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Dinámica del mercado

Impulsor: Fuerte crecimiento de la demanda de centros de datos y vehículos eléctricos

El mercado de fluidos dieléctricos está liderado principalmente por los sectores en expansión de vehículos eléctricos (VE) y centros de datos. Se estima que, entre 2016 y 2030, las necesidades de electricidad de los centros de datos crecerán de 286 TWh a aproximadamente 321 TWh y podrían alcanzar los 658 TWh para 2030, considerando el fin de la Ley de Moore y el crecimiento del Internet de las Cosas (IoT) industrial. Esto significa que los sistemas de refrigeración necesitarán más fluidos dieléctricos, ya que su demanda está creciendo rápidamente en respuesta a este mayor consumo energético, solo en Estados Unidos. Se proyecta que, si bien la demanda de energía de los centros de datos podría disminuir en los próximos años, debido principalmente a la necesidad de satisfacer el aumento en los requisitos de servicios de datos, su uso no se reducirá.

Otro sector que está generando impactos positivos en el mercado es el auge exponencial de los vehículos eléctricos a nivel mundial, especialmente ahora que las ventas superaron los 14 millones de unidades solo en 2023 y se prevé que superen los 34 millones para 2030. Además, la infraestructura de carga, así como las necesidades de producción de baterías, contribuyen a impulsar aún más el mercado de fluidos dieléctricos. La Ley de Industria Net Zero de Europa establece su objetivo de cubrir localmente alrededor del 90 % de la demanda anual de baterías, lo que se traduce en una capacidad de fabricación de al menos 550 GWh dentro de las fronteras de la UE para 2030.

Tendencia: Cambio hacia fluidos dieléctricos sostenibles

Los sustitutos ecológicamente sostenibles son ahora la norma en el mercado de fluidos dieléctricos. Este cambio se debe a las estrictas directrices ambientales y a la creciente preocupación por el impacto de los fluidos dieléctricos tradicionales en la atmósfera terrestre. Según las predicciones de los analistas, las ventas mundiales de fluidos dieléctricos biodegradables aumentarán a una tasa anual promedio del 5,8 % hasta 2028 y alcanzarán los 3200 millones de dólares . Este crecimiento se puede atribuir a la demanda de diferentes sectores que buscan opciones respetuosas con el medio ambiente.

Una de las razones por las que los dieléctricos sostenibles se han popularizado recientemente es la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero que producen. Los aceites minerales utilizados como dieléctricos suelen contener grandes cantidades de dióxido de carbono, lo que contribuye significativamente al calentamiento global, en comparación con otros tipos de aceites, como los biodegradables elaborados a partir de aceites vegetales, que se consideran neutros en cuanto a los niveles de CO2 registrados únicamente durante su ciclo de producción. Una investigación realizada en la Universidad de Manchester reveló que si sustituyéramos el aceite mineral por aceite vegetal, las emisiones a la atmósfera podrían reducirse hasta en un 90 %.

Otro factor impulsor de esta transformación del mercado de fluidos dieléctricos reside en nuestra propia necesidad de fuentes de energía renovables. Por ello, ha aumentado el interés por los productos denominados dieléctricos sostenibles o aislantes líquidos ecológicos. Estos están diseñados exclusivamente para su uso en sistemas de generación de energía que emplean recursos alternativos, como los parques eólicos. Además, los consumidores son cada vez más conscientes de la importancia de los productos ecológicos y los demandan. De hecho, según una encuesta, el 66 % de las personas en todo el mundo preferiría comprar marcas sostenibles, incluso si su precio es superior al de las no sostenibles. Este cambio de actitud se observa especialmente en la industria automotriz, donde ahora se buscan coches eléctricos que funcionen con energías renovables y utilicen líquidos biodegradables para sus baterías y sistemas de refrigeración.

Desafío: Crecientes preocupaciones ecológicas entre los consumidores 

En cuanto al mercado de fluidos dieléctricos, el mayor desafío es la preocupación por el impacto ecológico de los fluidos dieléctricos tradicionales. Algunos de estos, como los fluidos de silicona y los aceites minerales, no pueden ser descompuestos por los organismos vivos, lo que representa una gran amenaza para el medio ambiente. De hecho, una investigación realizada en la Universidad de California reveló que, durante su vida útil, hasta el 50 % de todos los aceites para transformadores u otros equipos eléctricos que contienen líquidos dieléctricos pueden escapar a las áreas circundantes. Estos problemas ambientales se vuelven especialmente problemáticos con los fluoroquímicos que sirven como dieléctricos en aplicaciones de alta tensión, debido a su alto potencial de calentamiento global (PCG). Algunos fluorocarbonos pueden ser 23 500 veces más potentes como GEI que el CO2 por molécula. Por lo tanto, los fabricantes se encuentran bajo una creciente presión para dejar de usar sustancias dañinas para el medio ambiente como esta, que contribuyen en gran medida al cambio climático.

Otra razón por la que la gente se preocupa por la contaminación causada por dieléctricos se debe a su capacidad de contaminar los recursos hídricos y terrestres. Las fugas dieléctricas de los aparatos eléctricos se filtran a través del suelo, afectando las reservas subterráneas, poniendo en peligro la vida humana y dañando los ecosistemas circundantes. La EPA incluso indica que aproximadamente una quinta parte (20%) de los sitios contaminados en Estados Unidos están relacionados con la descarga de líquidos aislantes. Para contrarrestar estas preocupaciones sobre la sostenibilidad, muchas empresas del mercado de fluidos dieléctricos invierten en la creación de alternativas sostenibles de fluidos aislantes que se degradan naturalmente con el tiempo sin dañar el medio ambiente. Por ejemplo, algunos fabricantes utilizan productos a base de aceite vegetal; estos no solo se biodegradan fácilmente, sino que también son más económicos en comparación con los aceites minerales comúnmente utilizados en la actualidad. De hecho, según un estudio de la Universidad de Manchester: «El uso de líquidos aislantes a base de aceite vegetal puede reducir el impacto ambiental hasta en un 80%»

Sin embargo, el desarrollo y la adopción de tecnologías sostenibles plantean dificultades, principalmente porque la fabricación de opciones ecológicas suele ser más costosa durante la producción que las tradicionales, lo que las hace poco competitivas en mercados donde el precio es fundamental. De hecho, según una encuesta de NEMA, el 60 % de los encuestados citó el costo como el principal obstáculo para el uso de fuentes de energía renovables en aplicaciones dieléctricas.

Análisis segmentario

Por tipo

Con más del 55,35 % de la cuota de mercado, la polialfaolefina (PAO) es la opción preferida en el mercado de fluidos dieléctricos gracias a sus excelentes características y rendimiento. Su frecuente uso como fluido de transferencia de calor se debe a su excepcional capacidad para reducir el impacto ambiental en un 80 %, en comparación con los aceites minerales tradicionales, en dispositivos eléctricos con diseños compactos que disipan altos niveles de energía térmica. Además, la PAO se mantiene estable en entornos rigurosos, lo que explica su preferencia para sistemas informáticos militares o cualquier otro dispositivo que opere a temperaturas y voltajes muy elevados.

Al hablar de aislantes como transformadores y condensadores, entre otros, es fundamental mencionar las buenas propiedades dieléctricas de los PAO, entre ellas, una constante dieléctrica baja, típicamente entre 2,1 y 2,4, así como una alta rigidez dieléctrica, lo que los hace ideales para esta aplicación. Además, poseen propiedades autorreparadoras, lo que garantiza un rendimiento confiable incluso al entrar en contacto con diferentes tipos de materiales a lo largo del tiempo, lo que prolonga su vida útil. Los PAO no presentan anillos, dobles enlaces, átomos de azufre ni nitrógeno, ni hidrocarburos cerosos; por lo tanto, presentan una mayor estabilidad en condiciones de presión y temperatura elevadas, ya que la oxidación no es fácil.

El PAO está experimentando una fuerte demanda en el mercado global de fluidos dieléctricos debido a su mayor respeto por el medio ambiente que otros aceites aislantes. Por ejemplo, los líquidos de perfluorocarbono han recibido críticas debido a su alto potencial de calentamiento global (PCG), mientras que el PAO presenta una opción más ecológica gracias a su biodegradabilidad y menor huella de carbono. Recientemente, se han mejorado las propiedades dieléctricas y térmicas de los nanofluidos basados ​​en PAO mediante la adición de nanopartículas de MgO. Según un artículo publicado en 2023 en la revista Coatings, los nanofluidos de PAO/MgO presentan una rigidez dieléctrica, resistividad volumétrica y permitividad relativa mucho mayores que los PAO puros. La tecnología seguirá avanzando junto con nuestra creciente necesidad de aislantes eficientes y sostenibles; por lo tanto, se espera que la demanda de fluidos como los PAO siga aumentando, lo que los mantendrá como líderes en este sector industrial para siempre.

Por aplicación

Según la aplicación, el segmento de transformadores tuvo una participación de mercado de más del 27,64% en 2023. La razón por la que los transformadores son la principal aplicación en el mercado de fluidos dieléctricos se debe a su importancia en la gestión térmica y el aislamiento eléctrico. Estos fluidos son necesarios para disipar grandes cantidades de calor producidas bajo altas cargas eléctricas. Por ejemplo, los aceites para transformadores con nanopartículas de Al₂O₃ tienen una conductividad térmica de 25,5 W/mK a 25 °C, lo que aumenta su capacidad para regular eficazmente el calor dentro del sistema. Además, estos aceites suelen tener una tensión de ruptura dieléctrica superior a 28 kV RMS, lo que garantiza la protección contra campos eléctricos muy fuertes y previene cualquier forma de descarga eléctrica.

Otro uso importante de los fluidos dieléctricos en transformadores es el control de la humedad. Los aceites para transformadores deben mantener bajos niveles de humedad para evitar la ruptura dieléctrica. Durante el enfriamiento, se puede liberar agua disuelta, lo que compromete la resistencia aislante del fluido. Por lo tanto, el control de la humedad es fundamental para mejorar la fiabilidad y la longevidad de estos dispositivos, ya que pueden fallar debido a la degradación causada por las altas temperaturas y la humedad. En este caso, se recomienda realizar análisis regulares del aceite durante la fase de mantenimiento para identificar los contaminantes con la suficiente antelación y poder tomar medidas correctivas, manteniendo al mismo tiempo un rendimiento óptimo.

El uso extensivo de fluidos dieléctricos en transformadores también se debe a razones ambientales y de seguridad en el mercado de fluidos dieléctricos. Las regulaciones exigen el uso de salas resistentes al fuego para transformadores interiores llenos de líquido, que pueden especificar líquidos menos inflamables. Este desarrollo ha resultado en la adopción de sustitutos biodegradables con baja inflamabilidad, como aceites vegetales o ésteres sintéticos, lo que aumenta la seguridad para las personas y preserva el medio ambiente. Los fluidos dieléctricos se han mejorado mediante nanotecnología, lo que les permite manejar voltajes más altos y facilitar una transferencia de potencia más eficiente dentro de un transformador. Estos son algunos de los factores que hacen que las aplicaciones en transformadores representen la mayor parte de la demanda dentro de la industria de fluidos dieléctricos.

Por los usuarios finales

Según los usuarios finales, la industria eléctrica y electrónica domina el mercado de fluidos dieléctricos, con una cuota de mercado superior al 22,96 % en 2023. Componentes como los transformadores, que generan grandes cantidades de calor, son los que más los requieren. Por ejemplo, los fluidos dieléctricos con nanopartículas de Al₂O₃ añadidas tienen una conductividad térmica de 25,5 W/mK a 25 °C, lo que garantiza una disipación eficaz de la energía térmica.

Otra función importante de los dieléctricos es el control de la humedad. Los aceites para transformadores se fabrican específicamente para mantener el contenido de humedad lo suficientemente bajo como para evitar rupturas dieléctricas; incluso un aumento de la humedad de tan solo un 1% puede reducir su resistencia hasta en un 15%. Además, las normativas ambientales también contribuyen a la demanda de este tipo de fluidos. Muchos países exigen el uso de aislamientos líquidos no inflamables o biodegradables en interiores, mientras que otros prohíben su aplicación por motivos de seguridad. Los ésteres sintéticos, junto con los aceites naturales, ofrecen alternativas seguras, lo que reduce los riesgos de contaminación ambiental. Las preocupaciones ambientales, junto con la creciente necesidad de fuentes de combustible limpias, han impulsado a los gobiernos a realizar importantes inversiones en tecnologías de energía renovable, creando así nuevos mercados.

Además, los avances logrados gracias a la nanotecnología han mejorado significativamente el rendimiento de diversos líquidos aislantes eléctricos disponibles en el mercado. Esto les permite gestionar tensiones nominales mucho más altas con una eficacia sin precedentes. Por ejemplo, la introducción de nanofluidos en estos materiales puede aumentar su rigidez dieléctrica en un 40 % o incluso más. Esto demuestra claramente cómo el control de los flujos de energía eléctrica en los sistemas modernos se garantiza simplemente mediante el uso de dieléctricos.

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Análisis regional

En 2023, la región Asia Pacífico controlaba más del 32,92 % del mercado de fluidos dieléctricos. Este dominio se debe a los avances y el desarrollo en los sectores de uso final más importantes, como la industria de defensa, los programas de agencias espaciales, las empresas eléctricas y electrónicas, y las plantas de generación de energía, entre otras áreas consideradas de alta tecnología. China, junto con la India, ha incrementado sus presupuestos de defensa, lo que ha provocado un aumento del consumo de dispositivos electrónicos militares y sistemas de comunicación en los que se utilizan fluidos dieléctricos como refrigerantes o aislantes. Los fluidos dieléctricos avanzados también son necesarios para los componentes electrónicos de satélites y naves espaciales, ya que la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) tiene misiones expansivas, mientras que la Administración Espacial Nacional de China (CNSA) necesita sistemas más avanzados debido a sus ambiciones en la exploración espacial.

La industria de fabricación de productos electrónicos está altamente concentrada en el mercado de fluidos dieléctricos de Asia Pacífico, donde países como China, Japón y Corea del Sur representan más del 60% de la producción mundial. Debido a esta superioridad, se genera una enorme demanda de fluidos dieléctricos para condensadores y transformadores. Se prevé que, entre 2023 y 2028, el mercado de la electrónica de consumo tenga una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) de aproximadamente el 7,5% en esta área, lo que significa que las necesidades de consumo serán aún mayores durante estos años. Actualmente, el sector de las energías renovables está expandiendo rápidamente su capacidad de generación de energía, no solo en varias provincias de China, sino también en los países del Sudeste Asiático. Se ha informado que se instalarán alrededor de 21 gigavatios (GW) al año hasta 2030.

Además, el mercado de vehículos eléctricos de Asia Pacífico también está creciendo rápidamente y se espera que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 29,6 % entre 2023 y 2028, impulsado por incentivos gubernamentales y la creciente demanda de los consumidores. Al ser líder mundial en la fabricación de baterías, también crea una necesidad de un mercado de fluidos dieléctricos para sistemas de refrigeración de baterías, y la mayor parte de esto ocurre en China, que domina el mercado mundial de baterías de iones de litio. Esto se refleja en las cifras: más del 40 % de las líneas de transmisión de energía eléctrica a nivel mundial utilizan aceites aislantes o transformadores llenos de ellos fabricados en China (Quantitative Insights). Sin embargo, no se trata solo de escala: China cuenta con una de las mayores bases industriales y tecnologías de más rápido crecimiento del planeta. Por ello, los países de Asia Pacífico invierten fuertemente en I+D de fluidos dieléctricos avanzados cada año, con un gasto superior a los 500 millones de dólares anuales; se prevé que las cantidades producidas regionalmente aumenten aproximadamente una cuarta parte cada doce meses, dadas tanto las necesidades internas como las externas. Por lo tanto, todos estos diferentes aspectos contribuyen a convertir a la región APAC en un actor importante dentro de la industria global de distribución de energía eléctrica.

Principales actores del mercado global de fluidos dieléctricos

• 3M
• Arkema SA.
• Cargill, Incorporated
• Castrol Limited (Grupo BP)
• Clearco Products Co., Inc.
• Dow, Inc.
• Ergon, Inc.
• Corporación Exxon Mobil
• Lanxess AG
• Grupo Nyco
• Industrias Radco, Inc.
• Shell plc
• Centinela Canadá
• Sodick
• Otros jugadores destacados

Descripción general de la segmentación del mercado:

Por tipo

• PAO
• Líquidos dieléctricos a base de ésteres de silicato
• Otros

Por aplicación

• Sistemas militares cerrados [radar y aviónica de aeronaves]
• Misiles
• Sistema de artillería
• Sistemas de refrigeración electrónica [Sistema de refrigeración circulante de la computadora]
• Transformadores
  • Transformadores de tracción
  • Molinos de viento Transformadores
  • Transformadores Off-Shore
  • Transformadores de distribución
• Disyuntores
• Resistencias
• Reactores
• Otros

Por el usuario final

• Defensa
• Agencia espacial
• Electricidad y electrónica
• Generación de energía
• Telecomunicaciones
• Centro de datos
  • Fluidos de refrigeración por inmersión
    • Monofásico
    • Bifásico
• Otros
• Vehículo eléctrico
• Otros

Por canal de distribución

• En línea
• Desconectado

Por región

• América del norte
  • Estados Unidos.
  • Canadá
  • México
• Europa
  • El Reino Unido.
  • España
  • Países Bajos
  • Italia
  • Francia
  • Alemania
  • Polonia
  • Resto de Europa
• Asia Pacífico
  • Porcelana
  • India
  • Japón
  • Australia y Nueva Zelanda
  • Corea del Sur
  • ASEAN
  • Resto de Asia Pacífico
• Oriente Medio y África (MEA)
  • Emiratos Árabes Unidos
  • Arabia Saudita
  • Sudáfrica
  • Resto de MEA
• Sudamerica
  • Argentina
  • Brasil
  • Resto de Sudamérica