La refrigeración líquida de centros de datos ya no es experimental en la infraestructura de IA de mayor densidad. Cada vez es más necesaria para los chips de última generación, pero no es sinónimo de inmersión: el GB200 NVL72 de Nvidia utiliza placas frías y colectores de refrigeración líquida directa, mientras otros componentes siguen refrigerados por aire.[s]
Durante cuatro décadas, los centros de datos enfriaron sus servidores con aire. Los ventiladores empujaban aire frío a través de filas de equipos, y eso era suficiente cuando un rack completo de servidores consumía de 5 a 8 kilovatios. La GPU A100 de Nvidia, lanzada en 2020, consumía 400 vatios. La H100 lo llevó a 700 vatios. La B200 alcanzó 1.000 vatios. El Superchip GB200 consume aproximadamente 2.700 vatios, y un solo rack GB200 NVL72 consume de 120 a 130 kilovatios en total.[s]
La refrigeración por aire fue diseñada para un mundo donde los racks consumían de 8 a 12 kilovatios. No tiene respuesta para 120.
Por qué la refrigeración líquida de centros de datos gana en física
El problema central es la transferencia de calor. El agua conduce mucho mejor el calor que el aire, y las placas frías líquidas pueden manejar flujos térmicos muy superiores a los disipadores de aire convencionales. Valores como 50 W/m²·K para aire forzado y 15.000 W/m²·K para una placa fría de microcanales son ejemplos operativos, no límites universales: dependen de la velocidad, la geometría, la turbulencia, la temperatura y el diseño del sistema.[s]
Piénselo como la diferencia entre soplar una sartén caliente y sumergirla en agua fría. Ambos mueven calor. Solo uno se mantiene al día con un chip que produce un kilovatio.
Las estimaciones del sector muestran que la refrigeración por aire convencional alcanza límites prácticos a medida que aumenta la densidad del rack, mientras los intercambiadores de puerta trasera y los sistemas directos al chip amplían el rango viable. En las densidades más altas, los operadores pueden elegir entre directo al chip e inmersión según el hardware y la instalación; ningún umbral único hace que la inmersión sea obligatoria en todos los casos.[s]
Los tres enfoques de refrigeración líquida de centros de datos
No toda la refrigeración líquida es igual. Tres arquitecturas compiten, cada una con compensaciones distintas.
Placas frías directo al chip montan bloques metálicos con canales diminutos directamente en las GPU y CPU. El refrigerante fluye a través de estos canales y transporta calor a un intercambiador de calor a nivel de instalación. Esto es lo que Nvidia especifica para la GB200: los procesadores de cómputo son refrigerados por líquido mientras que el almacenamiento, la distribución de energía y las redes permanecen refrigerados por aire.[s] La refrigeración directo al chip se despliega rack por rack sin reconstruir una instalación, por lo que comanda aproximadamente el 47% del segmento de refrigeración líquida de centros de datos de IA.
Inmersión monofásica sumerge servidores completos en tanques de fluido dieléctrico que permanece líquido durante todo el proceso. Sin ventiladores, sin aire en movimiento. El fluido absorbe calor a través del contacto directo y circula hacia un intercambiador de calor. La PUE (efectividad del uso de energía, donde 1,0 es perfecto) alcanza alrededor de 1,03.[s] Los sistemas monofásicos mantuvieron el 80,9% del mercado de refrigeración por inmersión en 2024.[s]
Inmersión bifásica usa un fluido que hierve a bajas temperaturas (alrededor de 61°C). El líquido hierve de la superficie del chip, absorbe cantidades masivas de calor durante el cambio de fase, se eleva como vapor, se condensa en una bobina fría arriba y gotea de vuelta. No se necesitan bombas para el bucle primario. La PUE puede alcanzar 1,02, y el enfoque admite densidades de rack superiores a 250 kilovatios. Puede ofrecer una capacidad de transferencia térmica muy alta, pero el rendimiento real depende del fluido y del diseño del sistema.
El problema químico que cambió todo
La inmersión bifásica dependía de fluidos de fluorocarbono que contenían PFAS, sustancias per- y polifluoroalquílicas a menudo llamadas «químicos eternos» porque persisten indefinidamente en el medio ambiente. El 20 de diciembre de 2022, 3M anunció que dejaría de fabricar todos los químicos PFAS para finales de 2025. El último día para hacer un pedido de Novec fue el 31 de marzo de 2025.[s]
3M enfrentaba más de 4.000 demandas y un acuerdo de 12,5 mil millones de dólares con más de 11.000 sistemas públicos de agua de EE.UU. alegando contaminación por PFAS en el agua potable.[s] La EPA designó PFOA y PFOS como sustancias peligrosas bajo la ley Superfund.[s]
Las preocupaciones por los PFAS frenaron algunos despliegues, pero no acabaron con la investigación. Un trabajo respaldado por Microsoft y publicado en 2025 aún comparaba placas frías, inmersión monofásica e inmersión bifásica; Microsoft indicó que había investigado la inmersión, aunque no la utilizaba en sus centros de datos operativos.[s] Siguen desarrollándose fluidos alternativos, mientras la propuesta europea de restricción de PFAS podría limitar aún más los refrigerantes fluorados.
Agua, energía y el caso para la refrigeración líquida de centros de datos
Las torres de enfriamiento convencionales evaporan agua para disipar calor. Los grandes centros de datos consumen hasta 5 millones de galones de agua por día, equivalente al uso diario de una ciudad de 10.000 a 50.000 personas.[s] El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley estimó que los centros de datos de EE.UU. consumieron directamente aproximadamente 17,5 mil millones de galones de agua en 2023, y esa cifra podría cuadruplicarse para 2028.[s]
La refrigeración líquida de bucle cerrado puede evitar la evaporación de agua en el sitio, pero el diseño citado de Microsoft utiliza refrigeración a nivel de chip, no inmersión. Desde agosto de 2024, Microsoft aplica este diseño a todos sus nuevos centros de datos y espera evitar más de 125 millones de litros de uso de agua por instalación al año.[s]
El mercado ya ha decidido
El mercado de refrigeración líquida casi se duplicó en 2025, alcanzando cerca de 3 mil millones de dólares, y se pronostica que alcance 7 mil millones de dólares para 2029.[s] Google ha ejecutado refrigeración líquida en más de 2.000 despliegues de pods TPU a escala de gigavatios durante siete años, logrando el doble de densidad de chip de las configuraciones refrigeradas por aire.[s]
La plataforma Vera Rubin de Nvidia, anunciada en el CES de enero de 2026, admite refrigeración líquida a una temperatura de suministro de 45°C, suficiente para expulsar calor mediante enfriadores secos con aire ambiente en vez de enfriadores mecánicos intensivos en energía.[s] Cada generación de hardware de IA refuerza el papel de la refrigeración líquida, pero la elección entre placas frías e inmersión depende de la arquitectura.
La refrigeración líquida de centros de datos ha pasado de ser una mejora de nicho a un requisito estructural para los aceleradores de IA de mayor densidad. Las placas frías líquidas pueden lograr coeficientes y flujos térmicos muy superiores a los disipadores de aire convencionales, pero la comparación de 50 frente a 15.000 W/m²·K es ilustrativa y específica de cada arquitectura, no un límite universal ni una ley fija de 300x.[s]
La escalada de densidad térmica
La potencia de diseño térmico de las GPU ha seguido una curva empinada. La A100 de Nvidia (2020) operaba a 400W TDP. La H100 (2022) alcanzó 700W. La GPU B200 Blackwell consume 1.000W refrigerada por aire, entregando 18 petaflops FP4. El rendimiento completo de 20 petaflops FP4 requiere refrigeración líquida a 1.200W, como se configura en la GB200.[s] El Superchip GB200 Grace-Blackwell, emparejando dos GPU de 1.200W con una CPU Grace de 300W, consume aproximadamente 2.700W.[s]
A nivel de rack, la GB200 NVL72 (36 Superchips con 72 aceleradores Blackwell interconectados vía dispositivos de conmutación NVLink) consume de 120 a 140 kilovatios.[s] La densidad de potencia promedio de rack se ha más que duplicado en dos años, de 8 kW a 17 kW, con McKinsey proyectando 30 kW promedio para 2027; los racks de entrenamiento de IA ya superan esa cifra.[s] Dell’Oro Group proyecta que los TDP de GPU de vanguardia superarán 4.000W para 2029.[s]
Las estimaciones de densidad describen una transición del aire convencional a intercambiadores de puerta trasera y después a refrigeración líquida directa a medida que aumenta la carga del rack. En densidades muy altas, directo al chip e inmersión son arquitecturas líquidas alternativas; ningún umbral universal convierte la inmersión en el único diseño viable.[s]
Arquitecturas de refrigeración líquida de centros de datos comparadas
Refrigeración de placa fría directo al chip (DTC)
DTC comanda aproximadamente el 47% del mercado de refrigeración líquida de centros de datos de IA. Las placas frías con microcanales de cobre o aluminio se montan directamente en GPU y CPU, mientras que los componentes restantes (almacenamiento, distribución de energía, redes auxiliares) mantienen refrigeración por aire. La GB200 NVL72 de Nvidia es un diseño híbrido DTC por especificación.[s] DTC se adapta a la infraestructura de agua enfriada existente, se despliega rack por rack y no requiere tanques construidos especialmente o factores de forma de servidor modificados. Es el camino de menor resistencia para despliegues brownfield.
Inmersión monofásica
Servidores completos se sumergen en tanques de fluido dieléctrico (típicamente hidrocarburos sintéticos o fluidos de gas a líquido) que permanecen en fase líquida durante todo el proceso. La captura de calor se acerca al 100% de la carga de TI con cero energía de ventilador. La PUE alcanza alrededor de 1,03.[s] Los sistemas monofásicos mantuvieron el 80,9% del mercado de refrigeración por inmersión en 2024, y esa participación está creciendo.[s]
Los proveedores clave incluyen Submer (fluidos de hidrocarburos sintéticos co-desarrollados con Castrol), Green Revolution Cooling (dieléctricos basados en hidrocarburos), y Asperitas (fluido Shell de gas a líquido). Todos usan químicas libres de PFAS. La compensación de despliegue: la inmersión requiere tanques construidos especialmente, variantes de servidor sin ventilador y espacio de piso dedicado, convirtiéndola principalmente en una jugada greenfield.
Inmersión bifásica
Los sistemas bifásicos explotan el calor latente de vaporización: el fluido hierve en la superficie del chip (típicamente 49 a 61°C para fluidos fluorados), absorbiendo sustancialmente más energía por unidad de masa que solo el calentamiento sensible. El vapor se eleva, se condensa en una bobina y regresa por gravedad. No se necesitan bombas de bucle primario. La PUE alcanza 1,02, y se soportan densidades de rack superiores a 250 kW.[s]
La inmersión bifásica puede aprovechar eficazmente el calor latente de vaporización, pero su rendimiento depende del fluido y del diseño del sistema. También es la arquitectura más afectada por la salida de 3M del mercado de PFAS.
La crisis PFAS y sus consecuencias
La inmersión bifásica dependía de fluidos de fluorocarbono: Novec 7100, Novec 649 y Fluorinert FC-72 de 3M. El enlace carbono-flúor que hacía estos fluidos térmicamente estables, químicamente inertes y eléctricamente no conductivos también los hacía ambientalmente persistentes, bioacumulativos y vinculados con daño hepático, interrupción inmune y tasas elevadas de cáncer.
El 20 de diciembre de 2022, 3M anunció que saldría de toda la fabricación de PFAS para finales de 2025, enfrentando más de 4.000 demandas y un acuerdo de 12,5 mil millones de dólares con más de 11.000 sistemas públicos de agua de EE.UU.[s] La EPA designó PFOA y PFOS como sustancias peligrosas bajo CERCLA (Superfund), una clasificación retenida incluso bajo la administración actual.[s]
Las preocupaciones por los PFAS han desalentado algunos despliegues bifásicos, pero la evidencia no demuestra que Microsoft, Meta y Google abandonaran todo este campo de investigación. Un trabajo respaldado por Microsoft y publicado en 2025 todavía evaluaba placas frías e inmersión mono- y bifásica.[s] La designación CERCLA de la EPA es más limitada que la familia PFAS: abarca PFOA y PFOS, incluidas sus sales e isómeros estructurales. Las obligaciones de notificación o limpieza dependen de la composición del fluido y de las circunstancias de una liberación real; no surgen automáticamente con cada mantenimiento o cambio de hardware.[s][s]
Chemours desarrolló Opteon 2P50, un reemplazo basado en HFO con cero ODP y GWP de 10, dirigido para producción comercial en 2026 vía Navin Fluorine.[s] La propuesta de restricción PFAS de la UE bajo REACH, cubriendo más de 10.000 sustancias con opiniones finales de ECHA esperadas para finales de 2026, podría restringir aún más los fluidos de refrigeración fluorados. Los fluidos de refrigeración generales de centros de datos no están explícitamente excluidos con una derogación larga.
Economía del agua y energía
Las torres de enfriamiento evaporativo consumen enormes cantidades de agua. Los grandes centros de datos usan hasta 5 millones de galones por día.[s] El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley estimó el consumo directo de agua de los centros de datos de EE.UU. en 17,5 mil millones de galones en 2023, con proyecciones de duplicar a cuadruplicar para 2028.[s] Aproximadamente dos tercios de los centros de datos de EE.UU. construidos desde 2022 están en áreas de alto estrés hídrico.[s]
La refrigeración líquida de bucle cerrado puede evitar la evaporación de agua en el sitio, pero el diseño de Microsoft de agosto de 2024 es refrigeración a nivel de chip, no inmersión. Microsoft afirma que todos sus nuevos diseños adoptaron este enfoque, que debería evitar más de 125 millones de litros de uso de agua por instalación al año.[s]
La plataforma Vera Rubin de Nvidia (CES enero 2026) eleva la temperatura de suministro a 45°C, permitiendo el rechazo de calor a través de enfriadores secos con aire ambiente en lugar de enfriadores mecánicos, que están entre los mayores consumidores de energía en cualquier instalación refrigerada por líquido.[s]
Trayectoria del mercado
El mercado de refrigeración líquida casi se duplicó en 2025 a aproximadamente 3 mil millones de dólares, con un pronóstico de 7 mil millones de dólares para 2029.[s] Google ha operado refrigeración líquida en más de 2.000 despliegues de pods TPU a escala de gigavatios durante siete años, logrando 2x la densidad de chip de configuraciones refrigeradas por aire equivalentes.[s]
La refrigeración líquida directo al chip ha absorbido el impulso que bifásica perdió. Las placas frías son comercialmente maduras, ampliamente compatibles con diseños de servidor existentes y funcionan con mezclas agua-glicol que no plantean las mismas preocupaciones por los PFAS. La inmersión monofásica continúa creciendo en despliegues greenfield donde sus ventajas (cero energía de ventilador, soporte de densidad extrema, infraestructura mecánica simplificada) justifican la complejidad operacional. La inmersión bifásica podría conservar un nicho en aplicaciones de ultra alta densidad si fluidos adecuados alcanzan escala comercial, pero hoy no es la arquitectura dominante.
La física de la transferencia de calor limita cada vez más el enfriamiento por aire a medida que aumenta la densidad del rack. Para muchos centros de datos de alta densidad, la cuestión es elegir la arquitectura líquida —directo al chip, inmersión monofásica u otro diseño— que mejor se adapte a la carga y a la instalación.
