Informe de análisis del tamaño, la cuota de mercado y las tendencias del mercado de criorefrigeradores por sector de usuario final (espacio, sanidad, sector militar, sector comercial, transporte y otros sectores) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica): previsiones para el periodo 2025-2033.

Factor de crecimiento del mercado de criorefrigeradores

Desarrollo de los servicios médicos y sanitarios en las economías en desarrollo

El mercado global de criorefrigeradores ha experimentado un crecimiento debido a la creciente demanda de estos dispositivos en el sector sanitario. Su uso generalizado en sistemas de resonancia magnética, criocirugía, terapia de protones y licuefacción de oxígeno en hospitales genera una alta demanda. La capacidad de un criorefrigerador para enfriar la atmósfera depende de diversas características termodinámicas del gas circulante. Gracias a la constante evolución tecnológica en el sector sanitario, las economías desarrolladas han sido una fuente importante de demanda para el mercado global de criorefrigeradores.

Debido a su amplio uso en la terapia de protones, los sistemas de resonancia magnética, la criocirugía y la licuefacción de oxígeno en hospitales, los criorefrigeradores se instalan fácilmente en el sector sanitario. La terapia de partículas, conocida como terapia de protones, dirige con precisión haces de protones hacia las células cancerosas. El tratamiento con protones utiliza ampliamente imanes superconductores de alta potencia que han sido criorefrigerados a temperaturas de helio líquido. En 2019, Estados Unidos destinó la mayor parte de su producto interior bruto (PIB) a la sanidad entre los miembros de la OCDE.

Restricción del mercado

Limitaciones de rendimiento de los criorefrigeradores

Uno de los aspectos más complejos del diseño de sistemas térmicos espaciales es la creación de sistemas de gestión térmica para naves espaciales que dependen del funcionamiento fiable de los criorefrigeradores. La mayoría de los desarrolladores se basan en un conjunto de datos relativamente limitado sobre el rendimiento de los criorefrigeradores al tomar decisiones sobre el diseño del sistema. Las restricciones de tiempo impuestas por los cronogramas de desarrollo del sistema o los cronogramas de desarrollo de los criorefrigeradores posteriores son otra razón común por la que la cartografía del rendimiento fuera de los parámetros de diseño se ve limitada. Sin embargo, una cantidad significativa de cartografía del rendimiento fuera de los parámetros nominales ha permitido la modelización empírica de correlaciones paramétricas medibles al describir los criorefrigeradores en el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL). Estos modelos conectan los vínculos entre las características operativas y ambientales cruciales de los criorefrigeradores, creando técnicas precisas de predicción del rendimiento que resultan prácticas para la mayoría de los rangos operativos imaginables.

Seis parámetros de diseño determinan principalmente el rendimiento de un criorefrigerador Stirling: velocidad, limitaciones de presión, temperatura del fluido de trabajo en los espacios de compresión y expansión, relación entre los volúmenes barridos de los espacios de compresión y expansión, relación entre el volumen muerto total y el volumen barrido del espacio de expansión, y ángulo de fase entre las variaciones de volumen de los espacios de compresión y expansión. Para maximizar el rendimiento, se debe considerar el análisis del ciclo y las pérdidas del criorefrigerador.

Oportunidad de mercado

Ampliación de la producción de gas natural licuado

El mercado de criorefrigeradores se está expandiendo debido a factores como el aumento de la producción de gas natural licuado y el creciente uso de criorefrigeradores en todo el sector de semiconductores. Circor (CSA CSM) ha establecido nuevos estándares para un mundo impulsado por hidrógeno. Además, diversas tecnologías y recursos nuevos han reducido significativamente el costo de los equipos, al tiempo que mejoran la seguridad, el rendimiento y la eficiencia. Todo esto indica que el hidrógeno líquido (LH2) y el gas natural licuado/gas natural comprimido (GNL/GNC) pueden ser útiles como fuentes de energía alternativas para la implementación de criorefrigeradores.

Las pequeñas estaciones de distribución de gas natural licuado (GNL) necesitan instalar criorefrigeradores diminutos y de alta eficiencia para relicueficar el gas de evaporación en el tanque de GNL. Con una baja potencia eléctrica de entrada, la potencia aumenta a 10 kW, donde el criorefrigerador produce alrededor de 1,2 kW de refrigeración a 120 K, y la eficiencia relativa de Carnot supera el 20 %. Es posible condensar aproximadamente 295 metros cúbicos típicos de gas natural de evaporación al día. Esta innovación proporciona una solución práctica, manejable y fiable para que las estaciones de distribución de GNL ahorren energía.

Análisis regional

Asia-Pacífico es el principal actor en el mercado mundial de criorefrigeradores y se espera que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 8,10 % durante el período de pronóstico. Una importante aplicación comercial de los criorefrigeradores en la licuefacción, el transporte y el almacenamiento de gas natural permite el transporte eficiente de grandes volúmenes de gas natural al reducir drásticamente el volumen (en más de un factor de 600) entre el gas natural a presión y temperatura atmosféricas y el GNL. Según la Unión Internacional del Gas, Japón tenía la mejor capacidad de regasificación de gas natural licuado (GNL) del mundo en 2020, con 210,5 MTA a febrero de 2020, o el 25 % de la capacidad mundial de regasificación. A pesar de que China pronto comenzará a recibir GNL a través de gasoductos desde Rusia, se espera que este crecimiento se ralentice.

Tendencias del mercado norteamericano

Se prevé que Norteamérica crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 7,70 %, generando 1.850 millones de dólares durante el período de pronóstico. Los criorefrigeradores tienen una gran demanda en el sector sanitario de Norteamérica debido a su uso generalizado en sistemas de resonancia magnética, criocirugía, terapia de protones y licuefacción de oxígeno en hospitales. Las principales organizaciones de investigación se centran en el tratamiento de tumores sólidos, cáncer de pulmón y leucemia. La región es líder mundial en la creación de medicamentos innovadores contra el cáncer y tecnología en rápida evolución, incluidos los dispositivos criorefrigeradores. Dado que los criorefrigeradores se utilizan principalmente en la terapia de protones para el tratamiento del cáncer, el mercado de criorefrigeradores en Norteamérica se ha expandido. En el ámbito médico, los criorefrigeradores se utilizan principalmente en escáneres de resonancia magnética y otras aplicaciones similares. Las agencias espaciales del gobierno estadounidense han invertido una cantidad considerable en investigación y desarrollo para llevar al mercado tecnología de refrigeración criogénica de vanguardia.

Tendencias del mercado europeo

La demanda de criorefrigeradores en el sector sanitario europeo está aumentando rápidamente debido al uso generalizado de la terapia de protones como estrategia de tratamiento en hospitales de vanguardia y centros oncológicos. Los potentes imanes utilizados en la terapia de protones poseen características superconductoras. Se requieren criorefrigeradores para enfriar estos imanes a temperaturas similares a las del helio líquido. Numerosos centros oncológicos y hospitales están invirtiendo o considerando esta tecnología que salva vidas debido al creciente número de pacientes con cáncer. Se prevé que esto tenga un impacto en la demanda del mercado durante el período proyectado.

Latinoamérica, Oriente Medio y África se incluyen en el resto del mundo. Debido a su uso generalizado en criocirugía, sistemas de resonancia magnética, terapia de protones y licuefacción de oxígeno en hospitales, los criorefrigeradores tienen una mayor demanda en el sector sanitario. Numerosas empresas de los sectores médico y sanitario utilizan criorefrigeradores para ofrecer terapias de vanguardia. Un panel de expertos de la Universidad de Nuevo México y el Laboratorio Nacional de Los Alamos demostró recientemente un refrigerador óptico de estado sólido que funciona a temperaturas criogénicas y no tiene partes móviles. La criorefrigeración de estado sólido es un fenómeno óptico que utiliza la fluorescencia anti-Stokes en materiales específicos. En esta técnica, un material excitado por un láser fluoresce posteriormente con una energía media ligeramente superior a la del láser excitador y a una longitud de onda más corta.

Información vertical sobre el usuario final

Según el sector de usuarios finales, el mercado global se divide en espacio, salud, militar, comercial, transporte y otros. El segmento de salud posee la mayor cuota de mercado y se espera que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 7,95 % durante el período de pronóstico. La expansión de los servicios médicos y de salud en los países emergentes y la escasez de helio son los principales responsables del crecimiento del mercado de criorefrigeradores. El desarrollo de nuevas técnicas de enfriamiento para sistemas de resonancia magnética (RM) ha sido posible gracias a los avances en la tecnología de criorefrigeradores en los últimos años. El funcionamiento en ciclo abierto de los sistemas de RM utilizando un criorefrigerador de ciclo Gifford-McMahon (GM) para enfriar dos escudos térmicos, uno a 20 K y el otro a 80 K, ha sido el enfoque habitual utilizado para reducir el uso de helio en estos sistemas. Además, los hospitales modernos y los centros de tratamiento del cáncer utilizan la terapia de protones como herramienta de tratamiento. En cambio, la RM es una herramienta de diagnóstico en el sector de la salud.

Debido a sus ventajas, como su capacidad para operar a temperaturas más bajas o más altas con cargas térmicas proporcionalmente menores o mayores, los criorefrigeradores tienen una gran demanda en la industria espacial. Se utilizan habitualmente en ciencias planetarias, astronomía espacial, vigilancia, defensa antimisiles y ciencias de la Tierra. El primer criorefrigerador se utilizó en 1965 durante la misión Apolo. Desde entonces, su potencial de aplicación generalizada ha aumentado. Se prevé que la expansión de los proyectos de ciencia espacial, que requieren varios criterios, como materiales ligeros, densificación y bajo ruido térmico, provoque un crecimiento considerable en el sector espacial durante el período de pronóstico. Esto impulsará el desarrollo de la industria espacial del país en los próximos años.

En el ámbito militar, existe una creciente necesidad de criorefrigeradores para mantener las temperaturas criogénicas requeridas por los sensores infrarrojos en sistemas de vigilancia satelital y visión nocturna. En el ámbito militar, los criorefrigeradores también se emplean para la guía de misiles y la vigilancia satelital. Por ejemplo, la tecnología de criorefrigeración está instalada en el portaaviones USS Gerald R. Ford de la Armada de los Estados Unidos. Los satélites se utilizan con fines civiles y militares y son un componente crucial de la infraestructura global de navegación y comunicaciones. El uso de criorefrigeradores en sistemas espaciales y microsatélites para vigilancia satelital es otro factor que impulsa el crecimiento del mercado de criorefrigeradores. En los próximos años, los fabricantes de criorefrigeradores tendrán más oportunidades gracias a la mejora de la eficiencia y la ampliación de características como la relación señal/ruido, la sensibilidad del detector para objetos electroópticos y las aplicaciones infrarrojas en microsatélites.

Los fabricantes de criorefrigeradores de pequeño tamaño tienen un gran potencial debido a la creciente demanda de refrigeración de sensores infrarrojos utilizados en termografía infrarroja, que tiene aplicaciones críticas. Las cámaras de imágenes infrarrojas o térmicas se utilizan ampliamente en sensores de infrarrojo medio y se están incorporando rápidamente a las actividades de exploración espacial para la minería de datos y la detección de imágenes. Por ejemplo, el telescopio espacial James Webb será lanzado por la NASA en 2021, según el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL). Además, dado que el ruido térmico limita la sensibilidad de los espectrómetros de resonancia magnética nuclear (RMN), se emplean sondas criogénicas refrigeradas con criorefrigeradores para aumentar la relación señal-ruido (SNR). La RMN se utiliza cada vez con más frecuencia en aplicaciones de moléculas pequeñas, como la metabonómica, que ofrece características que ayudan en el descubrimiento de fármacos.