Burnham energía de calor


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  • Una Revisión sobre Materiales para Almacenamiento de Energía Solar Térmica.

Del Ca-izo, and A. Atribución - No Comercial — Compartir igual : esta licencia permite a otros distribuir, remezclar, retocar, y crear a partir de tu obra de modo no comercial, siempre y cuando te den crédito y licencien sus nuevas creaciones bajo las mismas condiciones. Las prestaciones de los sistemas AET dependen de las propiedades de los materiales seleccionados para este propósito [ 3 ] - [ 5 ]. Las propiedades termofísicas de los materiales de almacenamiento de energía térmica deben considerarse de acuerdo con los requerimientos propios de cada campo de aplicación [ 6 ] - [ 8 ].

Por ello, se deben tener presentes las características mencionadas a continuación.

Calor latente de fusión: los materiales de cambio de fase deben tener un calor latente de fusión muy alto. El calor latente elevado de la fusión mejora la densidad de almacenamiento del sistema. Calor específico Cp : los materiales sensibles de almacenamiento de calor deben tener un calor específico alto. El alto calor específico mejora la densidad de almacenamiento de energía del sistema. Punto de fusión: los materiales de cambio de fase deben tener un punto de fusión cercano al rango de temperatura de funcionamiento requerido del sistema AET.

Densidad: la alta densidad mejora la densidad de almacenamiento y reduce el volumen del sistema AET. Conductividad térmica: la alta conductividad térmica aumenta la carga térmica y la tasa de descarga que se desea. Estabilidad térmica: no deben descomponerse a altas temperaturas. Las propiedades del material deben ser estables incluso después de prolongados ciclos térmicos de calentamiento y enfriamiento.

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Estabilidad química: alta estabilidad química de los materiales de almacenamiento aumenta la vida del sistema de acumulación térmica. Cambio de volumen: para los materiales de cambio de fase, el cambio de volumen durante el proceso de cambio de fase debe ser mínimo. Estos materiales deben poseer un bajo coeficiente de expansión térmica.

Grandes cambios en el volumen aumentan el tamaño requerido del contenedor. Presión de vapor: deben tener baja presión de vapor en el rango de temperatura operativa. En caso contrario se complejiza y encarece la instalación. No toxico: no debe ser perjudicial para la salud de los operadores y el medio ambiente. Dado el gran interés que la comunidad científica ha despertado por esta practica energética, se destacan en este trabajo los avances y tendencias del empleo de los materiales de almacenamiento de energía térmica.

De esta forma, se detectaron documentos y patentes registradas. La revisión abarca solo resultados publicados en idioma ingles y contenidos en el directorio Scopus. El Los materiales de almacenamiento de energía térmica por calor sensibles acumulan energía por su capacidad calorífica específica Cp. La energía térmica almacenada por calor sensible puede expresarse como:. El líquido caliente sube y el líquido frío se desplaza hacia abajo separados por el termoclina. A continuación, se describen algunos de estos fluidos de trasferencia de calor FTC :.

El agua es uno de los mejores medios de almacenamiento para aplicaciones a baja temperatura. Sus ventajas son el elevado calor específico, la no toxicidad y la gran disponibilidad, pero tiene algunos inconvenientes como la alta presión de vapor y la corrosividad. El agua se utiliza para la calefacción y refrigeración de espacios interiores, y como servicio de agua caliente sanitaria. El calor llega a la capa densa en la parte inferior del estanque debido a la sal disuelta que impide la convección natural.

Se usan sales como NaCl y MgCl 2. El aceite mineral se utiliza como FTC en plantas de captación de energía solar térmica PCEST para colectar el calor en el receptor y luego transporta el calor al generador de vapor para impulsar las turbinas, este es su propósito; puede usarse también para almacenar energía térmica en tanques de almacenamiento altamente aislados y disponer de energía durante las noches. Cuando el FTC también se convierte en material de almacenamiento de energía, se les denomina a las instalaciones de sistema directo, puesto que elimina la necesidad de intercambiador de calor, reduciendo el costo.

Sin embargo, el aceite mineral es costoso en comparación con las sales fundidas y recientemente se han descubierto mezclas de sales fundidas con bajo punto de fusión, reemplazando el aceite mineral como material de almacenamiento de energía. Son baratas, especialmente los nitratos y su densidad es alta en comparación con otros medios fluidos de almacenamiento, lo que les da alta densidad de almacenamiento de energía.

Es necesario tener un punto de fusión inferior para las sales fundidas y cerca de la temperatura ambiente para que permanezcan líquidos durante el funcionamiento, también que el anticongelante sea mínimo durante la noche cuando no se dispone de energía solar. Uno de los inconvenientes de las sales fundidas es que son agentes oxidantes y muy corrosivos, por lo que contenerlos a altas temperaturas es complicado.

Su presión de vapor es mínima, pero cuentan con la desventaja de un alto costo [ 19 ]. Los materiales sólidos de almacenamiento térmico tienen un bajo costo y alta disponibilidad.

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No tienen problema de presión de vapor. Toda vez que la presión de funcionamiento es la presión ambiente y, por lo tanto, no hay necesidad de contenedores presurizados, lo cual descarta los problemas de fugas. Para aumentar la eficiencia de transferencia de calor hay un contacto directo entre el flujo de aire o agua y el medio de almacenamiento de calor en estado sólido, durante el proceso de carga y descarga [ 20 ].

Uno de los problemas con el almacenamiento sensible es que durante el proceso de descarga la temperatura del medio de almacenamiento disminuye, por lo que la temperatura del FTC también disminuye con el tiempo. Las aplicaciones a baja temperatura como el calentamiento de espacios y la recuperación de calor de residuos industriales pueden utilizar algunos de los materiales sólidos de almacenamiento de calor sensibles desarrollados a continuación.

Pueden ser utilizados en un lecho compactado después de triturarlas a tamaños aproximados de 5 cm y emplear un FTC como el aire, agua o aceite mineral. El FTC caliente fluye entre las aberturas de las rocas compactadas y calienta la roca durante el proceso de carga, por otro lado, el FTC frío fluye entre las aberturas de las rocas y se calienta durante el proceso de descarga.

Existe una gran superficie de contacto disponible para la transferencia de calor entre estos fluidos y las rocas, esto mejora la eficiencia de transferencia energética. Un enfoque de diseño para el intercambiador de calor entre el hormigón y el FTC es tener tuberías a través del bloque de hormigón, por medio de estas fluye el FTC. Uno de los problemas a considerar es que, a alta temperatura, se producen grietas después de ciclos repetidos de expansión y contracción térmica [ 22 ] , [ 23 ].

Los granos de arena de sílice con un tamaño promedio de 0,,5 mm pueden utilizarse en sistemas de almacenamiento de calor de lecho comprimido que utilizan aire como FTC, la densidad de embalaje es alta para los materiales de grano pequeño.

Primeras sensaciones

La grava del basalto promedia los 0,4 mm, esta puede ser utilizada directamente en el receptor solar para recoger la energía solar térmica cuando caen bajo la acción de la gravedad desde la parte superior de la torre del receptor solar. Después de absorber el calor de los rayos solares concentrados, durante su caída dentro de la torre, esta grava caliente se recoge en un pozo de almacenamiento aislado térmicamente.

El calor almacenado se extrae de los ladrillos durante el día por convección natural y radiación o por convección forzada utilizando un ventilador accionado eléctricamente [ 26 ] , este calor almacenado mantiene el edificio caliente en las horas pico durante el día sin consumo de electricidad. Los materiales de almacenamiento por calor latentes también llamados materiales de cambio de fase MCF absorben la energía calorífica como su calor latente de fusión durante el proceso.

En el trascurso del proceso de absorción de energía térmica se produce un cambio de fase y la oscilación de temperatura es muy pequeña.

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