Detección de fugas para centros de datos: protección del rendimiento y el tiempo de actividad

Los centros de datos se están volviendo cada vez más grandes, densos y potentes. El rápido crecimiento de la informática en la nube, la inteligencia artificial y la informática de alto rendimiento está aumentando la cantidad de calor generado dentro de los entornos de los servidores. Como resultado, la refrigeración por aire tradicional está llegando a sus límites en muchas aplicaciones. Los operarios de centros de datos y los proveedores de tecnología están recurriendo cada vez más a la refrigeración líquida para gestionar mayores densidades de racks y mejorar la eficiencia energética.

La refrigeración líquida proporciona claras ventajas. Elimina el calor de forma más eficiente que el aire, es soporte para sistemas compactos de alto rendimiento y puede ayudar a reducir la demanda general de energía de la refrigeración de los centros de datos. Sin embargo, también presenta un reto crítico: dondequiera que se utilice líquido cerca de componentes electrónicos y piezas sensibles, la hermeticidad ante fugas se vuelve fundamental.

Incluso las fugas más pequeñas pueden tener consecuencias graves. Las fugas de refrigerante pueden dañar los componentes, interrumpir el funcionamiento y provocar costosos tiempos de inactividad. En los centros de datos, donde la fiabilidad y la disponibilidad son indicadores clave de rendimiento, la detección de fugas se está convirtiendo en una parte importante del aseguramiento de la calidad.

La refrigeración líquida aumenta la necesidad de un test de fugas más fiable

Los sistemas de refrigeración modernos de los centros de datos incluyen muchos componentes que deben permanecer herméticos durante toda su vida útil. Entre ellos se incluyen:


Cada conexión, sellado o punto de unión puede transformarse en una ruta de fuga potencial.

La detección de fugas puede ser relevante en diferentes niveles de la infraestructura de refrigeración. A nivel de los chips, las placas frías que contienen pequeños canales de refrigeración se encuentran muy cerca de los componentes electrónicos sensibles. Debido a la proximidad a la electrónica principal, estos componentes a menudo requieren pruebas especialmente fiables y repetibles. A nivel de rack, las unidades de distribución de refrigerante (CDU), los colectores y los montajes modulares deben someterse a pruebas antes de montarlos. A nivel de planta, los sistemas más grandes, como los intercambiadores de calor, las redes de tuberías y las bombas, deben someterse a una comprobación antes de llenar y poner en marcha el circuito de refrigeración.

Esto muestra que la detección de fugas no se limita a un único paso de producción. Puede brindar soporte al aseguramiento de la calidad durante la producción de componentes, las pruebas de subconjuntos y la validación final del sistema.

Por qué los test de presión convencionales pueden no ser suficientes

La caída de presión simple o el test de fugas de aire pueden ser adecuados para algunas aplicaciones. Estos métodos suelen ser rápidos y rentables. Sin embargo, es posible que no sean lo suficientemente sensibles para componentes con tasas de fuga admisibles muy bajas o para piezas instaladas cerca de componentes electrónicos críticos.

Para aplicaciones más exigentes, la detección de fugas de gas trazador ofrece una mayor sensibilidad y resultados más fiables. El helio y el hidrógeno se utilizan normalmente como gases trazadores porque se pueden detectar en concentraciones muy bajas.

Dependiendo de los siguientes aspectos, se pueden aplicar diferentes métodos de prueba:

La vista general esquemática muestra los métodos de detección de fugas de gas trazador según DIN EN 1779. En este artículo, nos centramos en los métodos más relevantes para las aplicaciones de refrigeración de centros de datos: pruebas de vacío, acumulación y sniffing.

En el test de fugas al vacío, el objeto de prueba se coloca en una cámara y se llena con gas trazador. El detector de fugas mide si el gas se escapa a la cámara evacuada. Este método es adecuado especialmente para requisitos exigentes de tasa de fuga y pruebas de producción repetibles. En la refrigeración de centros de datos, se puede utilizar, por ejemplo, para la prueba de acoplamientos rápidos con requisitos típicos de tasa de fuga en el rango de 10-5 a 10-6 mbar·l/s.

En la detección de fugas por sniffing, el objeto de prueba se presuriza con gas trazador y se guía una línea sniffer a lo largo de los posibles puntos de fuga. Este método es útil para localizar fugas y para la prueba de grupos de módulos más grandes en los que puede que no sea práctica una cámara de vacío. Un ejemplo es la prueba de los refrigeradores, donde los requisitos típicos de tasa de fuga pueden estar en el rango de 10-4 a ^10-5 mbar·l/s.

Las pruebas de acumulación pueden ser otra opción para probar componentes más grandes en condiciones atmosféricas. El objeto de prueba se coloca dentro de una caja, se llena con gas trazador y el aumento de la concentración se supervisa con una línea sniffer durante un periodo de tiempo definido. El aumento de la concentración de gas trazador indica si existe una fuga. Este método es especialmente interesante desde el punto de vista de los costes, ya que no requiere componentes de vacío adicionales. Para CDU, este método proporciona un enfoque práctico para detectar fugas en el rango de 10-4 a ^10-5 mbar·l/s.

Detección de fugas en diferentes etapas de producción y operación

A medida que los sistemas de centros de datos refrigerados por líquido se vuelven más complejos, la detección de fugas es importante en varias etapas del ciclo de vida del producto y del sistema. No se utiliza únicamente durante la fabricación de componentes y las pruebas de subconjuntos, sino también antes del llenado y después de que el sistema se haya cargado. Esta visión más amplia es importante, ya que la hermeticidad debe garantizarse no solo al inicio de la producción, sino durante todo el montaje, la puesta en marcha y el funcionamiento posterior.

En una etapa temprana, el test de fugas ayuda a identificar defectos en componentes individuales antes de que se instalen en sistemas más grandes. Las pruebas adicionales a nivel de subconjunto proporcionan una seguridad adicional tras los procesos de unión, como la soldadura, la soldadura con estaño o el sellado. Antes de cargar refrigerante o líquido refrigerante, se utiliza un test de fugas para verificar que la unidad completa esté lista para el llenado y el funcionamiento.

Sin embargo, el test de fugas también continúa siendo importante después de la carga. Incluso si un componente o sistema ha superado pruebas anteriores, debe garantizarse que siga siendo hermético en condiciones de trabajo reales. Por este motivo, la detección de fugas tras la carga y las inspecciones de servicio son una parte importante del concepto general de calidad y mantenimiento. En estas fases, a menudo se utilizan métodos de olfateo para la comprobación de puntos de conexión definidos y la detección de fugas de líquido refrigerante.

Esto tiene especial importancia en la refrigeración de centros de datos, donde la pérdida de líquido refrigerante puede reducir el rendimiento de refrigeración, aumentar el esfuerzo de mantenimiento y, en el peor de los casos, provocar la inestabilidad del sistema o un costoso tiempo de inactividad. Por lo tanto, la detección de fugas no debe entenderse como un único paso de prueba, sino como una medida de aseguramiento de la calidad que apoye la fiabilidad en toda la cadena de procesos.

En función de la etapa del proceso, del tamaño del componente, la tasa de fuga requerida y el entorno de producción, pueden ser necesarios diferentes conceptos de prueba. Estos pueden abarcar desde comprobaciones de servicio manuales hasta configuraciones de pruebas modulares o sistemas en línea automatizados.

Cómo empezar con la detección de fugas

Para muchos fabricantes del ámbito de refrigeración de centros de datos, la detección de fugas continúa siendo un asunto relativamente nuevo. Aunque la necesidad de componentes herméticos es clara, la mejor forma de realizar pruebas suele ser menos obvia. Los requisitos pueden variar considerablemente en función del componente o sistema que se vaya a someter a prueba, el líquido refrigerante utilizado, el proceso de producción y la sensibilidad requerida.

Un enfoque estructurado puede ayudar a definir el concepto de prueba adecuado:

1. Definir el componente y las condiciones de prueba
El primer paso es comprender la geometría del componente, el volumen interno, los materiales, los puntos de conexión y las condiciones de trabajo.

2. Determine el límite de detección requerido
La tasa de fuga aceptable depende de la aplicación, del medio utilizado y de las posibles consecuencias de la fuga.

3. Seleccione un método de prueba adecuado
En función de la sensibilidad requerida y del tamaño del componente, las opciones adecuadas son la prueba de vacío, la prueba de olfateo o la prueba de acumulación.

4. Validar el concepto antes de invertir
Realizar pruebas de componentes en una condición realista antes de seleccionar equipos específicos de detección de fugas ayuda a reducir los riesgos técnicos y financieros. Los estudios de viabilidad se pueden utilizar para evaluar métodos de prueba adecuados, definir el límite de detección requerido y determinar si un concepto de prueba manual, modular o automatizado es el más adecuado para la aplicación.

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