Agua en vez de aire para economizar energía

Aquasar, el superordenador ‘de agua’ del Politécnico de Zúrich, funciona desde mayo de 2010. Keystone

El SuperMUC, el superordenador más veloz de Europa, se enfría con agua y no con aire, lo que permite ahorrar un 40% de energía. Esta innovación es fruto de un proyecto de investigación entre el Politécnico de Zúrich y el gigante IBM.

Desplazarse en coche o en avión, no está bien. En cambio, comunicarse por Facebook y organizar videoconferencias sí evidencia una preocupación por el medioambiente. Ambas percepciones tienen muchos adeptos, pero no son del todo exactas. De acuerdo con estimaciones (a falta de cifras oficiales), los ordenadores del mundo generan casi tanto CO2 como el conjunto del tráfico aéreo.

De hecho, están contaminando a tal grado en el presente que el consumo y la eficiencia energética son temas centrales del desarrollo de la informática, que también busca reducir costos.

En un superordenador como el Aquasar de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (EPFZ), los costos se dividen prácticamente a partes iguales entre la construcción del equipo y el gasto energético que exige su funcionamiento. El aire acondicionado que debe instalarse en la mayor parte de los centros de cálculo consume la mitad de la energía total que se requiere para que funcione el computador.

Dimos Poulikakos, director del Laboratorio de Termodinámica de Nuevas Tecnologías de la EPFZ, explica que los ordenadores transforman en calor toda la energía eléctrica que consumen, y esto obliga un doble proceso de refrigeración y, por ende, de consumo energético.

Hay un proceso previo, realizado por el aire acondicionado de la sala donde opera el equipo –que requiere temperaturas bajas para funcionar óptimamente- y uno posterior, cuando se ponen en marcha los ventiladores de la misma habitación para eliminar el aire caliente expulsado por el computador.

Prototipo

Dimos Poulikakos se sitúa frente al superordenador Aquasar, que entró en servicio en mayo de 2010. Construido por IBM, el equipo dispone de un novedoso sistema de refrigeración desarrollado por la EPFZ.

En lugar de aire frío, por el interior de la máquina circula agua, que se calienta durante su recorrido por el equipo y después, en vez de ser expulsada (como sucedería con el aire), alimenta el sistema de calefacción y de suministro de agua caliente del edificio donde se encuentra.

“El agua recorre todo un circuito. Es un sistema que puede ser instalado en cualquier sitio. Nosotros  lo usamos para la calefacción, pero en países cálidos puede utilizarse, por ejemplo, para desalar agua marina. A nosotros nos permitió reducir a la mitad nuestro consumo energético. Ya no necesitamos enfriar el aire ni evacuarlo. Además, ganamos calor en lugar de perderlo”, dice.

Dicho de esta manera, parece muy simple, pero en la realidad lo es bastante menos. A diferencia del aire, el agua es un buen conductor de la electricidad, por lo que debieron realizarse ajustes para evitar riesgos. “Tuvimos que desarrollar intercambiadores de calor especiales, que están adheridos a la parte posterior de los circuitos integrados, en la llamada parte no activa”, explica Dimos Poulikakos. Y aunque el Aquasar sea un prototipo. “funciona sin problemas desde hace años”, añade el científico.

Precisión quirúrgica

Pese a ello, los investigadores de la EPFZ no siempre están completamente satisfechos de los resultados. “El arte de este sistema radica en acercarse todo lo posible a los circuitos para eliminar el calor. Debemos intervenir en el circuito con una precisión quirúrgica para llevar el agua al lugar exacto y evacuar el calor donde más se concentra”, precisa Dimos Poulikakos.

El experto de la EPFZ amplía su explicación y anticipa el futuro de este tipo de tecnología: “Hacemos pasar el agua a través de microcanales dirigidos hacia el corazón del circuito. Esto ha resultado más eficaz.

El sistema es bastante fiable, por lo que lo que su producción en serie es seguramente una cuestión de tiempo. “Aquasar es un buen ejemplo de cómo la colaboración entre la investigación y la industria puede desembocar en un producto revolucionario”.

Tres mil billones por segundo

Desde hace algunos meses, IBM aplica a gran escala el sistema de refrigeración del Aquasar en la región de Múnich (Alemania), donde el gigante informático construyó el SuperMUC, que se convirtió en el verano de 2012 en el ordenador más rápido de Europa.
 
Su alcance es enorme. En un segundo es capaz efectuar hasta 3.000 billones de operaciones (cifra que por escrito requiere un 3 seguido de 15 ceros). Un ordenador que hoy está al servicio de la investigación y de la industria.

“Con la refrigeración a base de agua podemos economizar alrededor de 40% de energía, lo que representa cerca del 20% de los gastos totales de la vida útil del equipo. Y ahora, ofrecemos el sistema SuperMUC en el mercado. Somos líderes en este dominio”, dice Bruno Michel, del centro de Investigación de IBM en Zúrich. En su opinión, la competencia no va a tardar en proponer también sistemas de refrigeración a base de agua.

SuperMUC

El superordenador del Centro de Cálculo Leibnitz, en Garching, cerca de Múnich, dispone de una potencia de cálculo equivalente a la de 100.000 ordenadores estándar.

Está máquina de 100 toneladas puede tratar tres petaflops de datos por segundo, lo que representaría en teoría que 3.000 billones de individuos estuvieran realizando un millón de operaciones por segundo con su calculadora personal.

El SuperMUC fue inaugurado en julio de 2012 para festejar el 50 aniversario del Centro de Cálculo de Leibnitz. Con él Alemania ocupa el cuarto puesto en la clasificación mundial de los países dotados con superordenadores.

Su sistema de enfriamiento con agua permite ahorrar al centro de Leibnitz mínimo un millón de euros al año.

(Traducción: Andrea Ornelas)