Desarrollo de un sistema sostenible de almacenamiento de energía solar térmica en condiciones de alta montaña empleando el cambio de fase de materiales autóctonos
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Date
2025-06-06
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
La generación de calor representa el 50% de la demanda mundial de energía y el 40% de las emisiones de CO2. El uso de la energía solar térmica podría satisfacer esta demanda mediante la aplicación de tecnologías como los sistemas solares térmicos con almacenamiento de calor en materiales de cambio de fase (LHSTES). Este trabajo presenta las etapas para el diseño, construcción y puesta en marcha del primer equipo LHSTES en Colombia que suministra agua caliente y calefacción a una vivienda (hotel) ubicada en una zona de páramo. Las etapas de desarrollo incluyeron análisis de la disponibilidad de radiación solar, síntesis de materiales de cambio de fase (PCM) a partir de productos renovables autóctonos, estudio experimental para la mejora de las propiedades térmicas de los PCM, diseño e implementación de un sistema de medición y control, diseño y construcción de un novedoso intercambiador de calor para el tanque de almacenamiento del PCM, construcción y puesta en marcha del LHSTES, evaluación del desempeño del sistema en condiciones reales y elaboración de recomendaciones para la implementación de esta tecnología en Colombia. Los principales resultados incluyen el uso de estearina de palma hidrogenada como PCM con un elevado calor latente de fusión, la mejora en la conductividad térmica de este PCM mediante el uso de aditivos y matrices de soporte, el adecuado desempeño de un intercambiador de calor tipo carcasa-serpentín con sección transversal cuadrada, un algoritmo de control que elimina la necesidad de intervención humana para la operación del sistema, la capacidad del sistema de suministrar calefacción durante la noche y finalmente la posibilidad de integrar esta tecnología, en diversos sectores de la industria, el comercio y el sector residencial colombiano.
Description
Keywords
Material de cambio de fase, Almacenamiento de calor, Automatización