A la hora de elegir una instalación de calor de proceso, además de la tecnología de la instalación, una de las decisiones principales es la elección del fluido térmico: fluido térmico adecuado = nivel de temperatura + nivel de presión + requisitos del proceso + instalación existente + rentabilidad.

En este artículo se utiliza agua como término general para dos fluidos térmicos: agua caliente y agua sobrecalentada. Estos se diferencian sobre todo por el rango de aplicación de temperatura y el nivel de presión. Los requisitos de seguridad para el funcionamiento de instalaciones de agua sobrecalentada deben evaluarse de forma considerablemente más exigente según las reglas técnicas reconocidas.

Ejemplo: por qué las horas de funcionamiento influyen en la elección del sistema

Para la preselección no solo cuenta cuánto cuesta una instalación en la adquisición. También es decisivo cuántas horas funciona al año y qué costes se generan durante la operación.

Un cálculo simplificado de ejemplo:

500 kW de potencia térmica × 4.000 horas de funcionamiento al año = 2.000.000 kWh de demanda térmica al año

Con un precio de energía supuesto de 0,08 €/kWh, esto da como resultado:

2.000.000 kWh × 0,08 €/kWh = 160.000 € de costes energéticos al año

Ya una diferencia de 5 % en rendimiento, pérdidas térmicas, comportamiento de regulación o disponibilidad puede ser relevante:

5 % de 2.000.000 kWh = 100.000 kWh al año

Costes adicionales / ahorros: 100.000 kWh × 0,08 €/kWh = 8.000 € al año

Por eso, en el calor de proceso industrial no solo decide la inversión. A lo largo de varios años cuentan el uso de energía, el mantenimiento, el riesgo de parada, el esfuerzo de inspección y supervisión, el esfuerzo de atención operativa, el almacenamiento de repuestos y la integración en la instalación existente.

Resumen breve: lo más importante en 60 segundos

Quien planifica, moderniza o reevalúa económicamente calor de proceso no debería elegir el fluido térmico por costumbre. Lo decisivo es qué temperaturas se necesitan realmente, bajo qué presión debe trabajar el sistema y qué tan bien encaja en la instalación existente.

En principio se aplica:

• Agua suele ser la opción más evidente cuando bastan temperaturas de proceso bajas a medias (95 °C a 105 °C). A temperaturas más altas, por ejemplo hasta 180 °C, un sistema simple de agua caliente se convierte técnicamente en un sistema de agua sobrecalentada con la correspondiente presurización.
• Vapor es interesante cuando son importantes la transferencia de calor por condensación, una infraestructura de vapor existente o varios consumidores. Durante la operación, sin embargo, también deben evaluarse el tratamiento del agua, el esfuerzo de atención operativa y los aspectos de inspección o supervisión.
• Aceite térmico es fuerte cuando se necesitan altas temperaturas de proceso, por ejemplo hasta 320 °C, con un nivel de presión comparativamente bajo.
• La solución correcta se obtiene a partir del proceso, la demanda de temperatura, la instalación existente, las horas de funcionamiento y los requisitos de seguridad, pero naturalmente también teniendo en cuenta los costes de inversión.

Fluidos térmicos en un resumen rápido

Sistema	Especialmente interesante para
Agua caliente Agua sobrecalentada	rangos de temperatura bajos a medios, suministro térmico sencillo, infraestructura existente basada en agua
Vapor	condensación, red de vapor, alta transferencia de calor, varios consumidores
Aceite térmico	altas temperaturas de proceso, calor indirecto, nivel de presión comparativamente bajo

¿Para quién es relevante esta decisión?

Esta cuestión afecta sobre todo a empresas que planifican, amplían o modernizan instalaciones existentes de calor de proceso industrial.

La comparación es especialmente relevante para:

• directores de producción
• jefes de proyecto en construcción de instalaciones
• compradores técnicos
• directores generales de empresas industriales
• operadores de instalaciones existentes de calor de proceso

Los puntos de partida típicos son nuevos procesos térmicos, costes energéticos crecientes, ampliaciones de redes existentes o nuevas líneas de producción, modernizaciones o la sustitución de sistemas antiguos de vapor, agua o aceite térmico.

También merece la pena realizar una evaluación rigurosa cuando se integra calor residual, existen costes de mantenimiento frecuentes o hay riesgos de parada.

Tres escenarios típicos para temperaturas del fluido térmico: 100 °C, 180 °C y 280 °C

La elección del fluido térmico se vuelve más clara si se considera a partir de rangos de temperatura concretos.

Escenario 1: calor de proceso hasta 100 °C

Con temperaturas de proceso hasta 100 °C, agua suele ser la solución más evidente. En este rango normalmente basta un sistema de agua caliente. Desde el punto de vista de la tecnología de la instalación y de seguridad, el sistema sigue siendo comparativamente sencillo, el agua está disponible a bajo coste y el esfuerzo técnico suele ser manejable.

Vapor o aceite térmico pueden seguir siendo útiles hasta esta temperatura si ya existen en la instalación, si deben abastecerse varios consumidores o si el proceso global está diseñado para ello.

Rango de temperatura	Frecuentemente evidente	Pregunta decisiva
hasta 100 °C	Agua / agua caliente	¿Basta un sistema simple de agua caliente para el proceso?

Escenario 2: calor de proceso de 100 °C a 180 °C

A temperaturas de hasta 180 °C se utilizan predominantemente instalaciones de agua sobrecalentada. A temperaturas superiores a 180 °C comienza la verdadera comparación de sistemas. Según la aplicación, pueden entrar en consideración vapor o aceite térmico.

Son decisivos el nivel de presión, la regulabilidad, la infraestructura existente, el concepto de seguridad, el tratamiento del agua, el esfuerzo de atención operativa, el mantenimiento y la estabilidad de temperatura necesaria en el consumidor.

Solución posible	¿Cuándo es especialmente interesante?
Vapor	cuando la condensación, una red de vapor o varios consumidores son relevantes
Agua / agua sobrecalentada	cuando no se necesita vapor, pero son útiles temperaturas de agua más altas
Aceite térmico	cuando son importantes el calor indirecto, una regulación estable y un nivel de presión más bajo

Escenario 3: calor de proceso alrededor de 280 °C

A 280 °C, el aceite térmico se vuelve claramente más interesante. Las altas temperaturas de proceso pueden alcanzarse con aceite caloportador sin que se genere un nivel de presión de vapor correspondientemente alto como en el caso del agua o del vapor.

Eso no significa que el aceite térmico sea automáticamente siempre la solución correcta. También aquí cuentan el diseño, la potencia, el tipo de tecnología de la instalación, los consumidores, las condiciones de instalación, la seguridad y los costes operativos.

Rango de temperatura	Frecuentemente evidente	¿Por qué?
aprox. 280 °C	Aceite térmico / aceite caloportador	alta temperatura con presión de sistema comparativamente baja

Las referencias públicas de Rothos muestran estos campos de aplicación: calentadores de aceite térmico en la industria química, del embalaje y alimentaria, así como suministro de calor con aceite térmico en instalaciones industriales:

Los tres fluidos térmicos en resumen

Las siguientes clasificaciones son deliberadamente simplificadas. En la práctica, la elección depende siempre de temperatura, potencia, consumidores, regulación, instalación existente y requisitos de seguridad.

Agua

Agua suele ser la solución más sencilla cuando bastan temperaturas de proceso bajas a medias. Los casos típicos de uso son el precalentamiento, intercambiadores de calor simples, suministro térmico cercano a edificios o procesos en rangos de temperatura más bajos.

Técnicamente es importante el límite entre agua caliente y agua sobrecalentada: si bastan temperaturas de hasta aprox. 95–105 °C, el agua caliente suele ser evidente. Si se necesitan temperaturas más altas, la presurización, la tecnología de seguridad y el diseño adquieren una importancia claramente mayor.

En resumen: el agua es fuerte en rangos de temperatura bajos a medios, pero por encima del rango clásico de agua caliente debe considerarse como sistema de agua sobrecalentada relevante en cuanto a presión.

Vapor

Vapor es fuerte cuando el calor se transfiere por condensación. En ese proceso se puede entregar mucha energía a una temperatura relativamente constante. Por eso el vapor está establecido en muchas industrias, por ejemplo en esterilización, limpieza, secado o con varios consumidores.

Deben tenerse en cuenta el tratamiento del agua, la gestión del condensado, el nivel de presión, las válvulas y accesorios, las obligaciones de inspección y supervisión, así como la seguridad.

Durante el funcionamiento continuo, el vapor también puede requerir más atención operativa que otros sistemas. Según la instalación y el concepto de operación, esto puede incluir, por ejemplo, libro de caldera, inspecciones regulares, valores de supervisión documentados, personal especializado y materiales operativos adicionales para el tratamiento del agua.

En resumen: el vapor es fuerte con condensación e infraestructura de vapor existente, pero en operación suele ser exigente en cuanto a atención operativa, tratamiento del agua y tecnología de seguridad.

Aceite térmico / aceite caloportador

Aceite térmico es especialmente interesante con altas temperaturas de proceso. La ventaja central consiste en que pueden transferirse altas temperaturas con una presión de sistema comparativamente baja.

También aquí existen requisitos claros: el aceite caloportador envejece, debe supervisarse y la instalación debe diseñarse cuidadosamente contra fugas, sobrecalentamiento y riesgos de incendio. Salvo pocas excepciones, las instalaciones de aceite térmico están sujetas a obligaciones de inspección. En Alemania, el aceite térmico está sujeto a la Ley alemana de Recursos Hídricos (WHG). El aceite térmico debe comprobarse regularmente en cuanto a su posibilidad de uso continuado.

En resumen: el aceite térmico es un candidato fuerte cuando son importantes las altas temperaturas, la transferencia indirecta de calor y un nivel de presión comparativamente bajo.

Relación práctica con Rothos

En este contexto, Rothos se sitúa principalmente como especialista en sistemas de aceite térmico y fluidos térmicos. Las referencias públicas muestran, entre otros, calentadores de aceite térmico, suministro de calor con aceite térmico y combinaciones como generadores de vapor calentados por aceite térmico.

Comparación: temperatura, presión, regulabilidad, mantenimiento y seguridad

La siguiente tabla sirve como primera orientación. No sustituye ningún diseño técnico.

Criterio	Agua	Vapor	Aceite térmico
Uso típico	temperaturas de proceso bajas a medias	condensación, red de vapor, varios consumidores	altas temperaturas de proceso
Nivel de presión	bajo con agua caliente, creciente con agua sobrecalentada	aumenta claramente con la temperatura	comparativamente bajo
Regulabilidad	buena	buena, pero dependiente del sistema	muy buena con transferencia indirecta de calor
Mantenimiento	tener en cuenta calidad del agua, presurización y protección contra corrosión	tratamiento del agua, condensado, válvulas y accesorios	cuidado del aceite, análisis, supervisión
Seguridad	a temperaturas más altas, la presión y la protección adquieren más relevancia	presión, vapor, condensado, golpes de ariete, obligación de inspección	temperatura del aceite, fugas, sobrecalentamiento, protección contra incendios
Rentabilidad	fuerte con temperaturas adecuadas y red de agua existente	buena con infraestructura adecuada	fuerte con altas temperaturas y muchas horas de funcionamiento

También es importante: las obligaciones de inspección y supervisión no solo pueden ser relevantes para instalaciones de vapor, dependiendo del diseño concreto. Las instalaciones de agua sobrecalentada y de aceite térmico también pueden tener que clasificarse correspondientemente. Entre los factores decisivos se encuentran la presión, la temperatura, el medio, el volumen, la potencia y la ejecución concreta. Las normas aplicables proporcionan información sobre el tipo y el alcance de las obligaciones de supervisión.

Cuanto más alta es la temperatura de proceso requerida, más importantes son el nivel de presión, la tecnología de seguridad, el mantenimiento y los costes del ciclo de vida. Por eso, la decisión nunca debería tomarse solo en función de la temperatura.

La normativa de construcción también es un criterio para elegir entre las distintas instalaciones de fluidos térmicos.

Temperatura y presión: por qué la diferencia es técnicamente decisiva

Temperatura y presión están estrechamente relacionadas en los sistemas de fluidos térmicos. Especialmente con agua y vapor, esta relación es decisiva para el diseño, la seguridad y la operación.

Agua y vapor: una temperatura más alta significa una presión más alta

El agua hierve a presión normal a aproximadamente 100 °C. Si el agua debe utilizarse por encima de este rango como fluido térmico líquido, el sistema debe estar bajo presión. Precisamente aquí se vuelve técnicamente relevante la distinción entre agua caliente y agua sobrecalentada.

Con el vapor ocurre lo mismo: a medida que aumenta la temperatura del vapor saturado, también aumenta la presión de vapor necesaria.

Aceite térmico: alta temperatura en fase líquida

El aceite térmico funciona de forma diferente. El aceite caloportador puede transferir altas temperaturas en muchas aplicaciones industriales sin que se genere un nivel de presión de vapor comparable al del agua o el vapor.

Esta es una de las razones más importantes por las que el aceite térmico suele resultar interesante a temperaturas de proceso más altas.

Por qué conviene formular “sin presión” con cautela

En la práctica, a veces se describe el aceite térmico como “sin presión”. Desde el punto de vista técnico, suele ser más correcto decir: nivel de presión de sistema comparativamente bajo.

Porque también en las instalaciones de aceite térmico existen presión de bomba, expansión, requisitos de seguridad, límites de temperatura y diseño específico de la instalación.

Como regla general se aplica:

Mayor demanda de temperatura → con agua/vapor aumenta claramente la relevancia de la presión → con aceite térmico se aplica una lógica de sistema diferente con un nivel de presión comparativamente más bajo.

Clasificación económica: la inversión es solo una parte de la decisión

En el calor de proceso, a menudo se mira primero el coste de inversión. Pero eso no basta para la evaluación económica. Lo decisivo es cuánto cuesta la instalación durante años de operación: energía, mantenimiento, paradas, esfuerzo de inspección y posibles modificaciones en la instalación existente.

Pregunta	Cálculo de ejemplo
Demanda energética anual	500 kW × 4.000 h = 2.000.000 kWh/año
Costes energéticos	2.000.000 kWh × 0,08 €/kWh = 160.000 €/año
Costes de parada	5.000 €/h × 4 h = 20.000 €/año
Amortización	120.000 € / 18.000 €/año = 6,7 años

Estos cálculos son simplificados, pero ayudan a una primera clasificación. En la práctica también deberían considerarse los costes de construcción, edificios, cimentaciones, costes de mantenimiento, riesgos de fallo, evolución de los precios de la energía, esfuerzo de inspección y supervisión, esfuerzo de atención operativa, materiales operativos para el tratamiento del agua y posibles ampliaciones.

Para los operadores, esto significa: la solución más barata no es automáticamente la de menor inversión inicial. Lo decisivo es qué instalación trabaja de forma técnicamente segura, bien regulable y económicamente razonable durante toda su vida útil.

¿Qué solución encaja con cada caso de aplicación?

Tras temperatura, presión y rentabilidad, surge la pregunta práctica: ¿qué solución encaja con el caso concreto de la instalación?

Situación inicial	Primera dirección de evaluación
temperaturas bajas	Agua / agua caliente
temperaturas medias	comparar agua, vapor o aceite térmico
temperaturas de agua más altas sin proceso de vapor	evaluar agua como sistema de agua sobrecalentada
el proceso requiere vapor	Vapor
altas temperaturas, calor indirecto estable	Aceite térmico
red existente disponible	evaluar técnica y económicamente el sistema existente

La instalación existente no debe ignorarse. Una solución teóricamente mejor puede ser económicamente peor si la red de tuberías, las válvulas y accesorios, los consumidores, la tecnología de seguridad y el personal operativo ya están diseñados para otro sistema.

Preguntas de decisión para operadores

Antes de elegir el fluido térmico, los operadores deberían aclarar los datos técnicos y económicos más importantes:

• ¿Qué temperatura de proceso debe llegar realmente al consumidor?
• ¿Qué tan constante debe mantenerse la temperatura?
• ¿Existen cambios de carga o muchas fases de carga parcial?
• ¿Ya existe un sistema de vapor, agua o aceite térmico?
• ¿Cuántas horas de funcionamiento al año trabajan la instalación y los consumidores?
• ¿Qué costes de parada se generan en caso de fallo?
• ¿Qué requisitos de inspección, mantenimiento y seguridad deben tenerse en cuenta?
• ¿Qué esfuerzo de atención operativa se genera durante el funcionamiento, por ejemplo mediante inspecciones, documentación, personal especializado o tratamiento del agua?
• ¿Qué gastos de construcción, por ejemplo edificios, deben tenerse en cuenta?
• ¿La instalación se amplía, se moderniza o se planifica completamente nueva?
• ¿Debe integrarse calor residual?
• ¿Qué solución es económicamente más robusta a lo largo de 10–15 años?
• Debe comprobarse la posibilidad de obtener subvenciones o ayudas públicas.

Cuanto más claramente se respondan estos puntos, más sólida será la preselección técnica.

Relación práctica: qué muestran las referencias de Rothos sobre sistemas típicos

La elección del fluido térmico rara vez es una decisión puramente teórica en la práctica. Las referencias públicas de Rothos muestran diferentes casos de aplicación típicos.

Calentador de aceite térmico en la industria química

Un ejemplo es un calentador de aceite térmico con 1.500 kW de potencia de aceite térmico para una empresa química. Proyectos como este muestran por qué el aceite térmico se utiliza con frecuencia en la industria: para altas temperaturas de proceso estables y transferencia indirecta de calor.

Generador de vapor calentado por aceite térmico

Otro ejemplo es un generador de vapor calentado por aceite térmico con 15.000 kW de potencia, 24.000 kg/h de caudal de vapor y 22 bar de presión de vapor.

Esto muestra que los sistemas de fluidos térmicos no siempre deben considerarse de forma aislada. El aceite térmico también puede formar parte de una solución global en la que se necesita vapor en otro punto.

Calor de proceso basado en agua en construcción de contenedor

También puede ser relevante el calor de proceso basado en agua. Las referencias de Rothos mencionan, entre otros, un calentador de agua caliente en construcción de contenedor para la industria textil.

Tipo de referencia	Qué tiene de técnicamente interesante
Calentador de aceite térmico	altas temperaturas de proceso estables con aceite caloportador
generador de vapor calentado por aceite térmico	combinación de sistema de aceite térmico y generación de vapor
Calentador de agua caliente	calor de proceso basado en agua con temperatura y diseño adecuados

Por qué el diseño concreto siempre debe realizarse según la aplicación

Las tablas, los rangos de temperatura y los valores comparativos ayudan a una primera orientación. Pero no sustituyen un diseño técnico.

En la práctica deben considerarse varios factores conjuntamente:

• temperatura de proceso requerida
• potencia térmica y horas de funcionamiento
• nivel de presión y requisitos de seguridad
• consumidores y transferencia de calor
• regulabilidad y cambios de carga
• lugar de instalación y espacio disponible
• autorización de la instalación en relación con la normativa de emisiones y la normativa de construcción
• infraestructura existente
• esfuerzo de mantenimiento y costes operativos

Una tabla puede facilitar la preselección. Pero la decisión sólida solo surge mediante diseño, balance térmico, comprobación de interfaces y evaluación económica.

Conclusión: no decide el fluido térmico, sino el proceso

Agua, vapor y aceite térmico tienen cada uno su justificación. El agua es fuerte con temperaturas bajas a medias adecuadas, el vapor con condensación e infraestructura existente, y el aceite térmico con altas temperaturas de proceso y un nivel de presión comparativamente bajo.

Por eso, la mejor solución no resulta de una preferencia general por un sistema. Lo decisivo es el proceso concreto: demanda de temperatura, potencia, nivel de presión, instalación existente, seguridad, mantenimiento, esfuerzo de atención operativa, horas de funcionamiento y rentabilidad.

Quien planifica calor de proceso industrial nuevo o moderniza una instalación existente debería considerar siempre el fluido térmico como parte del sistema completo.

Rothos le apoya ya en la fase de planificación para desarrollar el concepto de instalación adecuado, respetando todas las normativas aplicables.

Enlaces útiles / fuentes

• TLV: tablas de vapor y fundamentos técnicos del vapor
  Resumen técnico sobre vapor saturado, presión, temperatura y otros valores característicos del vapor.
• BAuA: TRBS 2141 “Peligros por vapor y presión”
  Regla técnica alemana de seguridad operativa sobre peligros por vapor y presión en equipos de trabajo sometidos a presión.
• Comisión Europea: Pressure Equipment Directive 2014/68/EU
  Base de la Directiva de Equipos a Presión. Se aplica a equipos a presión estacionarios con una presión máxima admisible superior a 0,5 bar.
• Rothos Energy Systems: referencias
  Ejemplos prácticos de calentadores de aceite térmico, generadores de vapor calentados por aceite térmico, calentadores de agua caliente y otros sistemas térmicos industriales.