compute Project (OCP). Com experiência na formulação de materiais e fabricação de precisão, ajudamos os clientes a alcançar um desempenho de vedação confiável e de longo prazo para a próxima geração de infraestruturas de IA e GPUs.

Entre em contato conosco para discutir as soluções de vedação para as suas aplicações de resfriamento líquido.

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