Introducción al enfriamiento por inmersión de ASIC Miner

DESCRIPCIÓN GENERAL

Con tantos clientes nuevos uniéndose al mercado, la minería de criptomonedas se ha vuelto bastante competitiva. Para superar a los competidores en la red minera y aumentar sus posibilidades de recibir recompensas mineras, prácticamente todos los usuarios modernos tienen hardware de minería especializado, como un minero ASIC con capacidades sofisticadas.

Una posible desventaja de los mineros ASIC es que producen mucho calor, incluso si son perfectos para la minería de criptomonedas en esta industria despiadada. Las altas temperaturas tienen el potencial de dañar la instalación minera o incluso provocar un incendio si no se manejan adecuadamente. Para eliminar el calor y mantener la temperatura ideal, los mineros frecuentemente instalan sistemas de enfriamiento por inmersión.

Debido a su eficaz disipación de calor, funcionamiento más silencioso y alternativa más confiable, los mineros prefieren los sistemas de enfriamiento por inmersión. Este blog es específicamente para usted si es nuevo en el campo y desea obtener más información sobre las soluciones de enfriamiento por inmersión para mineros ASIC.

Una explicación del enfriamiento por inmersión.

Los mineros ASIC están completamente sumergidos en un fluido dieléctrico no conductor como parte de la tecnología de refrigeración líquida por inmersión. El calor producido por los componentes ASIC es absorbido por el líquido circundante.

El líquido más cálido y menos denso sube a la superficie debido al gradiente de temperatura en el líquido. La convección natural es el proceso que elimina este fluido calentado y lo reemplaza con un líquido más frío del fondo. Esta técnica mejora en gran medida la eficiencia energética de su minero ASIC al eliminar la necesidad de elementos de enfriamiento activos como ventiladores porque depende de la transferencia pasiva de calor.

Como no tienen que lidiar con el polvo, los puntos calientes o los ruidos fuertes, hoy en día muchos mineros prefieren la refrigeración por inmersión. Por su eficaz refrigeración, distribución uniforme de la temperatura y menor nivel de ruido, favorecen la refrigeración por inmersión.

El enfriamiento por inmersión garantiza una distribución uniforme de la temperatura, un bajo mantenimiento y menos ruido que el enfriamiento por aire o por ventilador, que puede combatir el polvo, las manchas de calor y el ruido.

Existen dos variedades de enfriamiento por inmersión, específicamente

1. Enfriamiento mediante inmersión monofásica

Los racks de servidores se sumergen directamente en un líquido no conductor único que permanece líquido durante todo un sistema de refrigeración líquida monofásico. El líquido circundante absorbe el calor cuando los servidores se calientan. Después de pasar por una unidad de distribución de refrigeración, el líquido calentado se enfría en una torre de refrigeración antes de ser reciclado de nuevo al tanque.

A diferencia de los sistemas bifásicos más complejos, toda la configuración es realmente sencilla. Aunque es menos efectivo y normalmente requiere más energía para mantener las cosas frescas, es más sencillo de operar y menos costoso de instalar.

2. Enfriamiento por inmersión en dos fases

Un tanque sellado que contiene un líquido único con un punto de ebullición bajo alberga los servidores en un sistema de enfriamiento de dos fases. El líquido comienza a hervir a medida que los servidores producen calor, vaporizándose. Esta técnica aprovecha la transición de fase de líquido a vapor para transferir calor fuera de los componentes del ASIC, a diferencia de los sistemas monofásicos donde el líquido permanece en un solo estado.

El ciclo se reinicia cuando el vapor sube y pasa a través de un sistema de enfriamiento encima de los servidores, donde se condensa nuevamente en forma líquida y gotea hacia el tanque.

Los sistemas bifásicos son más eficientes y requieren menos espacio en general, pero su instalación es más costosa que los monofásicos.

Componentes de enfriamiento por inmersión

A pesar de funcionar de manera diferente, los sistemas de refrigeración por inmersión monofásicos y bifásicos tienen una serie de cosas importantes en común, especialmente en lo que respecta a las piezas fundamentales que utilizan.

1. Dieléctricos fluidos

Para los sistemas de refrigeración líquida, es esencial seleccionar el fluido dieléctrico adecuado. Para un rendimiento duradero, el fluido debe poder transmitir calor de manera efectiva, no ser conductor para evitar cortocircuitos eléctricos y mantener su estabilidad química a lo largo del tiempo. Los aceites sintéticos y los fluidos refrigerantes fabricados específicamente son opciones populares.

2. Tanques para enfriamiento

Estos tanques son cruciales para contener el fluido dieléctrico y los equipos de TI, como bastidores de servidores o mineros ASIC, en cualquier sistema de enfriamiento por inmersión. Deben ser fuertes, impermeables a las fugas y estar fabricados para soportar de forma segura el peso y la configuración del equipo y al mismo tiempo permitir un flujo suficiente de fluido.

Los tanques también deben incluir características que faciliten el mantenimiento de rutina, el servicio y la reposición de fluidos, además de ser de fácil acceso y mantenimiento. Para garantizar una eficiencia, seguridad y escalabilidad óptimas, muchos mineros diseñan y construyen tanques de enfriamiento personalizados que se adaptan a su infraestructura porque las opciones disponibles en el mercado con frecuencia no cumplen con las especificaciones únicas de cada instalación.

3. Diseño de Cerramientos

Para una disipación de calor eficaz, el diseño del recinto de refrigeración por inmersión es esencial. Debe mantener un entorno seguro, estable y bien controlado, garantizando al mismo tiempo que los componentes del ASIC reciban la máxima exposición al fluido dieléctrico. Los fabricantes modifican con frecuencia estos gabinetes para adaptarlos a configuraciones de hardware y objetivos de rendimiento particulares para satisfacer las necesidades particulares de diversas plataformas mineras.

4. Dispositivos de transferencia de calor

Los ASIC producen mucho calor durante el funcionamiento y el fluido dieléctrico circundante absorbe este calor. Es necesario un sistema confiable de eliminación de calor para evitar que el fluido alcance temperaturas que puedan afectar el rendimiento del hardware o la eficiencia de la refrigeración, que es donde entran los intercambiadores de calor.

La forma en que funcionan los intercambiadores de calor es moviendo el calor que ha sido absorbido del fluido dieléctrico a un circuito de enfriamiento externo, como un sistema a base de aire o agua. Pueden incorporarse fácilmente al diseño de tanques de enfriamiento por inmersión y suelen ser pequeños y eficaces.

Los intercambiadores de calor son esenciales para preservar las condiciones de funcionamiento ideales y prolongar la vida útil del fluido y los componentes ASIC al mantener constante la temperatura del fluido.

5. Sistemas de Bombas y Filtración

El sistema de bomba, que garantiza una circulación constante y eficaz del fluido dieléctrico, es una parte esencial de cualquier configuración de refrigeración por inmersión. Estas bombas transfieren el fluido calentado desde el tanque de inmersión a los intercambiadores de calor, donde se elimina el calor adicional, y luego el fluido enfriado regresa al tanque.

También se incorporan frecuentemente sistemas de filtración para preservar el rendimiento y la pureza del fluido dieléctrico. La estabilidad química y la conductividad térmica del fluido pueden verse afectadas con el tiempo por el polvo, los desechos o los residuos del hardware que se acumulan en él. Al ayudar a eliminar impurezas nocivas, los sistemas de filtración prolongan la vida útil del fluido y garantizan una transferencia de calor ideal.

¿Qué distingue el enfriamiento por inmersión de las técnicas de enfriamiento convencionales?

Los mineros ASIC generan una cantidad significativa de calor mientras realizan trabajos informáticos exigentes. La gestión eficaz del calor es crucial, ya que las altas temperaturas pueden provocar una estrangulación térmica, que reduce automáticamente la velocidad del minero para evitar el sobrecalentamiento. La exposición prolongada a altas temperaturas puede acelerar el deterioro del hardware con el tiempo, aumentando la posibilidad de mal funcionamiento y acortando la vida útil del minero.

Para lidiar con el calor producido por los mineros ASIC, se han empleado técnicas de enfriamiento tradicionales, como el enfriamiento por líquido y por aire. El método más popular, el enfriamiento por aire, utiliza ventiladores para hacer circular el aire alrededor de los mineros y liberar calor en el área circundante.

La refrigeración por aire es económica y sencilla de utilizar, aunque pierde eficacia en zonas cálidas o en operaciones mineras densamente pobladas. Su dependencia del flujo de aire también puede provocar la acumulación de polvo, lo que reduce la eficacia de la refrigeración y aumenta los requisitos de mantenimiento.

Por el contrario, la refrigeración líquida transfiere calor de los componentes del minero ASIC a un radiador, donde posteriormente se descarga mediante un refrigerante circulante. Los sistemas de refrigeración líquida tradicionales, que dependen de bombas, tuberías y radiadores, son más complicados incluso si son más eficientes que la refrigeración por aire. Además de aumentar la posibilidad de fugas y fallas de hardware, esta complejidad dificulta la implementación a gran escala debido a la compleja configuración y los altos requisitos de espacio.

Ambas técnicas de enfriamiento convencionales tienen cierto éxito, pero no pueden gestionar eficazmente el calor extremo generado por los mineros ASIC. Estos inconvenientes muestran cuán urgentemente se necesitan soluciones sofisticadas como el enfriamiento por inmersión, ya que pueden mejorar en gran medida la eficiencia, confiabilidad y escalabilidad de las operaciones mineras de bitcoins.

Beneficios del enfriamiento por inmersión

Muchas ventajas del enfriamiento por inmersión superan los inconvenientes de las técnicas de enfriamiento convencionales para la minería de bitcoins. Prolonga la vida útil de las plataformas mineras y mejora su rendimiento general, además de aumentar su eficiencia operativa.

1. Efectividad de enfriamiento ideal

Los mineros ASIC de alto rendimiento generan una producción de calor extremadamente alta, que a menudo es demasiado para los sistemas convencionales de refrigeración líquida y de aire. Estos sistemas frecuentemente dan como resultado una regulación de temperatura desigual, un mayor uso de energía y la posibilidad de estrangulamiento térmico, lo que puede acortar la vida útil del dispositivo y reducir el rendimiento.

Sin embargo, al sumergir completamente el equipo de minería en un fluido dieléctrico térmicamente conductor, el enfriamiento por inmersión proporciona un sustituto muy eficiente. Al igual que con cargas de trabajo elevadas, esta técnica mantiene temperaturas de funcionamiento ideales y aumenta significativamente la eficiencia de refrigeración al permitir un movimiento de calor rápido y uniforme lejos de los componentes vitales.

2. Mayor durabilidad y rendimiento

Los mineros ASIC se mantienen continuamente dentro de rangos de temperatura ideales debido a la excelente gestión térmica proporcionada por los sistemas de enfriamiento por inmersión. Estos sistemas evitan con éxito la estrangulación térmica, un problema frecuente que puede reducir significativamente la potencia del procesador con técnicas de enfriamiento convencionales, al evitar el sobrecalentamiento. En consecuencia, los mineros ASIC pueden funcionar con la máxima eficiencia durante largos períodos de tiempo sin interrupciones.

Además, el enfriamiento por inmersión aumenta en gran medida la vida útil del hardware de minería al minimizar los cambios de temperatura y reducir el estrés térmico general en los componentes electrónicos delicados. Con el tiempo, esta disminución del desgaste y la tensión relacionados con el calor da como resultado menos fallas, costos de mantenimiento más baratos y un mayor retorno de la inversión.

3. Disminución del uso de energía

Los sistemas de refrigeración por inmersión reducen significativamente los requisitos energéticos de las técnicas de refrigeración convencionales, incluidos potentes ventiladores y grandes aparatos de aire acondicionado.

Estos elementos contribuyen a mayores costos operativos y una menor eficiencia energética en las configuraciones tradicionales al consumir una cantidad significativa de la energía total necesaria en una operación minera.

Por el contrario, el enfriamiento por inmersión utiliza un método de contacto directo en el que el equipo de minería se sumerge en un fluido dieléctrico que ha sido diseñado cuidadosamente para transmitir calor. Esto elimina la necesidad de refrigeración o circulación de aire y permite una absorción y disipación del calor rápida y eficaz.

En pocas palabras, el enfriamiento por inmersión reduce el desperdicio de energía y reduce drásticamente los gastos de electricidad. Por lo tanto, es una opción significativamente más económica y sostenible para operaciones extensas de minería de criptomonedas.

4. Optimización del espacio

Admitir configuraciones de hardware de alta densidad sin sacrificar el control térmico es uno de los principales beneficios del enfriamiento por inmersión. La cantidad de mineros que se pueden alojar en un espacio determinado frecuentemente está limitada por la necesidad de una distancia adecuada entre los dispositivos para un flujo de aire y una disipación de calor efectivos, lo que requieren los sistemas tradicionales de refrigeración por aire y líquido.

El enfriamiento por inmersión, por otro lado, elimina el calor de todas las superficies del hardware de manera constante y uniforme al sumergir el aparato directamente en un fluido dieléctrico térmicamente conductor.

Los mineros pueden ubicarse mucho más cerca unos de otros debido a la capacidad de enfriamiento mejorada, que elimina la necesidad de una gran infraestructura de ventilación y un amplio espacio. El efecto final es un diseño mucho más eficiente y compacto, lo que resulta particularmente útil en entornos donde los bienes raíces son escasos o costosos.

Además de optimizar el uso de la infraestructura física que ya está disponible, el diseño que ahorra espacio aumenta la capacidad minera total por pie cuadrado, mejorando la escalabilidad operativa y la rentabilidad de las operaciones mineras.

5. Menos ruido

El considerable ruido producido por los sistemas de refrigeración industriales y los ventiladores de alta velocidad es una de las dificultades que con frecuencia se pasa por alto en las operaciones mineras convencionales refrigeradas por aire. Para disipar el enorme calor generado por los mineros ASIC, estos ventiladores funcionan constantemente, lo que puede generar niveles de ruido increíblemente altos, especialmente en edificios compartidos, áreas residenciales y otros lugares donde el ruido es una preocupación.

La contaminación acústica puede provocar molestias e incluso limitaciones en los lugares de las operaciones mineras. Este problema se resuelve con éxito mediante la refrigeración por inmersión, que elimina por completo la necesidad de refrigeración por ventilador y circulación de aire. No hay necesidad de piezas mecánicas ruidosas porque el hardware está sumergido en un fluido no conductor que disipa el calor de forma efectiva y pasiva.

Como resultado, el funcionamiento es casi silencioso, lo que hace que el espacio de trabajo sea mucho más cómodo y discreto. Además de hacer que el enfriamiento por inmersión sea más atractivo para los mineros que trabajan en cualquier entorno donde la reducción del ruido sea una preocupación principal, también ayuda a crear una infraestructura minera que sea más limpia, más sostenible y más fácil de usar.

Posibles dificultades con la construcción del sistema de enfriamiento por inmersión

El enfriamiento por inmersión tiene varios beneficios para las operaciones de minería de bitcoins, pero es importante comprender las dificultades y los factores a tener en cuenta antes de implementar esta tecnología. Los mineros que evalúan si cambiar a enfriamiento por inmersión es el mejor curso de acción para su configuración deben ser conscientes de estos desafíos potenciales.

1. Gastos iniciales elevados

El importante desembolso inicial necesario para pasar a la refrigeración por inmersión es uno de los principales obstáculos. Los sistemas de inmersión son significativamente más caros que las opciones convencionales de refrigeración por aire o líquido.

Los costos incluyen, por ejemplo, la compra de intercambiadores de calor, fluidos refrigerantes dieléctricos y tanques de inmersión especializados, así como la modificación de cualquier infraestructura que pueda ser necesaria para acomodar el nuevo sistema.

Antes de instalar el sistema de refrigeración por inmersión de sus ASIC, se debe realizar un análisis exhaustivo de coste-beneficio. Este estudio debería sopesar los posibles beneficios a largo plazo, como una mayor longevidad del hardware, un menor uso de energía y una mayor eficiencia energética, frente al capital inicial necesario.

Para recuperar gradualmente la inversión inicial, los operadores también deberían pensar en aumentar los ahorros mediante menores requisitos de mantenimiento y gastos operativos continuos.

2. Necesidades operativas y de mantenimiento

Los sistemas de enfriamiento por inmersión no están completamente exentos de mantenimiento, aunque generalmente requieren menos mantenimiento que las técnicas de enfriamiento tradicionales. Para garantizar un funcionamiento consistente y eficaz del sistema, es necesario un mantenimiento y una supervisión frecuentes.

Implica evaluar el nivel y el estado del fluido refrigerante, asegurarse de que las bombas y los intercambiadores de calor estén funcionando correctamente y confirmar que el sistema de filtración esté eliminando con éxito cualquier impureza o partícula del líquido.

Los operadores también deben comprender las necesidades operativas especiales asociadas con el enfriamiento por inmersión. Estos incluyen monitorear la degradación, programar reemplazos y conocer los protocolos adecuados para insertar o retirar hardware de forma segura de los tanques de inmersión, entre otros aspectos del control del ciclo de vida del fluido refrigerante.

Para que un sistema de enfriamiento por inmersión dure el mayor tiempo posible, son esenciales procedimientos de manipulación y mantenimiento adecuados.

3. Preparación y compatibilidad del hardware

Es importante darse cuenta de que no todos los mineros ASIC están diseñados para sumergirse antes de poner en práctica el enfriamiento por inmersión. Para que muchos modelos funcionen de forma segura y exitosa en un entorno de inmersión, se necesitan ajustes particulares. Quitar los ventiladores de refrigeración incorporados innecesarios es el primer paso y el más popular.

Para detener la incursión de fluidos, algunas piezas podrían requerir sellado o protecciones adicionales además de la extracción del ventilador. Por ejemplo, si no están adecuadamente aislados o protegidos, los conectores, los circuitos expuestos o los sensores térmicos pueden ser susceptibles incluso a los fluidos dieléctricos.

Una preparación inadecuada puede tener consecuencias graves. A pesar de que los fluidos dieléctricos no son conductores, la exposición prolongada a fluidos contaminados o mal conservados puede provocar corrosión, cortocircuitos o deterioro de componentes delicados como juntas soldadas y condensadores.

Principales técnicas para sistemas que utilizan enfriamiento por inmersión

La adopción de refrigeración por inmersión puede aumentar significativamente la durabilidad y la eficiencia de los mineros ASIC, pero para maximizar sus ventajas es necesario seguir las mejores prácticas. Los mineros pueden cumplir con las reglas cruciales que se enumeran a continuación para garantizar un rendimiento y confiabilidad óptimos.

1. Elegir el refrigerante adecuado

Seleccionar un refrigerante que equilibre la sostenibilidad y el rendimiento es esencial al instalar un sistema de refrigeración por inmersión. Seleccione fluidos de enfriamiento de inmersión especializados que sean ambientalmente benignos para reducir su influencia en el medio ambiente y no conductores para evitar peligros eléctricos.

Seleccione refrigerantes que estén diseñados para garantizar el cumplimiento de estándares sostenibles, un funcionamiento seguro y una transmisión de calor eficaz. Como resultado, puede anticipar una funcionalidad sostenida y un mantenimiento cuidadoso del sistema.

2. Realización de auditorías ASIC frecuentes

Mantener un rendimiento óptimo y evitar costosas averías de su sistema de refrigeración por inmersión requiere inspecciones periódicas y exhaustivas. Antes de que se conviertan en problemas más importantes, estas inspecciones de rutina ayudan a detectar desgaste, mal funcionamiento o ineficiencia desde el principio, como deterioro del fluido, anomalías en la bomba o acumulación en el intercambiador de calor.

Los niveles y la claridad del fluido, el rendimiento de la bomba y el filtro, la estabilidad de la temperatura y la integridad del sello y la conexión son áreas importantes a verificar. Los operadores pueden minimizar el tiempo de inactividad, abordar problemas menores rápidamente y aumentar la eficacia de la configuración de enfriamiento y la vida operativa del hardware ASIC manteniendo una estrecha vigilancia sobre el sistema.

3. La capacidad de responder a emergencias

Tener una estrategia clara de respuesta a emergencias es crucial para manejar de manera rápida y eficiente situaciones imprevistas como derrames de fluidos, fugas o fallas del sistema. Si estos incidentes no se abordan de inmediato, pueden provocar daños en el equipo, tiempos de inactividad prolongados y mayores gastos operativos.

Un plan de preparación exhaustivo debe incluir protocolos bien documentados para reparar o reemplazar equipos defectuosos, contener y limpiar de forma segura derrames de fluidos y aislar y apagar los componentes afectados.

Asegúrese de que el personal esté adecuadamente instruido sobre los procedimientos de emergencia y de que todos los suministros de seguridad necesarios, incluido el equipo de protección, los materiales absorbentes y los kits para derrames, estén fácilmente disponibles. Las auditorías y simulacros frecuentes del sistema pueden mejorar su tiempo de respuesta, reducir el tiempo de inactividad y proteger su información personal y su hardware.

RESULTADOS FINALES

Además de reducir el ruido y controlar mejor el calor que las técnicas de enfriamiento convencionales, el enfriamiento por inmersión proporciona un medio sólido y eficaz para extender la vida útil y el rendimiento de su minero ASIC. Construir un sistema confiable y sustentable para principiantes requiere conocimiento de los fundamentos, desde seleccionar el refrigerante y la configuración del tanque adecuados hasta asegurarse de que se realice el mantenimiento correcto.

El enfriamiento por inmersión es una de esas opciones que no solo optimiza la eficiencia del hardware sino que también promueve prácticas respetuosas con el medio ambiente, lo cual es particularmente relevante dada la creciente popularidad de la criptominería. Puede mejorar el éxito de su minería y optimizar sus operaciones comenzando con la información y el equipo adecuados.