La energía térmica juega un papel crucial en la evolución de la industria moderna, ofreciendo una solución eficiente para una amplia gama de aplicaciones. A medida que el mundo busca alternativas sostenibles para satisfacer sus crecientes necesidades energéticas, sigue emergiendo como una opción clave, especialmente en sectores como la industria química, la generación de energía y la climatización.
A lo largo de los años, la tecnología relacionada con la energía térmica ha avanzado significativamente, permitiendo aplicaciones que no solo optimizan los procesos industriales, sino que también contribuyen a la reducción de emisiones contaminantes y al aprovechamiento de fuentes de energía renovables.
Este artículo explora 10 usos clave de la energía térmica en la industria, demostrando cómo cada sector puede beneficiarse de esta fuente de energía para mejorar la eficiencia, reducir costos y cumplir con las demandas medioambientales globales.
¿Qué es la energía térmica?
Es una forma de energía que se manifiesta a través del calor. Es el resultado del movimiento de las partículas dentro de un cuerpo o sistema, donde a mayor movimiento de las partículas, mayor es la temperatura y, por lo tanto, mayor es la energía térmica.
El calor se puede generar de diferentes maneras: mediante combustión, como en las plantas; por la absorción de energía solar, como en los sistemas solares térmicos; o mediante la energía geotérmica, donde el calor interno de la Tierra se utiliza para calentar fluidos que luego se usan en diversos procesos industriales.
El aprovechamiento eficiente es clave para la sostenibilidad energética, ya que permite transformar una de las formas más accesibles de energía (el calor) en trabajos útiles. Esta eficiencia es fundamental también cuando se considera la venta de aire acondicionado, que ha crecido debido a la creciente necesidad de optimizar el uso de la energía térmica en entornos urbanos.
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Principales fuentes de energía térmica
Puede obtenerse a partir de diversas fuentes. Las más comunes incluyen:
- Energía solar térmica: Esta es una fuente renovable y limpia que se utiliza tanto en sistemas domésticos como en aplicaciones industriales. En muchas ciudades como Santiago, el uso de aire acondicionado en Santiago es común debido al clima cálido, lo que hace que la energía solar sea una alternativa muy eficiente.
- Energía geotérmica: Consiste en aprovechar el calor proveniente del interior de la Tierra. Los sistemas geotérmicos utilizan la temperatura constante del subsuelo para generar energía térmica, que se emplea en calefacción, refrigeración o incluso en la generación de electricidad.
- Combustibles fósiles: El uso de combustibles como el gas natural, el petróleo o el carbón sigue siendo una de las fuentes más utilizadas, a pesar de su impacto ambiental. Estos combustibles generan calor mediante procesos de combustión en calderas, hornos y otras instalaciones industriales.
- Biomasa: La quema de materiales orgánicos como madera, residuos agrícolas o biogás también es una fuente importante de energía térmica. Este tipo de energía se considera más sostenible que los combustibles fósiles, ya que se puede generar a partir de residuos renovables.
Beneficios de la energía térmica en la industria
Ofrece múltiples beneficios tanto a nivel económico como medioambiental:
Eficiencia energética
Al aprovechar la energía térmica, se optimizan los procesos industriales y se reduce el desperdicio de calor, lo que contribuye a una mayor eficiencia en el uso de la energía.
Reducción de costos operativos
El aprovechamiento de fuentes de energía renovables, como la solar o la geotérmica, permite reducir el consumo de energía convencional, disminuyendo así los costos de operación de las empresas.
Sostenibilidad
Las fuentes renovables como la solar y la geotérmica, no solo son más sostenibles en términos de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, sino que también contribuyen a la preservación de recursos naturales al disminuir la dependencia de los combustibles fósiles.
Mejora en la competitividad
Las empresas que adoptan tecnologías térmicas eficientes y sostenibles a menudo experimentan una mejora en su competitividad al reducir su impacto ambiental y disminuir sus costos operativos, lo que puede traducirse en precios más bajos y productos de mayor calidad.
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1. Generación de electricidad
Este proceso es esencial para abastecer de energía a millones de hogares y negocios en todo el mundo. A medida que más empresas recurren a la energía térmica, también se observa un aumento en la demanda de aire acondicionado de ventana como solución a las altas temperaturas en instalaciones industriales que requieren un control preciso del clima.
En las centrales térmicas de ciclo combinado, por ejemplo, se emplea tanto gas como vapor para maximizar la eficiencia. El calor residual generado en el proceso se utiliza para convertir más agua en vapor, lo que aumenta la cantidad de energía eléctrica producida. Esta combinación de ciclos es una de las formas más eficientes de aprovechar la energía térmica, ya que permite una mayor conversión de calor en energía útil.
Adicionalmente, las plantas de energía térmica solar están ganando terreno como una opción renovable, donde parques solares térmicos utilizan espejos para concentrar la luz solar y generar calor, el cual es luego utilizado para producir vapor y, en última instancia, electricidad.
2. Procesos industriales de calefacción
También es fundamental en una amplia variedad de procesos industriales donde se requiere calor para llevar a cabo reacciones químicas, fabricación de materiales y otras tareas de procesamiento. En sectores como la industria química, metalúrgica, alimentaria y textil, el calor se utiliza de manera directa para la calefacción de hornos, calderas y sistemas de secado, entre otros.
Por ejemplo, en la industria del acero, el calor generado por combustibles fósiles o fuentes renovables se utiliza para fundir metales a altas temperaturas en los hornos de arco eléctrico. Este tipo de procesos no solo dependen de la energía térmica, sino que también son fundamentales para la producción de metales de alta calidad.
En el sector alimentario, la energía térmica es vital para la pasteurización, el secado de productos y la cocción de alimentos. Las plantas de procesamiento de alimentos utilizan calor directo o calor indirecto a través de intercambiadores de calor para garantizar la seguridad y la calidad de los productos.
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3. Climatización y calefacción en edificios industriales
El uso de la energía térmica no solo se limita a la producción y fabricación, sino que también juega un papel importante en la climatización y calefacción de edificios industriales. Muchas instalaciones industriales, como fábricas, almacenes y centros logísticos, requieren un control térmico adecuado para mantener un ambiente de trabajo eficiente y cómodo.
En este último caso, los colectores solares térmicos capturan la energía del sol para calentar un fluido que luego se utiliza para calentar los edificios. Este enfoque no solo es más ecológico, sino que también reduce los costos operativos de las empresas al disminuir la dependencia de fuentes de energía tradicionales.
Por otro lado, en climas más cálidos, también es utilizada en sistemas de refrigeración industrial. En este caso, se emplean tecnologías como los sistemas de refrigeración por absorción, donde el calor es utilizado para activar un ciclo de refrigeración.
4. Secado de materiales y productos
El secado es un proceso esencial en diversas industrias, desde la alimentaria hasta la textil, pasando por la farmacéutica. En todos estos sectores, la energía térmica es fundamental para reducir la humedad de materiales y productos, lo que facilita su almacenamiento, transporte y uso posterior.
En la industria alimentaria, el secado térmico se utiliza para procesar frutas, verduras, carnes y otros productos, permitiendo conservarlos por más tiempo sin necesidad de conservantes artificiales. Este tipo de secado puede hacerse en secadores de bandejas, secadores rotatorios o secadores de lecho fluido, todos ellos utilizando la energía térmica para calentar el aire o el vapor que elimina la humedad.
En la industria textil, también se emplea en la secado de telas y fibras tras su tratamiento. Estos procesos son esenciales para garantizar la calidad de los productos finales, ya que un secado deficiente puede afectar tanto la textura como las propiedades de los materiales.
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5. Destilación y separación de líquidos
La energía térmica juega un papel esencial en la destilación, un proceso clave en industrias como la química, petroquímica y farmacéutica. En la destilación, se utiliza calor para separar los componentes de una mezcla líquida según sus puntos de ebullición, facilitando la purificación y el procesamiento de productos químicos y petroquímicos.
Por ejemplo, en la refinación de petróleo, el proceso de destilación es fundamental para separar el petróleo crudo en sus componentes más ligeros, como gasolina, diésel y queroseno, que luego se utilizarán en diferentes aplicaciones.
En la industria farmacéutica, la destilación se utiliza para purificar ciertos productos, especialmente cuando se requiere una alta precisión en la separación de componentes. En estos casos, el control preciso de la temperatura es clave para garantizar la calidad del producto final.
6. Sistemas de calefacción en procesos de generación de calor
La industria alimentaria, en particular, es un sector que depende enormemente de la energía térmica. Desde la pasteurización hasta el cocinado de productos, el calor se utiliza en una amplia gama de aplicaciones. Los sistemas de calefacción en procesos de generación de calor, como los intercambiadores de calor o las calderas, permiten mantener la temperatura adecuada para garantizar la seguridad alimentaria.
La pasteurización, por ejemplo, es un proceso térmico que utiliza calor para eliminar microorganismos patógenos de los alimentos y bebidas, asegurando que sean seguros para el consumo. Este proceso, que se realiza a temperaturas específicas durante un tiempo determinado, es fundamental en la producción de productos lácteos, jugos, conservas y otros alimentos procesados.
En la cocción de productos como pan, pasteles y otros alimentos, la energía térmica también se emplea para garantizar que los productos alcancen la textura, sabor y consistencia deseados. La temperatura controlada durante el proceso de cocción es esencial para obtener productos de alta calidad.
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7. Termotratamiento de materiales
En la fabricación de materiales como metales y plásticos, la energía térmica se utiliza para mejorar las propiedades de los materiales a través de procesos como el templado, el recocido o el tratamiento térmico. Estos procesos implican calentar los materiales a temperaturas específicas y luego enfriarlos de manera controlada para mejorar sus características mecánicas.
En la industria metalúrgica, por ejemplo, el tratamiento térmico de metales es un proceso esencial para la producción de piezas y componentes de alta resistencia, como aquellos utilizados en la fabricación de maquinaria, automóviles y equipos electrónicos.
En la industria del plástico, también se emplea para procesos de extrusión, inyección y moldeo, donde los plásticos se calientan para que puedan ser moldeados en las formas deseadas. Este uso de la energía térmica es clave para la producción en masa de productos plásticos, desde envases hasta componentes electrónicos.
8. Procesos de vaporización y refrigeración industrial
Se utiliza en la generación de vapor y en sistemas de refrigeración industrial. El vapor es esencial en muchos procesos de producción industrial, ya que se utiliza como fuente de energía para mover maquinaria, para la esterilización y para la calefacción de espacios de trabajo.
En las industrias de alimentos y bebidas, la generación de vapor se emplea no solo para la pasteurización, sino también para la limpieza y desinfección de equipos. El vapor caliente puede ser utilizado para eliminar residuos y mantener los estándares de higiene en las instalaciones de producción.
Por otro lado, la refrigeración industrial también se basa en la utilización de energía térmica. Los sistemas de refrigeración por absorción, por ejemplo, utilizan calor en lugar de electricidad para enfriar ciertos ambientes o procesos industriales. Este tipo de sistemas es común en aplicaciones donde el costo de la electricidad es elevado o en lugares donde se necesita una fuente de refrigeración continua y estable.
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9. Calefacción de piscinas y acuarios industriales
La calefacción de piscinas y acuarios industriales no solo es crucial para mantener una temperatura óptima, sino también para garantizar el bienestar de los organismos que habitan en ellos, en el caso de los acuarios. Los acuarios industriales que albergan especies marinas requieren condiciones precisas de temperatura para simular los hábitats naturales de los organismos.
En cuanto a las piscinas industriales, muchas de ellas están asociadas a centros deportivos, spas o instalaciones recreativas. Estas piscinas deben mantenerse a una temperatura confortable durante todo el año, especialmente en climas fríos, lo que implica un desafío energético.
El aprovechamiento de fuentes renovables para la calefacción de piscinas y acuarios industriales demuestra cómo la energía térmica puede integrarse de manera eficaz en procesos industriales que requieren un control constante de la temperatura, brindando beneficios tanto económicos como medioambientales.
10. Industria química y petroquímica
La industria química y petroquímica utiliza en una gran variedad de procesos, incluyendo la fabricación de productos como plásticos, fertilizantes, productos farmacéuticos y productos químicos especiales. En estos sectores, se utiliza para proporcionar el calor necesario en los reactores, destiladores y hornos de proceso.
Los procesos de reforma catalítica, cracking térmico y pirólisis, por ejemplo, dependen del calor para descomponer los compuestos químicos en productos más útiles, como el gas natural y el etileno, que luego se emplean para fabricar plásticos y otros materiales sintéticos.
La energía térmica, por lo tanto, no solo es crucial en la producción de productos químicos, sino también en la mejora de la eficiencia de estos procesos industriales. El uso adecuado del calor puede reducir costos, aumentar la producción y minimizar el impacto ambiental de estas actividades.
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Futuro de la energía térmica en la industria
El futuro en la industria parece prometedor, especialmente con los avances tecnológicos que están mejorando la eficiencia y la accesibilidad de las fuentes renovables. Los desarrollos en tecnologías solares térmicas, geotérmicas y de biomasa están abriendo nuevas oportunidades para las industrias.
A medida que la demanda de energías limpias y sostenibles sigue aumentando, particularmente la proveniente de fuentes renovables, se posicionará como una opción clave para satisfacer las necesidades energéticas de la industria sin comprometer el medio ambiente. La inversión en estas tecnologías será clave para lograr una transición energética exitosa en las próximas décadas.
Conclusión
Es una de las formas de energía más antiguas y versátiles utilizadas en la industria moderna. Desde la generación de electricidad hasta procesos industriales complejos como la fabricación de materiales, el secado de productos, la calefacción de espacios o la destilación de líquidos, el calor es un recurso indispensable que impulsa el funcionamiento de diversas actividades industriales.
Los beneficios de utilizar energía térmica, como la mejora en la eficiencia energética, la reducción de costos operativos y la sostenibilidad, la convierten en una pieza clave para las industrias que buscan no solo optimizar sus procesos, sino también cumplir con los requisitos medioambientales y las políticas globales de reducción de emisiones.
A medida que más sectores industriales adoptan sistemas de energía térmica renovable, podemos esperar una transformación significativa en la forma en que las empresas producen y consumen energía. Esta transición hacia fuentes de energía más limpias y eficientes no solo beneficiará a las industrias.
