¿Cómo funciona la refrigeración líquida de chips de IA? Conoce cold plates, CDUs, caudales e intercambiadores y resuelve un ejercicio de 100 kW.
La IA calcula en silicio — y el calor necesita una salida
En un centro de datos, la inteligencia artificial depende de cálculos que se realizan en semiconductores microscópicos y de un sistema térmico capaz de retirar el calor que producen. Cold plates, bombas, colectores e intercambiadores de calor forman parte de esta infraestructura física. Un proyecto divulgado en Mumbai el 12 de octubre de 2026 ofrece un punto de partida para seguir ese recorrido.
La refrigeración líquida directa al chip, o direct-to-chip liquid cooling, retira calor de componentes electrónicos mediante placas frías en contacto térmico con ellos y un líquido que circula internamente por un circuito dedicado. El sistema transporta energía hasta otro circuito, el ambiente o un uso térmico compatible. Seguiremos este recorrido y resolveremos un ejercicio hipotético de 100 kW, independiente del proyecto indio.
Qué se anunció en Mumbai — y qué no miden los 30 MW
Según una comunicación de Vertiv reproducida por Express Computer y Webnewswire el 12/10/2026, la empresa implantó una solución direct-to-chip de alta densidad con CapitaLand India Trust en CLDC Mumbai 01, en Airoli, Navi Mumbai. El conjunto se describe como Secondary Fluid Network, SFN, destinado a respaldar 30 MW de capacidad de computación de IA para un cliente hyperscale.
La calificación de «primera implantación de la India» es una afirmación del proveedor. La comunicación también describe skids fabricados y probados, control de contaminación, equilibrado y puesta en servicio Level 4. Las páginas examinadas no aportan una auditoría independiente ni resultados medidos de eficiencia, caudal, temperatura del chip o consumo de agua de esta solución.
La fecha de divulgación no debe confundirse con el inicio de operación. En un comunicado del 29 de julio de 2026, CapitaLand ya informaba de la entrega de su primer centro de datos con refrigeración líquida, en Navi Mumbai, a un cliente hyperscale. Su ficha informativa presenta infraestructura y posibilidades de refrigeración; no mide la carga térmica retirada por la red anunciada en octubre.
Los 30 MW son capacidad anunciada para cargas de trabajo de IA. No constituyen una medición de 30 MW retirados por el circuito líquido ni la potencia de una única CDU. Tampoco permiten calcular un caudal de diseño sin conocer cargas efectivas, fracción capturada por el líquido, temperaturas, fluidos y arquitectura. El ejercicio siguiente utiliza datos ficticios propios.
Vertiv deployment announcement reproduced by Express Computer →
Vertiv disclosure reproduced by Webnewswire →
CapitaLand India Trust — 1H2026 release; July handover →
| Capa | Información | Límite de interpretación |
|---|---|---|
| Divulgación del 12/10/2026 | SFN y 30 MW de capacidad anunciada para IA | No es una medición de calor retirado |
| CapitaLand, julio de 2026 | Entrega de un complejo con refrigeración líquida | No convierte la divulgación de octubre en el inicio de operación |
| Ingeniería genérica | Cold plates, CDU, circuitos y rechazo térmico | No identifica modelos instalados en el caso |
| Ejercicio Andrade Safe | 100 kW, agua y ΔT de 5 K | Escenario hipotético independiente de Mumbai |
¿Por qué concentrar computación concentra calor?
La energía eléctrica suministrada a CPU, GPU y demás componentes se convierte mayoritariamente en calor en el conjunto de servidores. Debe retirarse de forma continua para mantener los componentes dentro de las condiciones permitidas. Concentrar potencia en áreas pequeñas plantea desafíos de flujo térmico, uniformidad, contacto y distribución de la extracción de calor.
El problema no se limita a la temperatura del aire de la sala. Existen resistencias térmicas entre la región que genera calor, el encapsulado, la interfaz y el dispositivo de refrigeración. Una cold plate mal integrada puede recibir líquido en condiciones aparentemente adecuadas y aun así no mantener la temperatura del chip dentro del límite requerido.
No existe aquí un límite universal de potencia por rack que haga inviable el aire en todos los proyectos. La arquitectura depende del equipo y de la aplicación. Incluso en sistemas direct-to-chip, los componentes que no disponen de placas frías pueden seguir necesitando flujo de aire. La fracción de calor capturada por el líquido debe determinarse para el conjunto real.
Del procesador al circuito de la instalación
El recorrido comienza en el chip, atraviesa la interfaz térmica y llega a la cold plate. Sus canales internos ponen el fluido en contacto con una superficie de transferencia de calor. El líquido calentado vuelve por los colectores, o manifolds, hasta la unidad de distribución de refrigerante, la CDU. La distribución entre ramales debe atender a los servidores sin presuponer caudales iguales en cualquier configuración.
El Technology Cooling System, TCS, es el circuito de tecnología que atiende a los equipos y los conecta a la CDU. El Facility Water System, FWS, es el circuito de la instalación. En la arquitectura líquido-líquido ilustrada, el intercambiador transfiere calor entre ambos circuitos sin mezcla normal de los fluidos. Las exigencias de calidad y operación de un lado no deben trasladarse automáticamente al otro.
Mangueras, tuberías y conectores forman parte del recorrido: importan la estanqueidad, los materiales, la contaminación y las condiciones de mantenimiento. La CDU puede reunir control de temperaturas, caudales y presiones, bombeo e intercambio térmico, según su construcción. También existen soluciones líquido-aire y otras arquitecturas; el nombre CDU no define una única disposición.
El calor todavía debe salir de la infraestructura. Dry coolers, chillers, torres o recuperación de calor pueden participar en su rechazo o aprovechamiento según el proyecto, el clima y la demanda. El circuito líquido no destruye energía ni elimina esta etapa. El diagrama es genérico y no representa los equipos utilizados en el complejo de Mumbai.
CoolChip CDU — liquid-to-liquid and liquid-to-air architecture →
¿Qué puede transportar un líquido?
Para un fluido monofásico en régimen permanente, tratando las propiedades como constantes, usamos Q̇ = ṁ c_p ΔT. Q̇ es la tasa térmica en vatios, ṁ el caudal másico en kg/s, c_p el calor específico en J/(kg·K) y ΔT el aumento de temperatura en kelvin. Un incremento de 5 K tiene la misma magnitud que uno de 5 °C; esto no hace intercambiables las temperaturas absolutas.
El caudal volumétrico es V̇ = ṁ/ρ, con densidad ρ en kg/m³. Comprobar las unidades ayuda: (J/s)/(J/(kg·K) × K) da kg/s. Dividir por la densidad produce m³/s. El balance estima cuánto fluido transporta una carga definida bajo estas hipótesis; no calcula la temperatura de unión del procesador.
El fluido puede ser agua tratada o una mezcla compatible con el sistema. No debe suponerse agua pura en toda aplicación direct-to-chip. La composición y la temperatura alteran las propiedades; la viscosidad también influye en el flujo. Los datos deben obtenerse de la documentación pertinente. En este ejercicio, c_p = 4.180 J/(kg·K) y ρ = 997 kg/m³ son aproximaciones fijas adoptadas para la enseñanza.
Ejercicio resuelto: transportar 100 kW
Considera un tramo hipotético de refrigeración monofásica que retira 100 kW, con entrada de líquido a 30 °C y salida a 35 °C. Adoptamos régimen permanente, propiedades constantes y ausencia de pérdidas al ambiente. Estas temperaturas no representan una clase ASHRAE, la temperatura de una GPU ni condiciones del proyecto indio.
Al convertir, Q̇ = 100.000 W = 100.000 J/s y ΔT = 35 − 30 = 5 K. El caudal másico es ṁ = 100.000/(4.180 × 5) = 4,7847 kg/s, aproximadamente 4,785 kg/s. Aplicando la densidad, V̇ = 4,7847/997 = 0,0047991 m³/s.
Como una hora contiene 3.600 segundos, el caudal es aproximadamente 17,277 m³/h. Para obtener litros por minuto, multiplicamos m³/s por 1.000 L/m³ y 60 s/min: unos 287,9 L/min. El resultado demuestra conservación de energía y continuidad para el escenario supuesto; no selecciona una cold plate ni una CDU.
| Magnitud | Hipótesis o cálculo | Valor |
|---|---|---|
| Carga térmica | Q̇ | 100 kW |
| Entrada y salida del tramo | T_in / T_out | 30 °C / 35 °C |
| Aumento térmico | ΔT | 5 K |
| Propiedades fijas | c_p / ρ | 4.180 J/(kg·K) / 997 kg/m³ |
| Caudal másico | Q̇/(c_p ΔT) | 4,785 kg/s |
| Caudal volumétrico | ṁ/ρ | 0,004799 m³/s |
| Caudal horario | V̇ × 3.600 | 17,277 m³/h |
| Caudal por minuto | V̇ × 60.000 | 287,9 L/min |
Un ΔT mayor reduce el caudal teórico — con límites
Para la misma carga y las mismas propiedades, el caudal calculado es inversamente proporcional a ΔT. Permitir un calentamiento mayor del fluido reduce la cantidad que debe circular en este balance. La tabla y el gráfico muestran la relación para 100 kW y, en el gráfico, también para cargas de 50 y 200 kW.
Este resultado no demuestra que el chip tolere cualquier ΔT. La temperatura de alimentación, el contacto térmico, la distribución entre placas y los límites del equipo siguen siendo determinantes. Un caudal total correcto puede ocultar un ramal insuficientemente atendido. Tampoco debe elevarse la temperatura del fluido sin evaluar materiales, condiciones de operación y margen de fiabilidad.
| ΔT | Caudal másico | Caudal volumétrico |
|---|---|---|
| 3 K | 7,974 kg/s | 28,795 m³/h |
| 5 K | 4,785 kg/s | 17,277 m³/h |
| 8 K | 2,990 kg/s | 10,798 m³/h |
| 10 K | 2,392 kg/s | 8,638 m³/h |
La potencia de bombeo también entra en el cálculo
El fluido encuentra pérdidas en tuberías, filtros, válvulas, conexiones, manifolds, intercambiadores y canales de las placas. El caudal operativo depende de la curva del sistema y de la curva de la bomba. La pérdida de presión no se obtiene solo del balance térmico y puede cambiar con el caudal, el fluido y la configuración.
Para un tramo definido, la potencia hidráulica idealizada es P_hid = Δp × V̇. Con Δp en Pa y V̇ en m³/s, el resultado es W. Para estimar la parte eléctrica, P_el = P_hid/η_global, donde la eficiencia agregada debe corresponder a la frontera de bombeo considerada. No es automáticamente solo la eficiencia hidráulica de la bomba.
Añadimos al ejemplo una pérdida total hipotética de 100 kPa y una eficiencia global del 60%. Así, P_hid = 100.000 × 0,0047991 ≈ 479,9 W. Dividiendo por 0,60, P_el ≈ 799,8 W, o 0,800 kW. Este número es bombeo estimado, no consumo de chiller ni consumo total de refrigeración.
El gráfico varía Δp manteniendo el caudal del ejercicio y compara tres eficiencias agregadas ficticias. Esto enseña la sensibilidad de la expresión; no es una curva de bomba ni de red. En una instalación real, estas variables no pueden elegirse de forma independiente sin analizar la operación y las características de los componentes.
| Parte | Hipótesis | Resultado |
|---|---|---|
| Pérdida total considerada | 100 kPa = 100.000 Pa | Valor introducido, no calculado a partir de la red |
| Eficiencia agregada | η_global = 0,60 | Hipótesis de bombeo |
| Potencia hidráulica | Δp × V̇ | 479,9 W |
| Parte eléctrica estimada | P_hid/η_global | 799,8 W ≈ 0,800 kW |
La CDU crea una frontera; el intercambiador hace pasar el calor
En la disposición líquido-líquido, la CDU aproxima térmicamente dos circuitos sin mezclarlos durante la operación normal. El lado de tecnología debe atender a los equipos; el lado de la instalación se conecta a la infraestructura de rechazo. Esta separación permite organizar el control y la calidad del fluido, pero no elimina los cuidados relativos a materiales, presión e integridad.
El concepto Q̇ = UA ΔT_lm relaciona tasa térmica, conductancia global del intercambiador y diferencia de temperatura media logarítmica bajo el modelo aplicable. U depende de la transferencia y las resistencias; A es el área pertinente. No basta con indicar kW sin especificar temperaturas, caudales y demás condiciones para comparar capacidades.
En la disposición descrita por OCP, approach puede expresarse como la diferencia entre la alimentación del TCS y la alimentación del FWS, tomadas en las fronteras indicadas. Esta diferencia no es el ΔT de 5 K a través de las cold plates del ejercicio. Un intercambiador real requiere una condición térmica compatible; no debemos estipular approach cero como rendimiento universal.
Las capacidades nominales de las CDU están asociadas a condiciones de catálogo. La existencia de un producto con determinada potencia no demuestra que se instalara en Mumbai. Tampoco debe inferirse el número de unidades o la redundancia de la instalación a partir de una capacidad anunciada de cargas de trabajo.
PUE y WUE: importan las fronteras y los periodos
PUE es la relación entre la energía total de la instalación y la energía destinada a los equipos de TI. Es adimensional. Para la comparación tratada por DOE, las energías deben referirse a la misma frontera y al mismo periodo. La energía utilizada por las bombas es una parte de esta infraestructura, no todo el numerador.
WUE local relaciona los litros de agua consumida en el sitio con la energía de TI en kWh durante el periodo, normalmente anual. El resultado es L/kWh. También hay enfoques que incluyen el agua empleada fuera del sitio para generar energía; no deben compararse definiciones diferentes como si fueran la misma métrica.
Un circuito líquido cerrado no significa consumo total de agua cero. El calor puede transferirse a una infraestructura que utiliza una torre u otro proceso con agua. El clima, la tecnología de rechazo, los límites de temperatura y el régimen de operación influyen en los resultados. Direct-to-chip puede mejorar la gestión térmica, pero no garantiza PUE o WUE menores en cualquier escenario.
La evaluación debe explicar dónde se contabilizan la energía y el agua. Un índice aislado no muestra temperatura del chip, desempeño en contingencias ni continuidad del servicio. Ninguna de estas métricas se ha calculado para Mumbai en este artículo.
Cooling Water Efficiency Opportunities for Federal Data Centers →
Best Practices Guide for Energy-Efficient Data Center Design — revised July 2024 →
| Métrica | Relación | Precaución |
|---|---|---|
| PUE | Energía total / energía de TI | Misma frontera y periodo; no equivale a la potencia de la bomba |
| WUE local | Agua consumida en el sitio (L) / energía de TI (kWh) | No incluye automáticamente agua de la producción energética externa |
| Desempeño térmico | Temperaturas y respuesta del sistema | No se demuestra solo con PUE o WUE |
Fluido, sensores y contingencia: qué sostiene la fiabilidad
Un circuito puede retirar 100 kW en el balance y seguir siendo inadecuado por distribución desequilibrada, mal contacto térmico, presión incorrecta o calidad incompatible del fluido. OCP trata el TCS como sistema: materiales mojados, conectores, tuberías, placas, fluidos y la interfaz con la CDU deben evaluarse conjuntamente.
Las partículas, la corrosión y la compatibilidad química pueden afectar a canales y juntas. La calidad debe vigilarse a lo largo del tiempo; la filtración debe corresponder a los componentes sensibles. La microbiología puede importar según el fluido y las condiciones. No es adecuado introducir agua o aditivos sin comprobar las exigencias del sistema.
El control de condensación implica el punto de rocío y las condiciones locales. Medir temperatura, caudal, presión e indicios de fuga ayuda a reconocer desviaciones, pero cada sensor debe tener una función y una respuesta definidas. Una alarma no demuestra por sí sola contención o recuperación. No se presupone que cualquier fuga apague automáticamente todos los racks.
La contingencia, la redundancia, el aislamiento y el mantenimiento deben coordinarse con la continuidad de TI. Un cambio operativo puede afectar simultáneamente al calor, la presión y la disponibilidad. El análisis debe prever prevención, detección, contención e intervención adecuada, sin tratar este estudio como un procedimiento para trabajar en un rack energizado.
Cold Plate Cooling Loop Requirements — Rev. 2 →
Thermal Guidelines — 5th edition reference card — Table 3.1 →
Experimenta con el balance — sin convertir hipótesis en especificaciones
El laboratorio permite modificar carga térmica, ΔT, calor específico, densidad, pérdida de presión y eficiencia global de bombeo. La curva muestra el caudal calculado con la carga y las propiedades actuales. El punto indica el ΔT seleccionado; una tabla equivalente permite consultar los valores sin depender de la imagen.
Los cálculos se realizan localmente en el navegador. El modelo no determina mezcla de fluido, temperatura del chip, pérdida de carga real, curva de bomba, capacidad de la CDU, PUE ni WUE. Los rangos de los controles delimitan el experimento y no representan límites de un producto. El código Python y el HTML en portugués pueden descargarse para reproducir el ejercicio.
Laboratorio: caudal y bombeo
Cambie las hipótesis del modelo. El cálculo se realiza en el navegador; este componente no envía valores a sistemas externos.
Modelo didáctico, sin dimensionamiento ni selección de equipos. La potencia calculada es de bombeo, no consumo del chiller ni de toda la instalación.
- Caudal másico (kg/s)
- 4,785
- Caudal volumétrico (m³/h)
- 17,277
- Caudal por minuto (L/min)
- 287,9
- Potencia hidráulica (kW)
- 0,480
- Potencia eléctrica estimada de bombeo (kW)
- 0,800
- Carga térmica introducida (kW)
- 100,0
Tabla equivalente de la curva
| ΔT (K) | Caudal (m³/h) |
|---|---|
| 2,00 | 43,192 |
| 3,00 | 28,795 |
| 5,00 | 17,277 |
| 8,00 | 10,798 |
| 10,00 | 8,638 |
| 15,00 | 5,759 |
Q̇ = ṁ c_p ΔT; V̇ = ṁ/ρ; P_hid = Δp V̇; P_el = P_hid/η_global. kW→W: ×1.000; kPa→Pa: ×1.000; eficiencia porcentual: ÷100.
Régimen permanente, líquido monofásico, propiedades constantes y sin pérdidas térmicas al ambiente. Δp se introduce; no se calcula de la red. No determina mezcla, viscosidad, pérdidas reales, curvas de bomba, distribución entre ramales, temperatura del chip, capacidad de CDU, PUE ni WUE. Los intervalos delimitan el laboratorio, no un producto.
De la recuperación de calor a la integración de sistemas
El calor recuperado puede encontrar otro uso cuando la temperatura, la demanda, la distancia y la integración hacen adecuada la solución. La economización y distintas tecnologías de intercambio térmico también pueden formar parte de la arquitectura. Los sistemas bifásicos constituyen otras posibilidades, con propiedades y requisitos propios; no son el modelo monofásico calculado aquí.
Estas tendencias no demuestran resultados específicos del proyecto indio. El aprendizaje transferible consiste en considerar conjuntamente balance de energía, pérdidas hidráulicas y fiabilidad. Reducirlo todo a un caudal o a un índice de eficiencia deja parte de la ingeniería fuera del análisis.
La inteligencia artificial puede ser digital, pero sus límites siguen siendo físicos. Cada chip crea una demanda de extracción de calor que debe encontrar un camino fiable hasta otro uso o el ambiente. En ese recorrido, la Ingeniería Mecánica ayuda a mantener los servidores funcionando.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la refrigeración líquida directa al chip?
Es la extracción de calor mediante placas frías en contacto térmico con componentes electrónicos y un líquido que circula por canales dedicados. El calor pasa a otros circuitos y a una etapa de rechazo o aprovechamiento. La arquitectura debe cumplir los límites de los equipos y los requisitos de fiabilidad. No elimina automáticamente toda la refrigeración por aire de la instalación.
¿Cuál es la diferencia entre cold plate y CDU?
La cold plate recibe calor del componente a través de la interfaz térmica y lo transfiere al fluido. La CDU organiza la distribución y el control del circuito según su construcción. En una disposición líquido-líquido, incluye una frontera de intercambio con la instalación. Existen otras arquitecturas de CDU, por lo que sus funciones y capacidades deben comprobarse en el producto y el proyecto.
¿Por qué usar agua u otros fluidos para refrigerar GPU?
Un líquido compatible puede transportar la carga térmica en un circuito próximo a los componentes según sus propiedades y condiciones de operación. No es obligatorio usar agua pura en todos los sistemas. El calor específico, la densidad, la viscosidad, los materiales y los requisitos del equipo influyen en la selección. El balance térmico debe combinarse con una evaluación de distribución, bombeo y fiabilidad.
¿Cómo se calcula el caudal para retirar 100 kW?
En el ejemplo monofásico, ṁ = Q̇/(c_p ΔT). Con 100.000 W, 4.180 J/(kg·K) y 5 K, obtenemos 4,785 kg/s. Al dividir por la densidad hipotética de 997 kg/m³, resultan aproximadamente 17,277 m³/h o 287,9 L/min. Estos números pertenecen al ejercicio: no especifican el circuito de Mumbai ni garantizan una temperatura admisible del chip.
¿La refrigeración líquida elimina los ventiladores?
No necesariamente. Direct-to-chip puede retirar calor de componentes seleccionados mientras otros dispositivos siguen dependiendo del aire. La infraestructura de rechazo también puede utilizar ventiladores. La fracción capturada por el líquido y la solución restante deben determinarse según el equipo y la arquitectura. No existe una conclusión universal de que todo el aire desaparezca o se haya vuelto inviable.
¿Qué hace el intercambiador dentro de una CDU?
En la arquitectura líquido-líquido, transfiere calor entre TCS y FWS sin mezcla normal de los fluidos. Su desempeño depende de conductancia, temperaturas, caudales y condiciones de operación. La diferencia de approach en las fronteras indicadas no es el ΔT a través de las placas. Una capacidad nominal de catálogo no demuestra capacidad en cualquier condición ni identifica un producto instalado en un complejo.
¿Qué significan W17, W27 o W40 en ASHRAE?
En la clasificación de refrigeración líquida presentada en la tarjeta de referencia ASHRAE de 2021, estas designaciones se refieren a la temperatura máxima de alimentación de agua de la instalación asociada a la clase del equipo: 17, 27 o 40 °C, respectivamente. No son temperaturas del chip ni valores ideales universales. Deben interpretarse junto con las condiciones y los requisitos efectivos del equipo.
¿El sistema usa menos agua que la refrigeración por aire?
No puede concluirse solo por el nombre de la tecnología. Un circuito de tecnología cerrado puede transferir calor a una infraestructura externa que consume agua. WUE local depende del volumen contabilizado, la energía de TI, el clima y la arquitectura. Las comparaciones requieren las mismas fronteras y periodos; los índices de otros complejos no demuestran el desempeño del caso de Mumbai.
¿Qué ocurre si hay una fuga de refrigerante?
La respuesta depende de la arquitectura y del plan de contingencia. Prevención, detección, contención, aislamiento e intervención deben coordinarse con las condiciones del circuito y de TI. No debe presuponerse que cualquier sensor provoque el apagado automático de todos los racks. Este estudio no proporciona un procedimiento para intervenir con energía presente ni para recuperar una instalación real.
¿Qué significa el anuncio de 30 MW en Mumbai?
La comunicación de octubre de 2026 describe capacidad anunciada para computación de IA respaldada por la solución SFN. No presenta una medición de 30 MW retirados por el líquido ni define la potencia de una única CDU. Los modelos, caudales, temperaturas y métricas reales no pueden deducirse de esa cifra. Nuestro ejercicio de 100 kW es independiente e hipotético.
Referencias
- Vertiv deployment announcement reproduced by Express ComputerExpress Computer
- Vertiv disclosure reproduced by WebnewswireWebnewswire
- CapitaLand India Trust — 1H2026 release; July handoverCapitaLand
- CLDC Mumbai 01 — FactsheetCapitaLand
- Cold Plate Cooling Loop Requirements — Rev. 2Open Compute Project
- ACS Liquid Cooling Cold Plate Requirements — Rev. 1.0Open Compute Project
- Cooling Water Efficiency Opportunities for Federal Data CentersDOE / FEMP
- Best Practices Guide for Energy-Efficient Data Center Design — revised July 2024DOE / NREL
- Thermal Guidelines — 5th edition reference card — Table 3.1ASHRAE
- CoolChip CDU — liquid-to-liquid and liquid-to-air architectureVertiv