Refrigeración del datacenter de IA (4/4): la inmersión y el horizonte del megavatio

Llegamos al último peldaño del espectro que planteamos en el primer artículo. Si la placa fría acerca el líquido hasta el encapsulado del procesador, la inmersión elimina el último intermediario: sumerge la placa entera en un fluido que no conduce la electricidad. Sobre el papel es la solución definitiva, con la mejor física de todo el catálogo. En la práctica, 2026 la ha dejado en un papel secundario, y las razones de esa distancia entre termodinámica y despliegue son la parte interesante de este artículo.

Cerramos también la serie, así que la última sección mira hacia adelante: hacia el rack de 600 kW anunciado para 2027, hacia el megavatio por armario y hacia una tecnología que podría dejar obsoleta la discusión entera.

El tanque monofásico

En la inmersión monofásica, el servidor vive dentro de un baño de fluido dieléctrico que nunca cambia de estado. El fluido absorbe calor por convección, natural o forzada por bombas, y lo entrega a un intercambiador que lo pasa al agua de la instalación. Las familias de fluido admitidas por la especificación base de OCP son cuatro: hidrocarburos, fluoroquímicos, ésteres naturales y ésteres sintéticos.

Esa especificación es útil porque pone números duros donde el marketing pone adjetivos. Un fluido de inmersión debe mantener una rigidez dieléctrica superior a 6 kV/mm durante toda su vida útil, un punto de inflamación de al menos 150 °C, un punto de ebullición por encima de 155 °C en monofásico, resistividad volumétrica superior a \( 10^{11} \) ohm·cm y una viscosidad dinámica por debajo de 0,015 N·s/m². Esa última cifra es la que gobierna el coste operativo: un fluido demasiado viscoso obliga a bombear tanto que se come la ganancia de eficiencia. Y hay un requisito que casi nadie espera encontrar en una hoja de refrigeración: constante dieléctrica por debajo de 2,3 y tangente de pérdidas por debajo de 0,05 entre 20 MHz y 40 GHz, porque el fluido está físicamente dentro del camino de las señales de alta velocidad.

Las capacidades comerciales por tanque han crecido deprisa. Submer declara hasta 361 kW por unidad en su SmartPod EXO, con bombas y CDU redundantes y operación con agua caliente de hasta 60 °C. GRC ofrece CDU de 368 kW con agua a 13 °C y una gama que baja hasta 13 kW para instalaciones de borde. Asperitas ilustra bien el eje de diseño: su modelo de convección natural funciona sin bombas, con cero vatios de consumo no informático y unos 32 kW por tanque, mientras que su versión de convección forzada llega a 60 kW por tanque con cassettes verticales. Las revisiones académicas sitúan la monofásica comercializada en torno a 100 kW por armario, con los pPUE declarados por fabricante por debajo de 1,08 y en algunos casos rozando 1,03.

Esos pPUE hay que leerlos con cuidado: son parciales, cubren solo el lazo de refrigeración y no el consumo total de la instalación. El propio GRC, que vende monofásica, cifra en torno a un 1 % la diferencia de eficiencia entre monofásica y bifásica, lo que ya adelanta que la elección entre ambas no se juega en el rendimiento térmico.

Lo que hay que cambiar en el servidor

Aquí está la parte que las presentaciones comerciales tratan de puntillas y que decide la viabilidad operativa de un despliegue. Un servidor estándar no se sumerge tal cual. Las guías de diseño de OCP para equipo de inmersión enumeran las modificaciones, y la lista es larga.

Los ventiladores no se soportan en la mayoría de las estrategias de inmersión, así que hay que desconectarlos. El detalle práctico es que muchos firmwares se niegan a arrancar sin señal de tacómetro, de modo que en un retrofit hay que instalar un emulador que suministre los pulsos que el BMC espera ver. La pasta térmica convencional puede disolverse en el fluido, con doble efecto: se pierde transferencia en el chip y se contamina el baño; la recomendación es sustituirla por un material de interfaz sólido, tipo lámina de indio, o retirar el disipador si la refrigeración del baño basta. Los discos duros mecánicos quedan excluidos salvo los sellados con helio, y en la práctica el almacenamiento pasa a ser SSD o NVMe.

La óptica da un problema poco conocido y muy elegante: al sumergir un transceptor, el hueco de aire de la férula se llena de fluido, cambia el índice de refracción y aparecen pérdidas por reflexión. Las salidas son cables de cobre con conectores sellados, fotónica de silicio o extensores que mantengan la óptica fuera del baño. Las etiquetas se borran, porque los adhesivos y las tintas se disuelven, y con ellas los números de serie y las MAC, lo que obliga a grabado o a documentación externa. Los elastómeros también sufren: el EPDM se hincha, y al hacerlo puede llegar a doblar las patillas de los condensadores. Las cubiertas de cable con plastificantes, cloro o azufre se disuelven y contaminan el fluido. Y los materiales termorretráctiles se degradan por encima de 60 °C.

Nada de esto es insalvable, y los fabricantes de servidores certificados para inmersión lo tienen resuelto de fábrica. Pero explica por qué el ecosistema tardó tanto en arrancar: durante años el bloqueador real no fue térmico, fue contractual, porque nadie garantizaba un servidor sumergido. Eso cambió en 2025, cuando Intel certificó por primera vez fluidos de inmersión monofásica, los de Shell, e introdujo una extensión de garantía específica para procesadores Xeon en inmersión. Supermicro certificó el primer sistema completo bajo ese esquema, y ExxonMobil sumó una segunda familia de fluidos a finales de año. La inmersión lleva una década siendo viable en el laboratorio; lleva año y medio siendo comprable con garantía.

La ebullición: el caso bifásico

La inmersión bifásica cambia el mecanismo. El fluido, un fluoroquímico con punto de ebullición bajo, hierve en contacto con la superficie caliente del chip; el vapor asciende y condensa en un serpentín refrigerado montado en la tapa del tanque, y el condensado cae de vuelta al baño. El ciclo no necesita bombas para el fluido primario, y la transferencia de calor por cambio de fase es de otro orden de magnitud.

Los números lo dejan claro. Las revisiones publicadas sitúan el límite de flujo de calor del aire forzado en el entorno de 1,6 W/cm² para aire de sala y hasta unas decenas con disipador optimizado; el agua en placa fría llega a la banda de 16 a 200 W/cm² según condiciones; la ebullición alcanza 500 W/cm² y sigue siendo efectiva por encima de 1000 W/cm². Los flujos críticos de calor medidos con FC-72 sobre cobre liso rondan los 48 W/cm², y con superficies estructuradas se duplican. Los puntos de ebullición típicos están entre 49 y 61 °C según fluido. Microsoft desplegó en 2021 en Quincy el primer sistema bifásico en producción de un proveedor cloud, con un fluido que hierve a 50 °C, y midió reducciones de consumo por servidor del 5 al 15 %. Comercialmente, LiquidStack declara hasta 250 kW por tanque de 4U y 1,5 MW en formato de 48U.

El problema de la bifásica no es térmico. Es de fluido, por dos vías. La primera es económica y operativa: el vapor se escapa. Un sistema documentado en la literatura perdía 102 litros al año sobre un volumen total de 595, en torno a un 17 % anual, con un fluido de referencia a 75 dólares el litro. Es un gasto recurrente que ningún modelo de negocio digiere bien. La segunda es regulatoria, y es la que ha decidido la partida.

El muro de los PFAS

En diciembre de 2022, 3M anunció su salida completa de la fabricación de PFAS para finales de 2025, incluidos los fluidos fluorados que sostenían casi toda la inmersión bifásica del mercado. Era un negocio de unos 1300 millones de dólares anuales, abandonado por presión regulatoria y de litigios.

Al mismo tiempo, la restricción universal de PFAS bajo REACH avanzaba en Europa. Presentada en enero de 2023, cubre más de diez mil sustancias y afecta a fabricación, comercialización y uso. El comité de evaluación de riesgos de la ECHA emitió opinión final favorable a una restricción amplia en marzo de 2026, con la opinión del comité socioeconómico en consulta pública y prevista para finales de año. Hay derogaciones temporales de hasta doce años para dispositivos médicos y semiconductores, y derogaciones intermedias para otros sectores, pero los fluidos de transferencia de calor de datacenter no aparecen con un tratamiento específico, y ahí está el riesgo para quien haya construido su sala alrededor de un fluoroquímico.

Las alternativas existen y son incipientes. Chemours desarrolla el Opteon 2P50, una hidrofluoroolefina con GWP de 10 que ensayó a escala completa en Japón en marzo de 2025 junto a NTT DATA e Hibiya, todavía en estado de desarrollo y sin fecha comercial firme. Otros proveedores citados como sustitutos siguen ofreciendo química fluorada, y ese es el matiz que suele perderse en el debate: un GWP bajo resuelve el problema climático del fluido, no necesariamente su encaje en una definición regulatoria de PFAS que se apoya en la estructura molecular. Mientras esa incertidumbre no se cierre, un operador que firme quince años de vida útil sobre un fluido fluorado está aceptando un riesgo que no controla.

La inmersión monofásica con hidrocarburos o ésteres queda al margen de este problema, y es una de las razones por las que domina hoy más del 70 % del segmento de inmersión.

La tercera vía: inmersión de precisión

Entre el tanque abierto y la placa fría hay un enfoque intermedio que merece mención. La llamada inmersión de precisión a nivel de chasis encapsula cada servidor en su propia carcasa sellada e inunda solo ese volumen, con un caudal dirigido a los componentes que lo necesitan. Captura prácticamente el 100 % del calor del sistema, incluidos memoria, almacenamiento y fuentes de alimentación, elimina los ventiladores y opera con niveles de ruido por debajo de 50 dB, todo dentro de un rack estándar y sin reformar la instalación.

El argumento comercial de sus defensores es directo y describe bien el problema del tanque: la inmersión clásica exige reingeniería de la instalación, es pesada, difícil de mantener y de desplegar fuera de entornos hiperescala. Que ese argumento venga de dentro del propio campo de la inmersión dice bastante.

Por qué el líquido directo al chip está ganando

Con mejor física, con estándares publicados y con certificaciones de fabricante de silicio, la inmersión debería estar comiéndose el mercado. No está ocurriendo, y las cifras de 2025 y 2026 lo muestran desde varios ángulos.

La encuesta de sistemas de refrigeración de Uptime de 2025 sitúa la adopción de refrigeración líquida directa en el 22 % de las instalaciones. La inmersión no aparece desglosada en el informe, lo que indica que su cuota está por debajo del umbral de reporte. Dell’Oro, que estima el mercado global de refrigeración líquida en unos 3000 millones de dólares en 2025 y proyecta cerca de 7000 para 2029, afirma que la DLC monofásica representa la gran mayoría de la capacidad que entra en servicio y describe la inmersión como una tecnología que “encuentra adopción selectivamente, donde los compromisos arquitectónicos la justifican”. Las estimaciones de tamaño del mercado de inmersión oscilan entre 349 y 570 millones de dólares para 2025 según la casa de análisis, con crecimientos anuales del 24 al 25 %, sano pero sobre una base pequeña y por debajo del ritmo al que se duplica el mercado líquido total. Una parte apreciable de esa cifra corresponde además a minería de criptomonedas y a instalaciones de borde, que fue donde la inmersión encontró su primer mercado masivo.

Los motivos aparecen en la misma encuesta de Uptime, en la pregunta sobre qué hace viable el líquido. Los dos factores más votados son la facilidad de retrofit sobre la infraestructura existente (46 %) y la facilidad de mantenimiento (35 %), que son precisamente los dos ejes donde el tanque pierde por definición. Un sidecar líquido-aire se coloca junto a un rack existente en una tarde. Un tanque de inmersión es una obra: cambia la disposición de la sala, la carga de suelo, el procedimiento de manipulación de servidores y la formación del personal.

A eso se suma la gravedad del ecosistema. Las arquitecturas de referencia de NVIDIA para GB300 NVL72 y para Vera Rubin son de placa fría, con colectores, conectores UQD y barras colectoras refrigeradas por líquido. Google, que tiene aproximadamente la mitad de su huella global con líquido desplegado o habilitado y en torno a un gigavatio de capacidad en dos mil pods de chips de IA, lo hace con placa fría y ha contribuido su CDU de 2 MW a OCP. El capital de 2025 fue en la misma dirección: la compra de Boyd Thermal por Eaton, la entrada de Daikin en Chilldyne, la integración de Motivair en Schneider. Y el indicador más elocuente lo da el propio abanderado de la bifásica: LiquidStack lanzó en 2024 una CDU de un megavatio para líquido directo al chip y sigue ampliando esa línea. Ninguna empresa abandona su tesis fundacional, pero todas añaden el producto que se vende.

Hay un último argumento que la inmersión ha perdido en el camino: el agua. Durante años, el tanque se vendía como la única vía a un datacenter sin consumo hídrico. Microsoft alcanzó un WUE de flota de 0,30 litros por kWh en 2024, frente a 0,49 en 2021, y su diseño de nueva generación con refrigeración a nivel de chip en circuito cerrado evita más de 125 millones de litros al año por instalación con un WUE cercano a cero. Todos sus diseños desde agosto de 2024 lo usan, con los primeros emplazamientos operativos en 2026. La ventaja hídrica ya no distingue a la inmersión.

Lo que sí conserva el tanque, y es real, es la temperatura de salida. Tanto en monofásica como en bifásica el fluido devuelve calor por encima de 60 °C de forma estable, que es justo lo que necesita una red de calefacción urbana. Con las cuotas de reutilización de calor entrando en la regulación europea, ese es el nicho donde la inmersión tiene un argumento que la placa fría no iguala con tanta comodidad.

El horizonte: del rack de 142 kW al megavatio

La hoja de ruta que ha publicado NVIDIA marca el ritmo de toda la infraestructura física:

GeneraciónPotencia por rackAñoTipo de dato
Hopper~40 kW2023desplegado
GB200 NVL72120-130 kW2024-25desplegado
GB300 NVL72hasta 142 kW2025especificación
Vera Rubin NVL144190-230 kW2026hoja de ruta
Rubin Ultra NVL576 “Kyber”600 kW2S 2027hoja de ruta
Rack de 1 MW1000 kWdesde 2027hoja de ruta

El Rubin Ultra anunciado para la segunda mitad de 2027 declara 576 GPU, 2,5 millones de piezas, 365 TB de memoria rápida y refrigeración líquida obligatoria, con TDP proyectados del orden de 3,6 kW por GPU. Vera Rubin reutiliza el chasis de la generación Blackwell con cambios menores; Rubin Ultra exige un rack nuevo y un sistema de refrigeración nuevo.

A esa escala cambia también la distribución eléctrica, y aquí la serie se cierra sobre sí misma. La arquitectura de 800 V en continua que NVIDIA promueve para estos racks transmite un 85 % más de potencia por el mismo conductor que una distribución a 415 V en alterna, con un 45 % menos de cobre y hasta cinco puntos de mejora en la eficiencia extremo a extremo. Dicho en términos físicos: evita tener que llevar barras de cobre de doscientos kilos hasta un solo armario. Es la misma tendencia que anticipábamos en la serie de energía, ahora con instalaciones reales operando bajo ese esquema y con el ecosistema de fabricantes de potencia alineado detrás.

Ninguna de esas plataformas contempla inmersión. Todas asumen placa fría, agua templada y CDU.

La microfluídica: atacar el calor en la fuente

Queda una línea de trabajo que podría reordenar el mapa entero, y no viene del lado de la instalación sino del empaquetado del chip.

El punto de partida es un trabajo publicado en Nature en 2020 por el grupo de EPFL: microcanales fabricados monolíticamente dentro del propio sustrato semiconductor, codiseñados con la electrónica en lugar de añadidos encima. Los resultados fueron de otra escala: flujos de calor por encima de 1,7 kW/cm², con coeficientes de rendimiento superiores a 10 000 y potencias de bombeo de apenas 0,57 W/cm², cincuenta veces mejor que los microcanales rectos convencionales.

Seis años después eso está saliendo del laboratorio por dos caminos. Microsoft anunció en septiembre de 2025 microfluídica grabada en el silicio, con canales del grosor de un cabello y patrones inspirados en la nervadura de una hoja diseñados con ayuda de IA para seguir las firmas térmicas del chip; declara hasta tres veces mejor extracción de calor que una placa fría y una reducción del 65 % en el incremento máximo de temperatura dentro de una GPU, tras cuatro iteraciones de diseño en un año. Y TSMC presentó en ECTC 2025 refrigeración líquida directa al silicio integrada en su plataforma de empaquetado CoWoS: un microdisipador de silicio unido por fusión al dorso del chip, sin capa de interfaz térmica, con resistencia térmica de 0,055 °C/W y TDP sostenido demostrado por encima de 2,6 kW manteniendo el incremento de temperatura de unión por debajo de 63 °C.

Si esa línea madura, el debate entre tanque y placa fría pierde buena parte de su sentido, porque el cuello de botella deja de estar en cómo se baña la placa y pasa a estar dentro del encapsulado. Y hay un detalle que decide hacia dónde migra la industria: una vez el calor sale del chip en agua a 45 o 60 °C, la infraestructura que hace falta aguas abajo es exactamente la que ya construye el líquido directo al chip. Colectores, CDU, enfriadores secos. El tanque no tiene un camino natural hacia ahí.

Para llevarse a casa, y cierre de la serie

La inmersión tiene la mejor física del catálogo y una posición de mercado modesta. Esa aparente contradicción resume bien lo que enseña la infraestructura física: la tecnología que gana no siempre es la que enfría mejor, sino la que encaja en salas que ya existen, con equipos que ya saben operarlas, con garantías que alguien firma y con estándares que permiten cambiar de proveedor. La inmersión sigue teniendo su sitio, en instalaciones nuevas construidas alrededor de ella, en geografías con topes regulatorios de PUE agresivos, en el borde silencioso y en despliegues donde la recuperación de calor a alta temperatura es parte del modelo de negocio. Pero quien construya una factoría de inferencia en Europa en 2026 va a montar placa fría, y hará bien.

De los cuatro artículos quedan tres ideas que atraviesan toda la serie.

La primera es que la refrigeración es un codiseño, no un añadido. La densidad del rack decide a la vez la distribución eléctrica, la carga de suelo, el método térmico y la temperatura del agua, y esas decisiones se toman juntas o no se toman bien. Una sala que se proyecta para 40 kW por armario y luego intenta alojar 130 acaba pagando dos veces.

La segunda es que la temperatura de operación es la palanca de eficiencia más rentable que existe. Subir la consigna, reducir la aproximación de la CDU y trabajar con agua templada es lo que permite apagar el compresor, prescindir de la torre evaporativa y, de paso, entregar el calor residual a una temperatura útil. Energía, agua y reutilización se mueven juntas, y todas dependen del mismo parámetro.

La tercera es que la refrigeración es disponibilidad. Un rack de 130 kW sin caudal alcanza temperaturas peligrosas en segundos, más rápido de lo que tarda en caer por un corte eléctrico. La redundancia de bombas y CDU, la detección temprana, el dominio de fallo acotado y las pruebas de carga real pertenecen a la misma disciplina que el SAI y el grupo electrógeno de la serie de energía. Un sistema térmico que nadie ha ensayado a plena carga es, otra vez, una promesa sin verificar.

Con esto cerramos la vertical de infraestructura física que abrimos con la cadena de energía. Entre las dos series queda descrito el camino completo del vatio: entra por la acometida, atraviesa la conmutación y el SAI, llega al silicio, se convierte íntegramente en calor y sale por el agua hacia la atmósfera o hacia una red de calefacción. Lo que ocurre en medio, el cómputo, es lo que suele llevarse la atención. Sin el resto, no ocurre.

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Fuentes