Refrigeración del datacenter de IA (1/4): el reto térmico

En la serie sobre energía seguimos el camino del vatio desde la acometida hasta el chip. Pero hay una ley física implacable que cierra el círculo: casi todo ese vatio que entra en un servidor sale convertido en calor. Una factoría de inferencia no solo tiene que llevar megavatios hasta sus GPU; tiene que sacar esos mismos megavatios en forma de calor, y hacerlo lo bastante rápido para que el silicio no se cocine. Esa es la otra mitad de la infraestructura física, y es la que la era de la IA ha puesto patas arriba. Abrimos con este artículo la segunda serie de la vertical: la refrigeración.

El planteamiento es el mismo de la serie de energía: conceptos universales —válidos para cualquier datacenter— con una lectura constante de por qué la IA, con sus racks de 130 kW y su hoja de ruta hacia el megavatio, está forzando una transición histórica del aire al líquido.

La ley que lo gobierna todo: potencia es calor

Empecemos por el principio físico, porque de él se deduce todo lo demás. La energía eléctrica que consume un servidor no desaparece: por conservación de la energía, prácticamente toda se convierte en calor que hay que evacuar. A efectos prácticos, la potencia térmica a disipar es igual a la potencia eléctrica consumida. Un rack que traga 130 kW es un radiador de 130 kW, equivalente a varias decenas de calefactores domésticos encendidos a la vez dentro de un único armario. Y refrigerar consiste en mover ese calor desde el chip hasta, finalmente, la atmósfera, atravesando una cadena de medios —aire, agua, refrigerante— tan real como la cadena eléctrica que lo alimentó.

La capacidad de un fluido para transportar calor se rige por una relación sencilla pero reveladora: el calor que un caudal puede llevarse es proporcional a su gasto másico, a su capacidad calorífica y al salto de temperatura que admite,

$$\dot{Q} = \dot{m} \cdot c_p \cdot \Delta T$$

Esta fórmula explica, ella sola, por qué el aire está en apuros. El aire tiene una capacidad calorífica baja y una densidad mínima, así que para evacuar mucho calor hace falta mover cantidades enormes de él. El agua, a igualdad de volumen, transporta del orden de mil veces más calor que el aire. Cuando la densidad de un rack se dispara, seguir usando aire equivale a intentar vaciar una piscina con un secador: técnicamente concebible, prácticamente absurdo.

Pongámosle números. Si despejamos el caudal necesario de la fórmula anterior, vemos que para evacuar una potencia dada con un salto de temperatura fijo, el gasto de fluido es \( \dot{m} = \dot{Q} / (c_p \Delta T) \). Para un rack de 50 kW refrigerado por aire con un salto razonable de unos 11 °C (los 20 °F habituales), el caudal de aire requerido ronda los 7800 pies cúbicos por minuto: literalmente un vendaval atravesando el armario. Duplicar la densidad a 100 kW duplica el vendaval, y no hay forma de contener tanto aire en movimiento sin turbulencias, ruido y recirculación que arruinan la eficiencia. El agua hace el mismo trabajo con un caudal y un volumen ridículamente menores, porque su producto \( \rho \cdot c_p \) —la capacidad de transportar calor por unidad de volumen— es abrumadoramente superior. La física no deja lugar a la nostalgia: por encima de cierta densidad, el aire simplemente no puede.

La densidad de la IA rompe el modelo

Durante décadas, el aire fue más que suficiente. Un rack tradicional disipaba entre 5 y 15 kW, y una sala bien diseñada lo enfriaba sin despeinarse. El aire es cómodo: barato, seguro, sin tuberías que goteen sobre la electrónica. El problema es que la IA ha multiplicado por diez la densidad.

La raíz está en el chip. Una GPU H100 (Hopper) disipaba unos 700 W; una B200 (Blackwell) sube a 1000 W, y hasta 1200 W en su versión de plena especificación. Ese aumento de potencia por chip es la causa primera de todo el problema: no es solo que haya más chips, es que cada uno disipa casi el doble que el de la generación anterior, y lo hace en una superficie de silicio que apenas crece, de modo que la densidad de calor por centímetro cuadrado se dispara. Un disipador de aire tiene un límite físico de cuánto calor puede arrancar de una superficie pequeña antes de que el propio aire que lo rodea se sature; pasado ese punto, por mucho ventilador que se ponga, el chip se estrangula térmicamente (thermal throttling) y baja su frecuencia para no quemarse —es decir, se desperdicia el carísimo silicio—. El líquido, al tener contacto directo y mucha mayor capacidad, arranca ese calor sin que el chip tenga que rebajarse.

Y esos chips no van solos: el NVIDIA GB200 NVL72 empaqueta 72 GPU y 36 CPU en un solo rack que consume 120 kW de especificación nominal, con despliegues reales midiendo 130-132 kW a plena carga. La hoja de ruta no afloja: la generación Vera Rubin apunta a 190-230 kW por rack, Rubin Ultra “Kyber” a unos 600 kW en 2027, y se habla ya del rack de 1 MW hacia 2028. Conviene tomar las cifras lejanas como lo que son —hoja de ruta de fabricante, no instalaciones desplegadas—, pero la pendiente es inequívoca.

¿Dónde está el límite del aire? Las cifras del sector lo sitúan con bastante consenso: el aire es eficiente hasta unos 10-20 kW por rack, la refrigeración por sala llega con esfuerzo a unos 27 kW y la de fila a unos 30 kW. Con técnicas avanzadas —puertas traseras refrigeradas— se puede estirar hasta 40-60 kW. Por encima de eso, la termodinámica deja de cooperar: para enfriar un rack de 50 kW con aire harían falta del orden de 7800 pies cúbicos por minuto de caudal, un vendaval imposible de contener en un armario. Entre 50 y 100 kW, el líquido deja de ser una opción y pasa a ser la única física viable. Y los racks de IA están muy por encima de esa frontera. Por eso 2025-2026 es el momento de la gran transición.

El espectro de soluciones

Conviene ver la refrigeración no como una tecnología, sino como un espectro ordenado por densidad. A medida que sube el calor por rack, hay que ir saltando de peldaño:

MétodoDensidad típica soportadaMedio que toca el calor
Aire por sala (CRAC/CRAH) + contenciónhasta ~30 kW/rackAire
Puerta trasera refrigerada (RDHx)hasta ~40-60 kW/rackAire → agua
Líquido directo al chip (DLC)~50 kW a >130 kW/rackAgua/refrigerante en placa fría
Inmersión100-250+ kW/rackFluido dieléctrico

Cada peldaño acerca el fluido refrigerante al punto caliente. El aire enfría toda la sala; la puerta trasera intercepta el aire caliente a la salida del rack; el líquido directo al chip lleva el agua hasta una placa fría pegada al propio procesador; y la inmersión sumerge la electrónica entera en un fluido que no conduce la electricidad. Cuanto más cerca del chip llega el líquido, más calor se captura y a mayor densidad se puede operar. Los tres artículos siguientes de esta serie recorren ese espectro en detalle: el aire y sus límites, el líquido directo al chip, y la inmersión.

La realidad de 2026, eso sí, no es una sustitución limpia sino una convivencia. Incluso un rack de líquido directo al chip evacúa todavía una fracción del calor por aire —entre un 2 % y un 20 %, según lo cerca que el líquido llegue de cada componente—, de modo que la sala híbrida, con líquido para las GPU y aire para el resto, es la norma de la transición. Los fabricantes lo han entendido: las soluciones que más se despliegan combinan ambos mundos.

El viaje del calor, de extremo a extremo

Igual que la serie de energía seguía el vatio de la acometida al chip, conviene seguir el calor en sentido inverso, del chip a la atmósfera, porque la refrigeración es una cadena con tantos eslabones como la eléctrica. El calor nace en el transistor y se conduce al encapsulado del chip; de ahí pasa a un disipador o a una placa fría; ese primer medio —aire o líquido— lo transporta hasta un intercambiador; un segundo bucle, el del agua de la instalación (facility water), lo lleva fuera de la sala; y un equipo de rechazo final —una torre de refrigeración, un enfriador seco o un chiller— lo entrega a la atmósfera. En cada salto hay una diferencia de temperatura y una pérdida, y el arte de la refrigeración consiste en minimizar el número de saltos y maximizar la temperatura a la que se trabaja, para necesitar menos energía (y menos agua) en el rechazo final.

Aquí aparece un concepto que vertebra toda la serie: la unidad de distribución de refrigerante (CDU), el equivalente térmico de un transformador. La CDU separa el bucle que toca el equipo —limpio, controlado, a caudal y temperatura precisos— del bucle de la instalación, e intercambia calor entre ambos sin mezclarlos. Es la frontera entre el mundo del fabricante de servidores y el del operador del edificio, y donde se decide buena parte de la eficiencia. La veremos en detalle al hablar del líquido directo al chip.

Las métricas del calor

Para gobernar la refrigeración hay que medirla, y aquí entran varias métricas que un arquitecto debe manejar. La primera ya la conocemos de la serie de energía: el PUE (Power Usage Effectiveness), el cociente entre la energía total de la instalación y la que llega al equipo de TI. Lo relevante para la refrigeración es que el enfriamiento y el movimiento de aire consumen entre el 30 % y el 45 % de la energía de un datacenter tradicional: es, con diferencia, el mayor sobrecoste energético sobre el cómputo. La media del sector lleva años estancada en torno a 1,54, según el Uptime Institute, precisamente porque la refrigeración por aire es ineficiente y cuesta bajarla.

La segunda métrica, que la IA ha puesto en primer plano, es el WUE (Water Usage Effectiveness), los litros de agua consumidos por cada kWh de TI:

$$\text{WUE} = \frac{\text{litros de agua}}{\text{kWh de TI}}$$

La media ronda 1,8-1,9 litros por kWh, aunque las instalaciones más eficientes aspiran a bajar de 0,2. El agua es la cara oculta de la refrigeración, y volveremos sobre ella.

La tercera es el marco de ASHRAE TC9.9, la referencia que define a qué temperatura puede operar el equipo. Para el aire, sus clases van de la A1 (15-32 °C de entrada) a la A4 (hasta 45 °C); para el líquido, una actualización reciente define clases de agua W17 a W45, donde el número indica la temperatura máxima de suministro en grados. La tendencia de fondo es clara y contraintuitiva: subir las temperaturas de operación. Cuanto más caliente puede entrar el refrigerante, menos hay que enfriarlo artificialmente, y más se puede aprovechar el aire o el agua del ambiente sin compresores. Operar “caliente” es operar eficiente.

Esta idea cristaliza en el concepto de refrigeración con agua templada (warm-water cooling) y la aspiración a operar sin enfriadora (chillerless). El razonamiento es elegante: si el chip aguanta perfectamente con agua de entrada a 40 o 45 °C, no hace falta gastar energía en producir agua fría a 15 °C con compresores; basta con un enfriador seco que rechace el calor al aire exterior, que casi siempre está por debajo de 45 °C. NVIDIA promueve precisamente agua de entrada a 45 °C (clase W45) para su generación Vera Rubin, con un salto térmico amplio —entrada a 45 °C, retorno a 65 °C— que reduce el caudal de bombeo y, sobre todo, elimina los chillers en la mayoría de los climas. Conviene matizar el término: “sin enfriadora” suele significar “casi sin enfriadora”, porque en los días más calurosos todavía hace falta un apoyo de refrigeración mecánica. Pero la dirección es inequívoca, y es la que permite a la vez ahorrar energía, ahorrar agua y —como veremos— reutilizar el calor.

Conviene cerrar con un matiz de medición: el PUE no captura el consumo de los ventiladores que viven dentro del servidor, que en un nodo de IA no es despreciable. Por eso existe el TUE (Total Usage Effectiveness), que combina el PUE con la eficiencia interna del propio equipo (ITUE) para dar una imagen más honesta de cuánta energía llega de verdad a los transistores. A medida que el líquido elimina los ventiladores del servidor, esta distinción gana importancia: en un nodo de IA refrigerado por aire, los ventiladores internos pueden llegar a consumir un porcentaje nada despreciable de la potencia del propio servidor, energía que el líquido recupera al hacerlos innecesarios. Es una de las ganancias del líquido que el PUE, por sí solo, ni siquiera ve.

El agua: el nuevo límite

Si la energía es la restricción de entrada del datacenter de IA, el agua se está convirtiendo en una restricción de salida igual de dura. Muchas técnicas de refrigeración eficientes —torres de refrigeración, enfriamiento evaporativo— ganan en energía a costa de evaporar agua, y a la escala de la IA esa cuenta se ha vuelto enorme. Las estimaciones del consumo de agua de los datacenters de IA se cuentan ya en cientos de miles de millones de litros anuales, con proyecciones que se duplican hacia 2030. Las cifras “por petición” que circulan —desde unos mililitros hasta medio litro por consulta— hay que tomarlas con pinzas, porque varían enormemente según la metodología, pero el orden de magnitud agregado es real y preocupante.

Conviene entender el dilema técnico de fondo, porque es un compromiso, no un fallo. El equipo de rechazo de calor de un datacenter se mueve en un triángulo entre energía, agua y temperatura. Una torre de refrigeración evapora agua para enfriar mejor: gasta poca energía pero mucha agua (buen PUE, mal WUE). Un enfriador seco (dry cooler) no evapora nada —apenas gasta agua— pero solo consigue enfriar hasta cerca de la temperatura ambiente, así que exige operar con agua más caliente y, en climas cálidos, más energía de apoyo. Y un chiller mecánico enfría a cualquier temperatura pero a un coste energético alto. Subir las temperaturas de operación, como veíamos, es lo que permite pasar de la torre al enfriador seco sin penalizar la energía: por eso el agua templada y el datacenter “sin agua” son dos caras de la misma moneda. La IA, al concentrar tanto calor, obliga a elegir conscientemente en ese triángulo, allí donde antes se elegía por inercia.

Y no es solo un problema técnico, sino social. La competencia por el agua con comunidades y agricultura ha empezado a frenar proyectos: en Estados Unidos, el proyecto “Project Blue” cerca de Tucson, que preveía consumir cientos de millones de galones al año, fue cancelado por la oposición vecinal. La respuesta de la industria es doble: por un lado, diseños “sin agua” que usan enfriadores secos (dry coolers) a cambio de operar con agua más caliente —Microsoft declara haber alcanzado un WUE de 0,30 y desplegado refrigeración de evaporación cero—; por otro, el propio líquido directo al chip, que al capturar el calor a mayor temperatura facilita rechazarlo al ambiente sin evaporar. La paradoja de 2026 es que el líquido, bien diseñado, puede gastar menos agua que el aire evaporativo al que sustituye.

El calor residual: de problema a recurso

Hay una vuelta de tuerca optimista. Todo ese calor que tanto cuesta evacuar es, al fin y al cabo, energía, y cada vez más se plantea reutilizarlo en lugar de tirarlo a la atmósfera. La reutilización del calor residual para calefacción urbana (district heating) ha pasado de curiosidad a obligación regulatoria: la directiva europea de eficiencia energética empuja en esa dirección, y leyes nacionales ya fijan cuotas —Alemania exige un 10 % de reúso en 2026 y hasta un 30 % en 2028—.

Aquí el líquido vuelve a tener ventaja decisiva sobre el aire. Las redes de calefacción urbana modernas necesitan agua a 50-70 °C, una temperatura que un datacenter refrigerado por líquido, con su salto térmico amplio (por ejemplo, entrada a 45 °C y retorno a 65 °C), puede entregar casi directamente, mientras que el aire caliente de una sala tradicional es demasiado frío y difuso para aprovecharlo. No es casual que los grandes casos de reutilización —que calientan decenas de miles de hogares en el norte de Europa, con datacenters de Microsoft, Google y Meta integrados en redes de calefacción urbana— se apoyen en refrigeración líquida. Para un operador, el calor residual puede pasar de coste a ingreso: el calor entregado a una red de distrito puede valer bastante menos que el gas que sustituye, con periodos de amortización de menos de una década cuando el datacenter está a uno o dos kilómetros de la red. Y a escala continental, el potencial es enorme: se estima que el calor residual de los datacenters europeos podría cubrir alrededor de un 10 % de la calefacción de espacios de la UE para 2030. Lo que durante décadas se ventiló a la atmósfera empieza a verse como lo que es: energía de alta calidad desperdiciada.

Los frenos de la transición

Si el líquido es termodinámicamente inevitable, ¿por qué no ha barrido ya al aire? Porque cambiar de paradigma de refrigeración toca todo lo que un operador teme tocar. El primer freno es el miedo a la fuga: llevar agua a centímetros de la electrónica más cara del planeta pone nervioso a cualquiera, y aunque las soluciones modernas usan conectores rápidos “sin goteo”, detección de fugas y bandejas de drenaje, la percepción de riesgo pesa. El segundo es la falta de estandarización: durante años cada fabricante traía su propio fluido, sus propios conectores y sus propias temperaturas, lo que ataba al cliente a un proveedor y complicaba el mantenimiento; el sector está convergiendo, pero despacio. El tercero es el coste y la obra: el líquido exige tuberías, CDU, colectores y, a menudo, rehacer la sala, una inversión que solo se justifica con densidades altas. Y el cuarto es operativo y cultural: un equipo acostumbrado a gestionar aire acondicionado tiene que aprender a operar un sistema hidráulico, con su química del agua, sus bombas y sus juntas.

El resultado es que el aire no desaparece: se reserva para las cargas que no necesitan más, mientras el líquido entra allí donde la densidad lo obliga. La pregunta para un arquitecto rara vez es “¿aire o líquido?” en abstracto, sino “¿qué parte de mi sala necesita líquido, cuándo, y cómo convive con el aire del resto?”. El retrofit —adaptar salas de aire existentes para acoger islas de líquido— es uno de los grandes negocios de 2025-2026, precisamente porque casi nadie parte de cero.

Dónde está el mercado en 2026

¿Cómo de avanzada está la transición? Los datos del Uptime Institute de 2025 dan una foto matizada: el líquido directo al chip está ya presente en torno a un 22 % de los operadores, pero el aire perimetral sigue siendo mayoritario (un 75 %), y un 61 % que aún no usa líquido se lo plantea. Las barreras que citan son reveladoras —falta de estándares, coste y miedo al fallo de una fuga sobre la electrónica—, las mismas que frenan cualquier cambio de paradigma. El mercado de refrigeración líquida, sin embargo, crece a ritmos de dos dígitos altos —las estimaciones lo multiplican por cinco o seis en una década—, y los grandes actores se están reposicionando a toda prisa: Vertiv lidera con buena parte de los primeros racks GB200 y ha lanzado soluciones que combinan líquido directo al chip y aire en un mismo módulo; Schneider Electric compró Motivair para entrar de lleno; y a su lado conviven especialistas de placa fría (CoolIT, Boyd, JetCool, Asetek) y de inmersión (Submer, GRC, LiquidStack). La pauta dominante es el híbrido: salas que combinan líquido para las GPU y aire para el resto, como puente hacia un futuro mayoritariamente líquido. Que los fabricantes empaqueten ambos mundos en un solo producto dice mucho de hacia dónde va la transición: no a un corte limpio, sino a una coexistencia gestionada durante años.

Para una factoría de inferencia

¿Qué se lleva de aquí quien construye una factoría de inferencia? Tres ideas que recorren toda la serie. Primera, que la refrigeración no es un añadido sino un codiseño: la densidad de los racks de IA obliga a decidir el método de refrigeración a la vez que el de alimentación, porque un rack de 130 kW no se puede meter en una sala pensada para aire sin más. Segunda, que la transición al líquido ya no es opcional por encima de cierta densidad; la pregunta no es si, sino cuál —directo al chip o inmersión— y cómo gestionar la convivencia con el aire durante años. Y tercera, que las métricas que importan se han ampliado: ya no basta con vigilar el PUE, hay que mirar también el agua (WUE) y, cada vez más, qué se hace con el calor residual, porque ahí se juegan el coste operativo, la licencia social para construir y, en algunas geografías, el cumplimiento legal.

Y conviene no perder de vista que la refrigeración no es solo eficiencia: es disponibilidad. Como vimos en la serie de energía, un fallo térmico puede tumbar una factoría tan deprisa como un corte eléctrico —de hecho más deprisa, porque un rack de 130 kW sin refrigeración alcanza temperaturas peligrosas en segundos—. Por eso la refrigeración crítica se diseña con la misma filosofía que la energía: redundancia en las bombas y las CDU, detección temprana, y pruebas. Un sistema de refrigeración que nadie ha ensayado en condiciones de carga máxima es, otra vez, una promesa sin verificar.

Este artículo ha trazado el mapa del reto térmico. Los tres siguientes bajan al detalle de cada peldaño del espectro: empezaremos por la refrigeración por aire y sus límites —el punto de partida del que todos venimos—, seguiremos por el líquido directo al chip que está alimentando los racks GB200, y terminaremos con la inmersión y el horizonte del megavatio por rack. Porque alimentar a las GPU era media batalla; la otra media es evitar que se derritan.

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Fuentes