Plástico fantástico: reduzindo de forma significativa as despesas de energia dos Data Centers

No Japão, o mestre em uma profissão é conhecido como "shokunin" e, como muitas palavras japonesas, possui várias camadas de significado.

Aqueles que se qualificam possuem um conhecimento técnico perfeitamente aprimorado em sua arte e uma consciência social subjacente. Shokunin tem como objetivo buscar a inovação, para criar, em última instância, o melhor de algo com o mais alto padrão possível.

Fundada em 1802, a Georg Fischer é um exemplo global do espírito shokunin. Inicialmente especializada em conexões de ferro maleável (um serviço que ainda está presente nos dias atuais), ao longo dos anos, a GF continuou a inovar, expandindo seus horizontes para evoluir junto com o mundo ao seu redor.

Nos últimos 50 anos, sua divisão GF Piping Systems desenvolveu soluções com um renovado foco em sistemas de tubulação termoplástica para enfrentar novos desafios e ambientes, ao mesmo tempo em que apoia seus clientes durante os seus projetos. A GF Piping Systems está comprometida em fornecer soluções turnkey completas, desde cálculos de engenharia durante a fase de projeto até a instalação adequada de seus produtos e componentes pré-fabricados no local do projeto.

Com clientes nos mercados principais que incluem empresas de serviços públicos de gás e água, estações de tratamento de água, indústrias de processos químicos e, mais recentemente, os segmentos de mercado marítimo e de microeletrônica, a GF Piping Systems já está resolvendo problemas que tornaram a próxima etapa lógica na indústria de data centers uma evolução óbvia.

"Nosso envolvimento no setor de microeletrônica tem muitas sinergias com a indústria de data centers e nos levou a estar tão fortemente envolvidos nesse mercado hoje", explica Mark Bulmer, Head Global de Desenvolvimento de Mercado de Data Centers na GF Piping Systems.

Essa sinergia decorre das soluções de gerenciamento de água para missão crítica da GF Piping Systems, que ajudam os fabricantes de semicondutores a criar os chips usados no mundo dos data centers.

"No momento, não há semicondutores suficientes para criar os chips a serem utilizados nos data centers, o que é um grande problema global atualmente. Somos o fornecedor preferencial de qualidade e vencedor do prêmio EPIC para os maiores fabricantes de semicondutores do mundo e fornecemos todos os principais players do setor de semicondutores", diz Bulmer.

A GF Piping Systems trabalha diretamente com operadores de fábricas para desenvolver sistemas de tubulação de valor agregado adaptados às suas aplicações e ambientes. Por exemplo, a empresa criou um sistema específico para água ultrapura, a água necessária para fabricar wafers dentro dos semicondutores que posteriormente produzem os chips usados em um data center, explica Bulmer.

Graças a esse sucesso, a GF Piping Systems foi procurada por operadores de data centers para fornecer soluções "corte e cola" para instalações em todo o mundo. Isso ajuda a melhorar a eficiência operacional e a relação custo-benefício para fábricas, além de reduzir o tempo de entrada no mercado - um diferencial chave em um setor que está experimentando um crescimento tão rápido.

"O layout dos grandes data centers hyperscale não difere muito em todo o mundo, e eles tentam copiar e colar. Como uma empresa global, podemos oferecer a mesma qualidade de produtos fabricados para usuários internacionais em todos os continentes do mundo.

"Desenvolvemos uma solução específica para instalações de missão crítica, que envolve sistemas de tubulação completamente não corrosivos, baseados em materiais termoplásticos recicláveis, os quais podemos apoiar com engenharia e fabricação externa."

Um feito de (re)engenharia

A GF Piping Systems reprojetou sistemas de tubulação tradicionais de metal pesados e corrosivos e criou os termoplásticos não corrosivos presentes em sua linha atual, auxiliando empreiteiros e construtores com uma solução verdadeiramente integrada.

Graças à sua lisura, resistência à corrosão e longa vida útil, o novo material ajuda a garantir um sistema operacionalmente eficiente. A instalação é mais rápida e econômica devido ao baixo peso do material, e a soldagem de plásticos é muito mais rápida do que a de metais, utilizando máquinas de solda controladas por computador, incluindo protocolos de solda personalizados.

A GF Piping Systems oferece suporte interno de pré-fabricação através de suas instalações de pré-fabricação em todo o mundo. Os sistemas de tubulação podem ser agrupados em estruturas ou módulos de tubos e, dependendo do tamanho, podem ser fabricados sob medida em bobinas, tudo montado e pré-testado conforme o projeto.

Transferir o máximo de trabalho possível do local em questão para um ambiente de fábrica controlado melhora a qualidade no local e reduz o tempo de instalação, ao mesmo tempo que aumenta a segurança operacional, minimizando o risco de acidentes no local e reduzindo erros que podem ter consequências dispendiosas.

A limitação de danos é solidificada ainda mais ao oferecer o sistema de tubulação como um todo, em vez de produtos individualizados. A solução completa é 100% livre de manutenção por 25 anos, à prova de vapor e resistente a raios UV e condições climáticas adversas, reduzindo os requisitos de manutenção, os custos de operação e garantindo um funcionamento confiável.

"É muito bom produzir tubos de boa qualidade ou válvulas de boa qualidade, mas se houver um elo fraco em algum lugar do sistema de tubulação, tudo se desfaz. O melhor equipamento precisa do melhor completo e compatível sistema de tubulação!", diz Bulmer.

Ao desenvolver data centers, ambientes de missão crítica que dependem de refrigeração de missão crítica, devem ser tratados como instalações de alta qualidade que exigem soluções de engenharia de qualidade.

"Utilizamos nossos sistemas de tubulação altamente projetados para garantir a qualidade da instalação do usuário final. Se você tiver que depender de produtos de terceiros, poderá criar pontos fracos no sistema. É por isso que oferecemos não apenas um sistema de tubulação completo, mas também a engenharia por trás dele, porque isso precisa ser feito corretamente", afirma Bulmer.

Soluções sustentáveis

A tubulação plástica possui um balanço de dióxido de carbono 80% menor em comparação com o metal, além de ser totalmente reciclável. Essas características colocam a GF Piping Systems em uma posição sustentável favorável, pois nos últimos 18 meses, a empresa tem observado um aumento significativo de operadores que solicitam cálculos da pegada de carbono.

"Quase diariamente, recebemos solicitações para fornecer cálculos relacionados à sustentabilidade em termos de carbono incorporado em nossos produtos", afirma Bulmer. E isso é compreensível. Quando se trata de sustentabilidade, os operadores devem estar cada vez mais conscientes da quantidade de carbono incorporado em suas instalações. Todo o ciclo de vida do data center afeta a pegada de carbono global dos produtos dentro dele, bem como a reciclabilidade desses produtos no final de sua vida útil.

Deixando de lado o carbono incorporado, graças aos avanços em inteligência artificial (IA) e outros desenvolvimentos dentro do chamado metaverso e das indústrias de jogos, o que os data centers mais precisam agora é de refrigeração mais eficiente.

"A velocidade e o desempenho exigidos dos chips nos futuros data centers aumentarão rapidamente. Consequentemente, os chips atuais produzem muito mais calor, que precisa ser resfriado de forma mais eficaz", explica Bulmer.

Quando falamos sobre resfriamento eficaz para as tecnologias futuras, os métodos antigos logo se tornarão obsoletos. Um exemplo disso é o resfriamento água-ar, que engloba chillers clássicos, resfriadores evaporativos ou adiabáticos, todos os quais utilizam unidades de tratamento de ar para resfriar o data center.

"No momento, ninguém sabe onde está o limite de densidade de racks. Mas à medida que as densidades de racks aumentarem de 20 para 100 quilowatts, o resfriamento a ar não será suficiente. Existe uma grande tendência de mercado alinhada às metas de sustentabilidade, mas também devido às mudanças nos processos e velocidades de processamento de chips".

No final das contas, precisamos ver uma mudança mecânica do resfriamento a ar para o resfriamento líquido. Nos últimos anos, a GF Piping Systems observou um aumento significativo nas solicitações desses sistemas. "De repente, os sistemas de resfriamento líquido vendidos como protótipos estão se tornando soluções reais para instalações no resfriamento por imersão e outras aplicações de resfriamento", diz Bulmer.

E embora seja um conceito relativamente novo, os usuários finais, como o Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD), têm conhecimento disso desde 2012, integrando o resfriamento líquido direto ao chip (D2C) em suas instalações existentes para lidar com o aumento da densidade de racks.

Em 2018, a gigante da tecnologia Google seguiu o mesmo caminho pelos mesmos motivos, com o aumento dos requisitos de energia levando a empresa a adaptar seus data centers para suportar o resfriamento líquido.

E onde há alto consumo de energia, ou seja, em aplicações de HPC (High-Performance Computing), as vantagens da integração do resfriamento líquido direto ao chip são claras. Pesquisas realizadas em um centro de supercomputadores subárticos na Noruega concluíram que, nesse caso específico, o resfriamento líquido D2C poderia reduzir o consumo total de energia em até 14,4%, dependendo da temperatura do ar de entrada.

Esse tipo de integração D2C permite que os operadores ramifiquem seus sistemas de resfriamento padrão água-ar e utilizem essa água para o novo resfriamento direto dos chips, evitando uma revisão completa do sistema.

Os sistemas termoplásticos da GF Piping Systems são 100% compatíveis com as águas e fluidos utilizados, incluindo o fluido dielétrico utilizado no resfriamento por imersão. O sistema de tubulação plástica não corrosiva foi otimizado para atender às necessidades do circuito de resfriamento líquido, operando com um nível muito alto de segurança e limpeza, criando o sistema mais seguro e confiável possível.

Essa segurança é ainda mais reforçada pela criação de manifolds de rack pré-fabricados para laterais horizontais em todo o sistema, reduzindo a quantidade de uniões necessárias no data hall. Combinado com conexões de mangueira sem gotejamento e desconexões rápidas, o potencial de vazamentos é eliminado, proporcionando ao usuário final a máxima segurança e confiabilidade.

E não podemos esquecer que a refrigeração é uma atividade cara, cada quilowatt de consumo de energia dos servidores requer um quilowatt de resfriamento, e essas instalações têm um consumo de energia de cerca de 120 MW. As soluções da GF Piping Systems podem ajudar a reduzir os custos de resfriamento em até 25%, graças à baixa condutividade térmica e ao interior liso e não corrosivo de suas tubulações, válvulas e conexões isoladas de fábrica.

Mudando com o tempo

Em circunstâncias normais, distribuir líquidos dentro do espaço do data center não seria algo lógico. E, apesar do mercado de data centers tentar evitar um futuro líquido, o aumento exponencial da densidade dos racks e processos cada vez mais complexos tornam isso inevitável.

A necessidade de soluções confiáveis, seguras e sustentáveis não pode ser subestimada. É por isso que precisamos de empresas como a GF Piping Systems, com seu espírito de shokunin, para fornecer aos usuários finais internacionais soluções aprimoradas e acessíveis que abrangem produtos e conhecimentos técnicos necessários para garantir o sucesso tanto no nosso presente digital quanto no futuro digital.

Para saber mais sobre a emissão de carbono da GFPS e as soluções para data center, visite o Portal de Data Center da GF Piping (conteúdo em inglês).