Que es La Dinámica de Fluidos Computacional
(CFD, por sus siglas en inglés Computational Fluid Dynamics) es una rama de la ingeniería que utiliza métodos numéricos y algoritmos computacionales para simular y analizar el comportamiento de los fluidos, como líquidos y gases, así como la interacción de los fluidos con superficies sólidas.
CFD se basa en la resolución de
ecuaciones matemáticas que describen las leyes de conservación de masa, momento
y energía, conocidas como ecuaciones de Navier-Stokes. Estas ecuaciones
describen cómo se mueve y cambia el flujo de un fluido en un dominio
determinado.
Quienes desarrollaron estas geniales ecuaciones ( Navier-Stoke) que hasta la NASA las utiliza para sus calculos en la ingenieria aeroespacial y que mas adelante veremos como se usa en el modelaje de flujos de aire en data center.
Claude-Louis Navier, Fue un ingeniero y físico francés, desarrolló las ecuaciones fundamentales para el flujo de fluidos viscosos en la década de 1820. Estas ecuaciones describen la conservación de masa y momento lineal en un fluido, teniendo en cuenta la viscosidad.
George Gabriel Stokes, Fue un matemático y físico irlandés, realizó importantes contribuciones en el siglo XIX al estudiar el movimiento de los fluidos viscosos. Formuló ecuaciones que incorporaban la viscosidad en el flujo de fluidos y estableció la teoría de los límites de capa límite en fluidos viscosos.
Hoy en dia el CFD (Computational Fluid Dynamics) en el mundo de centros de datos se refiere al uso de software especiales basados en algoritmos y modelos matemáticos que permite estudiar y comprender la distribución del flujo de aire y la temperatura dentro de estos espacios criticos.
En los centros de datos, el rendimiento y la eficiencia son aspectos críticos. El calor generado por los servidores y otros equipos de TI debe ser disipado adecuadamente para evitar problemas como el sobrecalentamiento, que puede provocar fallas en los equipos y tiempo de inactividad.
Foto cortesía de Fluke
Corporation: Uso de cámara térmica fluke para verificación de temperatura en
los equipos activos de un centro de datos.
El análisis de rendimiento del centro de datos con CFD implica crear un modelo virtual del centro de datos y utilizar algoritmos matemáticos complejos para simular y predecir cómo el aire se mueve a través del espacio, cómo se distribuye el calor y cómo afecta a la temperatura de los componentes críticos.
Al realizar simulaciones con CFD, es posible identificar posibles problemas de flujo de aire y temperatura antes de la construcción o remodelación del centro de datos. Esto les permite optimizar el diseño del sistema de enfriamiento, la ubicación de los equipos y la configuración de los conductos de aire para lograr un flujo de aire eficiente y una temperatura adecuada en todas las áreas del centro de datos, también se utiliza para evaluar el impacto de cambios en la infraestructura, como agregar nuevos servidores, modificar la disposición de los equipos o implementar soluciones de enfriamiento más eficientes. Esto permite a los administradores del centro de datos tomar decisiones informadas sobre cómo optimizar el rendimiento y la eficiencia energética del centro de datos.
Foto cortesía de Uptime Institute:
Enfriamiento a través de piso técnico
A continuacion aqui algunos ejemplos de software de CFD utilizados en el análisis de centros de datos. Cada uno tiene sus propias características, capacidades y enfoques, por lo que la elección del software dependerá de los requisitos específicos del proyecto y las preferencias del usuario. Estos software permiten simular y analizar el flujo de aire, la distribución de temperatura y otros aspectos relacionados con el rendimiento y la eficiencia de los centros de datos.
- Autodesk CFD Es una herramienta comercial de simulación de fluidos que se utiliza en diversas aplicaciones, incluidos los centros de datos. Permite modelar el flujo de aire, la transferencia de calor y la optimización del diseño del sistema de enfriamiento.
- ANSYS Fluent Es una de las herramientas de simulación más utilizadas en el campo de la dinámica de fluidos computacional. Ofrece una amplia gama de capacidades para analizar el flujo de aire, la transferencia de calor y otros fenómenos relacionados en los centros de datos.
- Open Foam Es un software de CFD de código abierto y gratuito que proporciona una plataforma flexible para simular y analizar flujos de fluidos. OpenFOAM cuenta con una comunidad activa de usuarios y ofrece una amplia gama de características y modelos para el análisis en centros de datos.
- SimScale Plataforma basada en la nube que ofrece simulaciones de dinámica de fluidos, entre otras capacidades de análisis de ingeniería. Permite realizar análisis CFD en centros de datos para evaluar el rendimiento térmico y la eficiencia energética.
- Ayuda a optimizar el diseño y la operación del sistema de enfriamiento para garantizar un rendimiento eficiente y confiable.
- Analizar la efectividad de enfriamiento en el gabinete. (exceso de demanda, falta de suministro).
- Identificar puntos calientes potenciales y áreas de recirculación en la etapa temprana del diseño para dar la oportunidad de resolverlos antes de la ejecución.
- Mostrar la distribución de la temperatura en a lo largo de los gabinetes con equipos activos.
- Mostrar el rendimiento general de refrigeración para la sala de datos en caso de que una unidad de refrigeración se apague en caso de falla o se reemplace la unidad de refrigeración (que es un requisito obligatorio para lograr el principio de mantenimiento concurrente)
- Asegurar la colocación adecuada de las baldosas del piso falso.
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Consultor en Telecomunicaciones y Mission Critical
