Acumulador de calor y definiciones previas

CALOR SENCIBLE

Es la cantidad de calor que absorbe o libera un cuerpo sin que esté presente cambios en su estado físico. Cuando a un cuerpo se le suministra calor sensible este aumenta de temperatura

CALOR LATENTE

Es la energía requerida por una sustancia para lograr el cambio de fase. Esta energía utilizada es utilizada para lograr el cambio de fase sin aumentar la temperatura.

CALOR ESPECÍFICO

Es la cantidad de calor que hace falta suministrar a la unidad de masa (1 kg) de dicha sustancia para elevar su temperatura en un grado.

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ACUMULADOR DE CALOR

Un acumulador térmico se define como una variante eléctrica del sistema habitual de calefacción de los hogares. El principio básico del acumulador está dado por la alternancia de los ciclos de carga (noche) y los ciclos de descarga (día). Un acumulador de calor utiliza resistencias eléctricas, esto le permite almacenar o acumular el calor para luego liberarlo.

Partes de un acumulador térmico: estas son las partes elementales para que un acumulador de calor funcione en condiciones óptimas.

• Núcleo o acumulador: Son los ladrillos refractarios.
• Resistencias: encargadas de que el acumulador se caliente.
• Aislamiento: impide que el calor se pierda durante el proceso.
• Limitador: controla la temperatura que sales del acumulador térmico.
• Sistema de seguridad.

Clasificación de los acumuladores de calor:

• Acumulador de calor estático: Es el modelo más sencillo, este es capaz de liberar la energía calorífica de manera natural. Un acumulador de calor estático, van soltando el calor por un sistema habitual de radiación o de convención. Para el control de la descarga se utilizan una serie de trampillas cuyo es objetivo evitar que el aire entre en el acumulador, enfriando la carga.  Esta forma de regulación de descarga logra controlar un 20% de la misma, mientras que el otro 80% se realiza por radiación de la superficie del aparato, es decir por pérdidas del aislamiento y por lo tanto es incontrolable.

• Acumulador de calor dinámico: Tienen un ventilador que ayuda a la transmisión de energía. Su aislamiento es más eficaz que los estáticos. El control de la descarga de energía les permite gestionar mejor las temperaturas de distintas zonas de la casa. En ellos la descarga se realiza mediante una pequeña turbina que impulsa aire a través del núcleo de acumulación. Sus pérdidas son de un 20%, que cede por radiación, mientas que el 80% restante es descargado mediante la turbina y puede ser regulado mediante termostatos, tanto externos como internos en el propio aparato. Su principal ventaja es la gestión de la descarga del calor acumulado y la posibilidad de obtener dicho calor solamente en aquellas horas en que el usuario lo necesite.

LADRILLOS REFRACTARIOS

Es un elemento de construcción capaz de resistir altas temperaturas sin sufrir un deterioro físico o químico; la cara de estos es totalmente lisas. Son excelentes contenedores de calor, es decir mantienen el calor al que son expuestos durante sus diferentes usos.

Estos son adheridos unos a otros por medio de tierra o arcilla refractaria, para mejorar la firmeza de pegado es utilizado el cemento.

Tipos de ladrillos refractarios:

1. Ladrillos a base de sílice:

• Ladrillos de sílice: compuesto fundamentalmente por dióxido de silicio () en un porcentaje igual o superior a 90. Algunos materiales con el que son fabricados es el cuarzo. Estos ladrillos aguantan temperaturas cercanas a los 1700°C. Tiene algunos inconvenientes:[pic 2]

• Hasta los 1000°C el calentamiento y enfriamiento se debe hacer lentamente, debido a que pueden presentar cambios de volumen muy elevados de hasta un 20% poniendo en riesgo la estabilidad de la estructura que está en construcción.
• Son vulnerables a ataques en ambientes en entornos básicos (alcalinos) que devoran el material rápidamente.

• Ladrillos de chamota: están compuestos por óxidos de aluminio (, alúmina, y dióxido de sílice () en partes más o menos iguales.[pic 3][pic 4]

2. Ladrillos refractarios de alta alúmina

• Ladrillo de andalucita: tienen un porcentaje elevado de dióxido de aluminio ( en un porcentaje entre 60 y 70. Presentan poca variación de volumen en calentamientos y enfriamiento.[pic 5]
• Ladrillos de corindón: posee un porcentaje elevado de dióxido de aluminio ( es de los ladrillos más costosos en el mercado.[pic 6]
• Ladrillos de magnesita: la materia principal es la magnesia (oxido de magnesia MgO) y su principal característica es que resiste bien las altas temperaturas y los ataques (humos y escorias) de carácter alcalinos. Son excelentes acumuladores de calor.
• Ladrillos de cromo-magnesita: incorpora un porcentaje de 30 de óxido de cromo. Algunas ventajas son: aumento de resistencia refractaria, aumento de resistencia a ataques de índole básicos, aumento de resistencia a choques térmicos y cambios bruscos de temperatura, variaciones muy pequeñas de volumen con la temperatura.
• Ladrillos con zirconio: es empleado en forma de óxido (Zr para mejorar las propiedades de otros ladrillos en especial los que son a base de alúmina. El zirconio presenta puntos de fusión muy elevados (2700°C) que lo hacen tener propiedades refractarias excelentes.[pic 7]
• Ladrillos de carburos de silicio: (SiC) se fabrican a través de proceso de fusión del cuarzo con carbono a más de 2000°C. Ventajas: resistente a ataques ácidos, soporta bien los choques térmicos la abrasión física, presenta buena conductividad térmica.

MATERIAL CON CAMBIO DE FASE (PCM)

Es una sustancia con un alto calor de fusión que, al fundirse y solidificarse a una cierta temperatura, es capaz de almacenar y liberar grandes cantidades de energía. El calor se absorbe o libera cuando el material cambia de sólido a líquido y viceversa.

Clasificación de los PCM

1. PCM inorgánicos (sales hidratantes): Poseen capacidad de almacenamiento en grandes cantidades de calor por unidad de volumen. Ninguna sal hidratada solidifica en su punto de congelación.  Estos tipos de materiales tienen elevados valores de calor latente, no son inflamables. Algunas desventajas son la corrosión, dificultades de re-solidificación y tendencia al subenfriamiento.

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