DATIA aborda el reto energético de los centros de datos desde el diseño hasta la operación

Con un presupuesto de 5,7 millones de euros y la participación de once entidades, DATIA investiga cómo reducir la huella ambiental de las infraestructuras que sostienen la economía digital sin comprometer su fiabilidad. El proyecto, coordinado por Cobra Solutions y cofinanciado por la Unión Europea y la Comunidad de Madrid, combina inteligencia artificial, gemelos digitales y ecodiseño para conectar decisiones que van desde la elección de los equipos hasta su funcionamiento diario.

Detrás de los servicios en la nube, del procesamiento de información y de las aplicaciones de inteligencia artificial hay una infraestructura física que necesita electricidad, refrigeración y mantenimiento. Los centros de datos deben responder a esa demanda de forma continua, con equipos que trabajan bajo condiciones térmicas controladas y sistemas preparados para mantener el servicio ante una incidencia. Reducir su impacto ambiental obliga a intervenir sobre ese equilibrio: consumir menos sin poner en riesgo la disponibilidad.

El desafío empieza antes de que se encienda el primer servidor. La ubicación, la arquitectura del edificio y la selección de los equipos condicionan buena parte de su comportamiento futuro. Después, durante la operación, la carga informática varía, cambian las condiciones exteriores y los sistemas de refrigeración deben adaptarse. Una decisión que parece eficiente si se analiza de forma aislada puede dejar de serlo al considerar el conjunto de la instalación o el impacto de fabricar y sustituir sus componentes.

DATIA trabaja precisamente en esa relación entre diseño, energía y operación. La iniciativa busca desarrollar un modelo de centro de datos climáticamente neutro y energéticamente resiliente, capaz de aprovechar la información de sus sistemas para anticipar necesidades y ajustar su funcionamiento. La propuesta reúne a ingenierías, empresas tecnológicas, universidades, centros tecnológicos y equipos de investigación en torno a una misma cuestión: cómo transformar los datos de una infraestructura compleja en decisiones que permitan reducir su consumo y sus emisiones.

El proyecto se aproxima al final de su segunda anualidad con modelos físicos, primeras pruebas de concepto y prototipos en distintos grados de desarrollo. Entre los avances figuran la simulación de estrategias de refrigeración, la predicción de la demanda informática y la verificación criptográfica de datos de emisiones. El trabajo se dirige ahora hacia su integración y validación conjunta, prevista para el tramo final del proyecto.

Elegir una solución para un centro de datos exige valorar cuánto consumirá y qué impacto tendrá a lo largo de su vida útil.

Un equipo más eficiente durante el uso puede requerir materiales o procesos de fabricación con una mayor huella ambiental. Evaluar ese balance resulta necesario para saber si una mejora reduce realmente el impacto global de la instalación.

El análisis de ciclo de vida desarrollado por Global Factor permite identificar dónde se concentra la huella climática del centro de datos de referencia. Este estudio abarca la fabricación, el uso, el mantenimiento y el fin de vida, con un periodo operativo de diez años. En este escenario, la operación concentra más del 70 % del impacto climático total, seguida de la fabricación de servidores y componentes eléctricos.

El resultado orienta dónde actuar, pero también obliga a ampliar la mirada más allá del consumo eléctrico. Para trasladar ese análisis a las decisiones de ingeniería, Global Factor colabora con PQC en la modelización de la infraestructura.

PQC aporta su especialización en arquitectura y diseño de centros de datos a la definición de requisitos y a la configuración de soluciones de ecodiseño, mientras Cobra Solutions incorpora la experiencia de construir, operar y mantener este tipo de instalaciones.

La conexión entre esas disciplinas permitirá comparar alternativas sobre una base común. Por ejemplo, los factores de caracterización ambiental que prepara Global Factor se están incorporando, con el apoyo de Tecnalia, a las herramientas de simulación y de ayuda a la decisión con el objetivo de que diseñadores y operadores puedan valorar tanto la energía consumida durante el funcionamiento como la huella incorporada en los materiales y equipos.

El diseño también se está explorando desde la automatización. DATIA cuenta con primeras pruebas de concepto de una plataforma de diseño generativo y de una herramienta para seleccionar la ubicación óptima de un CPD. Son desarrollos todavía en evolución, orientados a introducir criterios técnicos y ambientales desde las primeras decisiones del proyecto.

Durante la operación, uno de los mayores márgenes de actuación se encuentra en la refrigeración. El calor generado por los equipos informáticos debe evacuarse de forma constante, pero las necesidades no son siempre las mismas; dependen de la carga de trabajo, de cómo se distribuye el aire y de las condiciones meteorológicas, entre otros factores. Ajustar las consignas sin conocer esas relaciones puede traducirse en un gasto innecesario o en condiciones térmicas inadecuadas para los servidores.

El CPD de la Gerencia de Informática de la Seguridad Social en Soria sirve como caso de estudio para investigar esas posibilidades.

En cuanto a su diseño energético, aprovecha las condiciones climáticas de la zona mediante aerorrefrigeradores en modo free cooling, que utilizan las bajas temperaturas exteriores para reducir la necesidad de refrigeración mecánica. Gracias a ello, se estima un ahorro de entre el 50 % y el 60 % del consumo energético destinado a climatización respecto a sistemas convencionales. Además, el edificio incorpora generación fotovoltaica en cubierta y en las marquesinas del aparcamiento.

Cobra Solutions y TECNALIA trabajan conjuntamente en modelos predictivos de energía y mantenimiento que consideran variables como la meteorología, la carga de computación y la disponibilidad de energía renovable.

De hecho, los resultados preliminares apuntan a que una optimización inteligente de las consignas de temperatura podría reducir hasta un 20 % el consumo de los sistemas de refrigeración. Es un potencial estimado mediante modelos, pendiente de calibración y validación con datos reales de operación, y referido a la refrigeración, no al consumo total del CPD.

Para entender qué ocurre dentro de las salas, la Universidad de Alcalá y Mytra han conectado la simulación térmica con la supervisión de la instalación. La universidad ha desarrollado modelos que representan el comportamiento de los equipos informáticos y de la infraestructura de frío y Mytra, por su lado, ha integrado los resultados en pantallas de supervisión vinculadas con EcoStruxure IT Advisor, de modo que el usuario pueda consultar indicadores y comparar escenarios.

El modelo de la planta de refrigeración, desarrollado con Modelon Impact y basado en Modelica, ya se ha completado y simulado. El siguiente avance consiste en representar de forma ágil la circulación del aire en tres dimensiones. Para ello se están desarrollando técnicas de flujo de aire rápido, conocidas como FFD, y algoritmos de tabulación adaptativa ISAT, que buscan acelerar los cálculos. La meta es obtener predicciones en minutos y facilitar la evaluación de alternativas que con simulaciones tradicionales pueden requerir horas.

La demanda informática es otra pieza de esta operación. Anticipar la actividad de los servidores permite estimar sus necesidades energéticas y aporta información a la gestión térmica.

IMDEA Software ha desarrollado una arquitectura que combina métodos estadísticos con aprendizaje automático y adapta el mecanismo de predicción a las características de cada carga de trabajo. Sus modelos se han evaluado con trazas públicas de Microsoft Azure y están preparados para su integración en las herramientas de DATIA.

De este modo, la previsión de carga informática y la simulación de la refrigeración podrán alimentar una misma decisión operativa. A esa visión se suma CEP Energía, que contribuye a los modelos de flexibilidad energética y participación en mercados eléctricos con el propósito de avanzar hacia una infraestructura que pueda gestionar mejor sus necesidades y su relación con la red.

Un centro de datos puede disponer de abundante información y, aun así, encontrar dificultades para utilizarla de manera conjunta. Y es que los registros de refrigeración, generación fotovoltaica, consumo informático, baterías y mantenimiento suelen proceder de sistemas diferentes.

Para quien opera la instalación, el valor está en relacionarlos y saber a qué equipo afecta una anomalía, una previsión o una recomendación.

Future Space ha desarrollado la plataforma de gemelo digital que debe proporcionar ese contexto común. Esta, parte del modelo BIM del edificio, que representa digitalmente sus elementos y organiza la información mediante un grafo de conocimiento: una estructura que relaciona familias de equipos, activos y propiedades. Sobre ella se articulan las funciones de mantenimiento, energía y seguridad operativa.

El prototipo en preproducción incorpora un visor tridimensional para navegar por los equipos críticos y representar sus procesos de mantenimiento. En este caso, su evolución permitirá vincular las predicciones de los distintos modelos con el activo físico correspondiente.

La utilidad de esta integración se aprecia especialmente ante un posible fallo. Es decir, los algoritmos de mantenimiento predictivo que desarrolla el proyecto buscan detectar anomalías y anticipar incidencias en equipos críticos.

Asociar esa información al equipo y a su contexto operativo puede ayudar a planificar una intervención antes de que el problema afecte al servicio. Además, la información térmica y las comparativas de simulación que integra Mytra complementan esa visión, junto con sus avances en la gestión de vulnerabilidades de ciberseguridad.

La fiabilidad también afecta a los datos con los que se evalúa el desempeño ambiental. Poder verificar una cifra de emisiones o un registro de mantenimiento es relevante para dar trazabilidad a la operación, pero hacerlo no debería exigir divulgar información sensible de la infraestructura.

En este punto interviene iCommunity, que desarrolla la capa de blockchain e identidad digital verificable de DATIA. Sus contratos inteligentes, desplegados en una red de pruebas sobre la plataforma iBS, registran datos de consumo, emisiones y mantenimiento. El sistema incorpora pruebas de conocimiento cero, una técnica criptográfica que permite verificar una afirmación sin revelar los datos utilizados para demostrarla.

Por otro lado, el circuito criptográfico de certificación de emisiones ya se ha validado en el entorno de desarrollo, y los contratos de gestión energética y trazabilidad del mantenimiento se han probado junto con un panel funcional. iCommunity colabora con Cobra Solutions e IMDEA en la validación de los circuitos y con Future Space en su conexión con el gemelo digital.

La siguiente etapa de DATIA pondrá a prueba la capacidad de todas estas herramientas para funcionar de manera coordinada. Será necesario incorporar mediciones reales, calibrar los modelos y comprobar si las estrategias propuestas mantienen sus prestaciones al integrarse. La validación completa del prototipo de gemelo digital está prevista para el final del proyecto, con la validación funcional de la plataforma con datos del piloto en 2027.

El desarrollo reúne a Cobra Solutions, como coordinador, Future Space, PQC, Mytra, Global Factor, CEP Energía e iCommunity; los centros de investigación IMDEA Software y TECNALIA; la Universidad de Alcalá, y Secartys Group, asociación industrial con una plataforma de crecimiento empresarial que conecta empresas, capacidades y oportunidades para activar negocio, impulsar proyectos y fortalecer la competitividad de la industria.

Con un presupuesto de 5,7 millones de euros, DATIA está cofinanciado por la Unión Europea, a través de fondos europeos, y por la Comunidad de Madrid, en el marco del programa de cooperación público-privada en I+D+i. La iniciativa prevé desarrollar y validar una arquitectura de referencia que pueda trasladarse a otros centros de datos y, posteriormente, adaptarse a ámbitos como la industria, la edificación o la administración pública.

Para el sector energético, su interés reside en abordar el CPD como un conjunto de sistemas relacionados: la carga informática condiciona la refrigeración; el estado de los equipos influye en la continuidad del servicio; y las decisiones de diseño dejan una huella que acompaña a la instalación durante años. DATIA busca reunir esas relaciones en herramientas útiles para la ingeniería y la operación.