En la actualidad, la creciente demanda de servicios digitales y computación en la nube ha impulsado una transformación tecnológica conocida como la cuarta revolución industrial. Esta evolución, marcada por un aumento exponencial en el tráfico global de internet, ha convertido a los centros de datos en las infraestructuras críticas que sustentan aplicaciones de inteligencia artificial, vehículos autónomos, realidad aumentada, entre otras. A pesar de sus incontables beneficios, esta revolución trae consigo desafíos significativos en términos de sostenibilidad, principalmente debido al elevado consumo energético y la considerable utilización de recursos hídricos por parte de los centros de datos. Los centros de datos consumen entre 10 y 50 veces más energía por metro cuadrado que los edificios comerciales tradicionales, representando aproximadamente el 1.5% del consumo eléctrico global en 2020, con una tendencia al alza conforme aumenta el uso de servicios en la nube.
Es imperativo adoptar estrategias que reduzcan este impacto ambiental, especialmente enfocándose en el diseño y operación de sistemas de refrigeración, que representan hasta un 40% del consumo energético total en estos centros. La evaluación del ciclo de vida (LCA, por sus siglas en inglés) emerge como una herramienta fundamental para diseñar centros de datos más sostenibles. Esta metodología analiza de forma integral los impactos ambientales de un producto o sistema a lo largo de todas sus etapas, desde la extracción de materias primas, fabricación, transporte, uso hasta su disposición final. Su aplicación en tecnologías de refrigeración permite cuantificar no solo los beneficios energéticos, sino también las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y el consumo de agua, aspectos críticos para el cumplimiento de objetivos climáticos como los establecidos por el IPCC y la Iniciativa de Objetivos Basados en la Ciencia (SBTi). Entre las soluciones más prometedoras para mejorar la eficiencia energética de los centros de datos se encuentran las tecnologías avanzadas de refrigeración líquida, que incluyen los sistemas de placas frías y la inmersión, tanto de una como de dos fases.
Estas alternativas ofrecen una capacidad superior para gestionar las crecientes cargas térmicas causadas por el aumento de potencia y densidad en chips y servidores, superando las limitaciones de la refrigeración tradicional por aire. La refrigeración mediante placas frías consiste en módulos de intercambio térmico que se colocan directamente sobre los chips y componentes de alta densidad dentro de los servidores. Un líquido refrigerante circula por microcanales, absorbiendo y trasladando el calor fuera del equipo. Este método, aunque requiere cierto grado de aire acondicionado en el centro de datos, ya que el calor se transfiere luego al ambiente, logra una reducción significativa en el consumo energético y permite un mejor empaquetamiento de servidores gracias a un control térmico más eficiente. Por su parte, la refrigeración por inmersión implica sumergir servidores completos en un fluido dieléctrico que absorbe el 100% del calor generado.
Esta técnica se divide en dos modalidades: inmersión de una fase, donde el fluido absorbe el calor mediante convección, y de dos fases, que utiliza un fluido que hierve a temperaturas relativamente bajas, permitiendo la transferencia de calor latente durante el cambio de fase y maximizando la eficiencia. Estas tecnologías líquidas no solo reducen la energía requerida para la refrigeración, sino que también permiten operar los componentes a temperaturas más bajas y de manera más estable, favoreciendo el overclocking y aumentando la densidad de servidores por unidad de área. Además, al prescindir de ventiladores y otros componentes mecánicos tradicionales, también minimizan el desgaste y la tasa de fallos, lo que se traduce en una disminución del costo total de propiedad y en menores emisiones asociadas a la fabricación y mantenimiento de equipos. Un estudio exhaustivo basado en LCA evaluó los impactos ambientales de estas tecnologías en comparación con la refrigeración por aire convencional. Los resultados demostraron que los centros de datos que implementan refrigeración con placas frías o inmersión pueden reducir entre un 15% y 21% las emisiones de gases de efecto invernadero, el consumo energético se puede disminuir en un rango similar del 15% al 20%, y el uso de agua azul, vital para los procesos de enfriamiento evaporativo, puede verse reducido significativamente entre un 31% y hasta un 52%.
Estos hallazgos reflejan la importancia de integrar la evaluación del ciclo de vida en las etapas tempranas del diseño y desarrollo de infraestructuras digitales. La LCA permite identificar no solo los beneficios operacionales inmediatos, sino también los impactos asociados a la producción y disposición final de componentes y refrigerantes, brindando así una visión holística. Por ejemplo, aunque la refrigeración por inmersión de dos fases ofrece núcleo técnico y eficiencia térmica superior, depende de fluidos fluorados clasificados como sustancias per- y polifluoroalquiladas (PFAS), cuya regulación está siendo cada vez más estricta debido a su persistencia ambiental y posibles riesgos para la salud. Este escenario subraya la necesidad de evaluar no solo la eficiencia energética, sino también los aspectos regulatorios, ambientales y socioeconómicos vinculados al ciclo de vida completo de los materiales y tecnologías utilizadas. La innovación impulsada por la LCA promueve, por tanto, el desarrollo de soluciones que sean viables, seguras y ambientalmente responsables a largo plazo.
Además, la transición hacia fuentes de energía 100% renovables conlleva un impacto aún más favorable cuando se combina con tecnologías avanzadas de refrigeración. La combinación de estrategias de eficiencia y energía limpia puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero hasta en un 85% o más, y disminuir considerablemente el consumo de agua, contribuyendo a mitigar la presión sobre recursos naturales. Las empresas líderes en la industria tecnológica han comenzado a integrar estos análisis para guiar sus inversiones en innovación y operaciones. Microsoft, por ejemplo, ha adoptado compromisos ambiciosos de ser carbono negativo y positivo en agua para 2030, utilizando la evaluación del ciclo de vida para diseñar centros de datos que maximicen la eficiencia y minimicen impactos ambientales. La aplicación de la evaluación del ciclo de vida no se limita únicamente al ámbito de los centros de datos o la nube.
