MATERIALES DE CAMBIO DE FASE (PCM) CON PARAFINAS MICROENCAPSULAS APLICADAS AL YESO

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INTRODUCCION

Debido a la necesidad de una mejora energética que se presenta actualmente, se ha buscado soluciones que permitan la disminución de contaminantes al medio ambiente, la reducción del consumo de los combustibles fósiles, es decir lograr una autosuficiencia energética.

Los sistemas de almacenamiento de energía térmica es una excelente opción  a la hora de mejorar los periodos y cantidad de suministro de la demanda energética, que fácilmente pueden instalarse en casas y edificios.

La deficiencia de las energías renovables se debe a la dependencia de las condiciones meteorológicas y no logra satisfacer la demanda. Es posible utilizar una sustancia que cambie de estado y absorba la energía solar. Cuando la sustancia cambie de estado, la energía absorbida se conserva en forma de calor latente, la energía  será cedida posteriormente cuando la sustancia regrese a su estado inicial.

Las sustancias con un elevado valor de calor latente, (cantidad de energía que se acumula durante el cambio de estado  a una temperatura determinada) son los llamados materiales con cambio de fase (PCM),  que por su gran eficiencia de almacenamiento térmico tienen aplicaciones en productos alimentarios, industria textil, y en construcción bioclimática.

El objetivo de este trabajo es mostrar que los PCM microencapsulados con parafina y mezclados con el yeso son una alternativa que permite ahorrar y tener un mejor dominio de la demanda energética.

Materiales de Cambio de Fase (PCM): son sustancias que precisan de gran energía térmica para tener un cambio de fase, que generalmente va de sólido a líquido o inversamente. Esta acumulación se mantiene constante hasta el momento en que a cierta temperatura se requiere y es liberada.(CAMPOS, 2010)

Dentro de los PCM orgánicos se pueden encontrar tres grupos de sustancias diferentes: parafinas, ácidos grasos, y mezclas orgánicas.

Parafinas: son esencialmente un alcalino solido refinado.

Muestran dos rangos de enfriamiento: un rango más estrecho para un breve periodo de tiempo, y un rango más extenso que ocurre durante un periodo más amplio.(OLIVER A, 2012)

Microencapsulación: podría definirse como el proceso de rodear o envolver una sustancia en otra sustancia a escala muy reducida, produciendo cápsulas que van desde menos de una micra a varios cientos de micras de tamaño. Las microcápsulas pueden ser de forma esférica, con una pared continua rodeando el núcleo, mientras que otras son asimétricas y con formas variables, con una cantidad de pequeñas gotas de material de núcleo incorporado a lo largo de la micro cápsula.(GARCIA D, 2012)

MATERIALES Y METODOS

Los PCM son  materiales con capacidad de cambiar de estado de solido a líquido, almacenando energía en forma de calor latente a una temperatura determinada (21 °C, 23 °C o 26° C ). 

En este caso se utiliza PCM orgánicos microencapsulados con parafinas de tamaño de 5 micras.

En este proceso se utiliza los siguientes materiales: yeso blanco, Micronal de BASF, Agua para mezclar.

Yeso: Es un producto que se obtiene mediante la deshidratación de una piedra natural llamada aljez. Al yeso puede añadirse desde fábrica distintas sustancias químicas que modifican sus características: fraguado, resistencia, adherencia, retención de agua y densidad, así una vez mezclado con agua se puede utilizar directamente. (L. IBARRA, 2010)

Micronal de BASF: Es un tipo de producto que se encuentra en fase solida (polvo), su punto de fusión aproximado 26°C, tiene aplicaciones a la protección del calentamiento excesivo del verano y un rango de integración de  10 -30 °C, su capacidad de almacenamiento se  encuentra en  145 kJ/kg y la capacidad  de calor latente  cercano a 110 kJ/kg con una densidad aparente en un rango de  250 – 350 kg/m3. (L. IBARRA, 2010)

Figura 1, De izquierda a derecha, Micronal , Yeso, Agua.

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Fuente (OLIVA C. 2010)

Cuando hay un aumento de la temperatura por encima de un umbral de temperatura definido (21 °C, 23 °C o 26 °C), este absorbe la energía del calor excesivo y la almacena en el cambio de fase. Cuando la temperatura cae por debajo del umbral de la temperatura, la cápsula libera esta energía de calor almacenado de nuevo.

Figura 2. Apecto del Micronal.

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Fuente (CONAMA 2014)

Figura 3.calor latente-calor sensible

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 Fuente (MORENO.J 2013)

Tal y como se observa en la Figura.1 En el momento del cambio de fase la temperatura del material no aumenta y se produce absorción de calor. Este efecto térmico puede utilizarse para almacenar energía en forma de calor latente. Durante el proceso exotérmico se libera calor y la curva del gráfico será igual pero en sentido descendente.

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