En un data center sin gestión de flujo de aire, el calor generado por los servidores se mezcla libremente con el aire frío suministrado por las unidades de climatización. El resultado es un fenómeno llamado recirculación térmica: el aire caliente que sale por la parte trasera de los racks vuelve a entrar por la parte frontal antes de ser captado por las unidades de climatización. Para compensar esta mezcla, el sistema de refrigeración debe suministrar aire a una temperatura más baja, trabajar con mayor caudal y consumir más energía. Según estudios del Uptime Institute y de ASHRAE, entre el 30% y el 50% del aire frío en un data center convencional se pierde por recirculación y bypass antes de llegar a los equipos que debe refrigerar.
La contención de pasillos —ya sea del pasillo frío, del pasillo caliente, o de ambos— es la solución a este problema. Es una de las mejoras más rentables que puede implementarse en un data center existente o el estándar de diseño en un CPD nuevo: bajo coste relativo, rápido retorno de inversión y un impacto directo y medible en el PUE de la instalación.
El problema de la mezcla de aire: por qué ocurre y qué cuesta
Flujo de aire en un rack de servidor
Los servidores tienen ventiladores internos que aspiran aire por la parte frontal (front-to-back airflow) y lo expulsan caliente por la parte trasera. Para que esto funcione correctamente, la parte frontal del rack debe recibir aire frío y la parte trasera debe evacuar el aire caliente sin que ese calor vuelva a entrar por el frontal.
Si los racks están organizados de forma aleatoria o sin una orientación coherente, los servidores de un rack pueden estar expulsando aire caliente directamente hacia el frontal de los racks adyacentes. El resultado son "hotspots": puntos en el data center donde la temperatura del aire de entrada supera los 35-40 °C, poniendo en riesgo la estabilidad de los equipos y activando sus sistemas de protección térmica (throttling, shutdown automático).
El coste energético de la mezcla de aire
Cuando el sistema de refrigeración debe compensar la mezcla de aire, el coste energético es doble:
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Mayor temperatura de suministro necesaria: para garantizar que el aire que llega a los equipos más calientes del data center esté dentro del rango aceptable, el sistema de climatización debe suministrar aire más frío de lo que sería necesario si no hubiera mezcla. Reducir la temperatura de suministro de 20 °C a 15 °C aumenta el consumo del compresor en aproximadamente un 20-30%.
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Mayor caudal de aire necesario: para compensar el aire que se pierde por recirculación y nunca llega a los equipos, el sistema debe mover más aire del estrictamente necesario. Mayor caudal significa ventiladores que trabajan más, consumiendo energía proporcionalmente al cubo de la velocidad (duplicar la velocidad de un ventilador multiplica su consumo por 8).
El resultado es que un data center con mala gestión del flujo de aire puede tener un PUE de 1,8-2,2, mientras que el mismo data center con contención de pasillos correctamente implementada puede reducir su PUE a 1,3-1,5, un ahorro energético del 20-40% en el sistema de refrigeración.
Organización en filas: la base de todo
Configuración pasillo frío / pasillo caliente
Antes de implementar ningún tipo de contención, el primer paso es organizar los racks en filas orientadas de forma coherente, con los frontales de los racks mirándose entre sí (pasillo frío) y los traseros mirándose entre sí (pasillo caliente).
Pasillo frío: el pasillo donde las puertas frontales de dos filas de racks se enfrentan. Es donde se suministra el aire frío (desde el suelo técnico o desde unidades in-row) y donde los operadores acceden a los servidores para trabajar. La temperatura en el pasillo frío debe estar entre 18-27 °C (según clase ASHRAE).
Pasillo caliente: el pasillo donde las traseras de dos filas de racks se enfrentan. Es donde los servidores expulsan el aire caliente, que debe ser capturado eficientemente por las unidades de climatización o los conductos de retorno. La temperatura en el pasillo caliente puede estar entre 35-50 °C en racks de densidad media-alta, lo que es completamente normal y deseable.
Esta organización básica, sin ningún tipo de contención adicional, ya reduce significativamente la recirculación térmica respecto a una organización aleatoria. Sin embargo, sin contención, el aire caliente del pasillo caliente puede escapar por los extremos de los pasillos y volver a mezchlarse con el aire frío.
Tipos de contención: frío, caliente y cerrada
Contención de pasillo frío (Cold Aisle Containment, CAC)
La contención de pasillo frío encierra el pasillo frío con puertas en los extremos del pasillo y un techo (que puede ser una estructura sólida o un conjunto de paneles) sobre el espacio entre las dos filas de racks. El resultado es una "cámara" de aire frío entre los racks, aislada del resto de la sala.
Cómo funciona: el aire frío se introduce en la cámara del pasillo frío por el suelo técnico (mediante baldosas perforadas o rejillas de suelo) y se mantiene a la temperatura de diseño porque no puede mezclarse con el aire caliente del resto de la sala. Los servidores aspiran directamente este aire frío y lo expulsan caliente hacia el pasillo caliente.
Ventajas específicas:
- Los operadores trabajan en el pasillo frío, donde las condiciones son más cómodas
- La temperatura del pasillo caliente puede llegar a ser muy alta (50-55 °C) sin problemas, ya que no afecta al suministro de aire frío a los racks
- Más fácil de implementar en data centers existentes con suelo técnico
Desventaja principal: el resto de la sala del data center (incluyendo los pasillos calientes) se llena de aire caliente. Si hay equipos no incluidos en la contención (por ejemplo, en la periferia de la sala), pueden recibir aire más caliente que el deseado. Además, en caso de incendio, los operadores pueden encontrarse atrapados en un entorno de alta temperatura si intentan salir por el pasillo caliente.
Contención de pasillo caliente (Hot Aisle Containment, HAC)
La contención de pasillo caliente encierra el pasillo caliente, capturando el aire caliente expulsado por los servidores y dirigiéndolo directamente hacia las unidades de climatización o hacia conductos de retorno, sin que pueda mezclarse con el aire frío del resto de la sala.
Cómo funciona: el pasillo caliente se sella con puertas en los extremos y un techo que conecta con el retorno de las unidades de climatización o con conductos hacia la planta de refrigeración. El aire caliente está completamente separado del resto de la sala, que permanece a temperatura ambiente próxima a la de suministro.
Ventajas específicas:
- El resto de la sala permanece fresco: los operadores trabajan en condiciones cómodas en los pasillos fríos abiertos
- Mayor seguridad en evacuación de emergencia (se puede abandonar la sala por el pasillo frío sin riesgo de calor extremo)
- Más eficiente desde el punto de vista energético: la temperatura de retorno del aire a las unidades de climatización es más homogénea y más alta, lo que mejora el rendimiento del sistema
Desventaja principal: la estructura del techo del pasillo caliente debe conectarse físicamente a las unidades de climatización o a conductos de retorno, lo que requiere más trabajo de instalación y es más difícil de adaptar a configuraciones de sala no estándar.
Contención cerrada: la arquitectura más eficiente
Algunos data centers de nueva construcción o completamente rehabilitados implementan una solución de contención completa donde tanto el pasillo frío como el caliente están totalmente sellados, con una cámara de suministro de aire frío bajo el suelo técnico y un plenum de retorno sobre el techo del data center. Esta arquitectura, conocida como "fully enclosed" o "contained room within a room", ofrece la máxima eficiencia térmica pero requiere una inversión de diseño y construcción significativa.
Implementación práctica: de la sala existente al pasillo contenido
Evaluación térmica previa
Antes de diseñar el sistema de contención, es imprescindible realizar una evaluación térmica de la sala existente:
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Mapeo de temperaturas: medición de temperatura en al menos tres puntos de altura (U5, U20 y U40 en un rack de 42U) en cada rack, con los racks bajo carga real. Esto identifica los hotspots actuales y los racks que están experimentando temperatura de entrada fuera de rango.
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Análisis del flujo de aire: identificación de áreas de bypass (aire frío que pasa sin pasar por los racks) y de recirculación (aire caliente que vuelve al pasillo frío). Las cámaras termográficas son útiles para visualizar estos patrones.
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Inventario de aberturas en el suelo técnico: muchos data centers tienen aberturas en el suelo técnico no intencionadas (agujeros por donde pasan cables, baldosas mal colocadas, espacios bajo equipos no estándar) que representan fugas de aire frío. Sellar estas aberturas es un paso previo necesario.
Selección del tipo de contención
La elección entre contención de pasillo frío y caliente depende de:
| Factor | Favorece pasillo frío (CAC) | Favorece pasillo caliente (HAC) | |--------|---------------------------|--------------------------------| | Densidad de rack | < 10 kW/rack | > 10 kW/rack | | Temperatura del retorno | Flexible | Se busca maximizar | | Distribución de aire | Suelo técnico existente | Techo o retorno directo | | Confort del operador | Trabaja en pasillo frío | Trabaja fuera de la contención | | Seguridad contra incendio | Requiere atención en CAC | Más seguro en HAC |
Elementos de construcción de la contención
Puertas de extremo de pasillo: puertas de cristal o panel sólido con bisagra que sellan los extremos del pasillo. Deben abrirse hacia el interior del pasillo frío (CAC) o hacia el exterior (HAC) y estar equipadas con mecanismos antipánico para evacuación de emergencia. Las soluciones de Vertiv incluyen marcos de aluminio anodizado con paneles de acristalamiento que permiten visibilidad al interior.
Tejado o cubre-pasillo: estructura horizontal sobre el pasillo que sella la parte superior. Puede ser sólida o modular, y debe adaptarse a la altura de los racks (los racks Vertiv VR de 42U y 45U tienen alturas estándar de 2.000-2.197 mm sobre el suelo) y a la infraestructura del techo de la sala (tuberías, conductos de incendio, cableado).
Bandejas de relleno (blanking panels): los espacios vacíos en los racks (Us sin equipo instalado) permiten que el aire frío del pasillo frío pase directamente al pasillo caliente sin enfriar ningún equipo. Los blanking panels sellan estos espacios y fuerzan el aire a pasar por los equipos instalados. Es uno de los cambios más sencillos y de mayor impacto en la eficiencia: colocar blanking panels puede reducir la temperatura de retorno del rack en 3-8 °C.
Grommet y sellos de suelo: el cableado que entra y sale de los racks a través del suelo técnico crea aberturas que deben sellarse con grommets de goma o espuma para evitar fugas de aire frío.
Impacto en PUE: cuantificando el beneficio
Antes y después de la contención: ejemplos reales
Los estudios de casos publicados por el Uptime Institute, ASHRAE y los propios fabricantes de infraestructura de data centers muestran consistentemente reducciones significativas de PUE tras la implementación de contención de pasillos:
Caso tipo: CPD corporativo de 200 kW, densidad media 4 kW/rack
- Antes (sin contención, temperatura suministro 18 °C): PUE 1,72 — 144 kW consumidos en refrigeración
- Después (contención pasillo frío, temperatura suministro elevada a 22 °C): PUE 1,38 — 76 kW consumidos en refrigeración
- Ahorro: 68 kW continuos = 595.680 kWh/año = aproximadamente 77.000 €/año a 0,13 €/kWh
Caso tipo: colocation 1 MW, densidad media 8 kW/rack
- Antes (sin contención): PUE 1,65 — 650 kW en refrigeración
- Después (contención pasillo caliente con CRV in-row): PUE 1,28 — 280 kW en refrigeración
- Ahorro: 370 kW continuos = 3,24 GWh/año = aproximadamente 420.000 €/año
La temperatura de retorno como indicador clave
Una forma simple de medir la eficacia de la contención de pasillos es comparar la temperatura de suministro del sistema de climatización con la temperatura de retorno medida en la entrada del equipo de climatización. En un sistema bien contenido:
- Temperatura de suministro: 20-24 °C
- Temperatura de retorno: 35-42 °C
- Delta T del sistema: 15-18 °C
En un sistema sin contención con problemas de recirculación, el delta T puede ser de solo 5-8 °C, porque parte del calor medido en el retorno proviene de recirculación del propio retorno, no del calor extraído de los racks.
Un delta T bajo (< 10 °C) en el sistema de climatización es una señal diagnóstica clara de problemas de flujo de aire que la contención de pasillos puede solucionar.
Compatibilidad con sistemas contra incendios
El dilema de la presurización y la detección
Los sistemas de extinción de incendios por gas (CO2, FM-200, Novec) en data centers funcionan liberando el agente extintor en el volumen de aire del CPD. La contención de pasillos altera el volumen de aire libre en la sala, lo que puede afectar a la concentración del agente extintor y a la efectividad del sistema.
Requerimientos al diseñar la contención:
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Cálculo de volumen actualizado: el sistema de extinción debe recalcularse considerando el volumen total de la sala incluidos los pasillos contenidos, o bien se instalan boquillas de extinción dentro de los pasillos contenidos para asegurar la concentración correcta.
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Detección de humo en pasillo caliente: los detectores de humo deben tener sensores dentro del pasillo caliente contenido, donde el humo procedente de un equipo en fallo se concentraría antes de difundirse al resto de la sala.
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Apertura automática en emergencia: las puertas de los pasillos contenidos deben abrirse automáticamente cuando se activa la alarma de incendio, para permitir la evacuación y para que el agente extintor circule libremente.
Estos requerimientos deben evaluarse con la empresa de protección contra incendios antes de ejecutar el proyecto de contención, y en algunos casos requieren la aprobación del servicio de bomberos local.
ROI del proyecto de contención: análisis económico
Componentes del coste de la contención
El coste de un proyecto de contención de pasillos incluye:
- Estructura física: marcos, puertas, techo de pasillo — entre 800 y 2.500 euros por rack (dependiendo del tamaño del pasillo, el material y la complejidad de la instalación)
- Blanking panels y sellado: 200-400 euros por rack en materiales
- Instalación: entre 1 y 3 días de trabajo para un pasillo de 10-15 racks
- Revisión del sistema de extinción de incendios: variable según el sistema existente
Para un pasillo de 20 racks, el coste total puede estar entre 30.000 y 70.000 euros dependiendo de la solución.
Cálculo del período de retorno
Con los datos de ahorro calculados anteriormente:
- Un data center con 200 kW de carga IT puede ahorrar 77.000 €/año en electricidad
- Con una inversión de 50.000 euros en contención, el período de retorno es inferior a 8 meses
Esta es una de las mejores relaciones inversión/ahorro disponibles en mejoras de infraestructura de data center, lo que explica por qué la contención de pasillos es consistentemente la primera recomendación en auditorías de eficiencia energética de CPDs.
Beneficios no cuantificados en el ROI económico
Más allá del ahorro energético, la contención de pasillos aporta beneficios adicionales que no siempre se incluyen en el cálculo de ROI pero que tienen valor real:
- Mayor margen de capacidad de refrigeración: al reducir la recirculación, el sistema de climatización existente puede refrigerar más carga IT sin necesidad de añadir nuevas unidades
- Mayor temperatura de retorno → menor desgaste del compresor: al maximizar el delta T, el compresor trabaja en condiciones de presión más favorables, extendiendo su vida útil
- Menor riesgo de hotspots y pérdida de equipos: la temperatura de entrada a los racks se estabiliza y se mantiene uniforme, reduciendo el riesgo de apagado por temperatura de servidores individuales
- Posibilidad de elevar temperatura de suministro → ampliar free cooling: con contención, es posible elevar la temperatura de suministro de 18 a 24 °C sin comprometer la temperatura de entrada a los equipos, lo que amplía enormemente las horas de free cooling disponibles
Preguntas frecuentes
¿Puedo implementar contención de pasillos sin vaciar el data center?
Sí. La instalación de contención de pasillos en un data center en producción se realiza habitualmente sin interrumpir el servicio. Las estructuras se montan rack a rack o pasillo a pasillo, y las puertas se instalan sin necesidad de apagar ningún equipo. El único momento que puede requerir una ventana de mantenimiento corta es si hay que reubicar algún rack que está mal orientado (frontal/trasero invertidos), pero esto es independiente de la instalación de la contención en sí.
¿Qué pasa si tengo racks de alturas diferentes en el mismo pasillo?
Los techos de pasillo modulares pueden adaptarse a diferentes alturas de rack. Sin embargo, los racks de distinta altura crean "escalones" en el techo que son puntos de fuga si no se sellan correctamente. La solución más limpia es utilizar racks de la misma altura en cada pasillo (lo que además facilita la gestión del cableado), o bien utilizar elementos de relleno para nivelar la altura en los racks más bajos.
¿La contención de pasillos funciona con cualquier tipo de distribución de aire frío?
La contención de pasillo frío funciona bien con suelo técnico elevado con baldosas perforadas, que es la forma más habitual de distribución de aire en data centers existentes. La contención de pasillo caliente es compatible con cualquier método de suministro de aire frío (suelo técnico, unidades in-row, suministro por techo) pero requiere que el retorno de aire caliente esté bien conectado a las unidades de climatización.
¿Afecta la contención de pasillos a la normativa de protección contra incendios?
Sí, potencialmente. En España, la normativa aplicable es el RSCIEI (Reglamento de Seguridad contra Incendios en Establecimientos Industriales) y el CTE DB SI para edificios de uso terciario, así como las normativas de instalaciones de extinción automática. Cualquier modificación que altere los volúmenes de los espacios donde hay sistemas de extinción automática por gas requiere revisión y posiblemente modificación del sistema de extinción. Recomendamos consultar con el instalador de protección contra incendios antes de ejecutar el proyecto.
¿Cuánto puede mejorar el PUE con la contención de pasillos en nuestro data center?
La mejora depende del punto de partida. Data centers con problemas graves de recirculación (PUE > 1,8) pueden obtener mejoras de 0,3-0,5 puntos de PUE. Data centers ya razonablemente bien organizados (PUE 1,5) pueden obtener mejoras de 0,1-0,2 puntos. En todos los casos, la combinación de contención de pasillos con elevación de la temperatura de suministro y habilitación de free cooling es la estrategia de mayor impacto.