Investigadores mexicanos de la Universidad Intercultural Indígena de Michoacán, la de la Universidad Nacional Autónoma de México, el Instituto Tecnológico Superior de Puruándiro y la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, han desarrollado un sistema de calentamiento de aire para interiores, que utiliza materiales de bajo impacto ambiental.
En su más reciente artículo científico (López-Sosa, et al. 2021), los investigadores mostraron un sistema eficiente que se comporta como un acumulador térmico de lento enfriamiento, capaz de calentar el aire desde la temperatura ambiente hasta valores por encima de los 60°C en flujo continuo mediante convección natural, durante tiempos prolongados aún en ausencia de energía solar.
La propuesta consiste en un material compuesto por piedra caliza, grava y concentraciones de hollín de biomasa forestal en diferentes concentraciones. El material pétreo permite la acumulación de energía térmica, mientras que el hollín se comporta como un termoconversor solar perfecto. El hollín tiene una alta capacidad de absorción solar y emisividad térmica elevada, que ha sido reportada por los mismos investigadores en recientes años (López-Sosa et al, 2020), por lo que, dentro de la matriz de piedra caliza y grava, el material compuesto actúa con propiedades fototérmicas idóneas para el aprovechamiento termosolar y calentamiento de fluidos. El material compuesto está inserto en un compartimiento tipo caja, segmentado por un mecanismo tubular de ingreso de aire o fluidos, que cuenta con aislamiento térmico lateral e inferior y una cubierta superior para propiciar efecto invernadero con la interacción de la energía solar, lo que permite aminorar las pérdidas de transferencia de calor.
El uso de los materiales que conforman este sistema de calentamiento es de especial interés, porque son materiales accesibles, de bajo impacto ambiental y en algunos casos se catalogan como residuos sólidos, por esta razón su uso en tecnología solares térmicas resulta atractivo para la industria de las fuentes renovables de energía.
Además, mediante un modelo de la física térmica, también ha sido posible proponer una herramienta metodológica en esta investigación, que predice el comportamiento térmico del sistema, ante la variación de los materiales que lo conforman, incluso en la sustitución de alguno o todos ellos. Lo que coadyuva a determinar la eficiencia térmica de múltiples diseños sin la necesidad de construir los dispositivos termosolares.
De manera complementaria se han evaluado las propiedades optotérmicas de esta nueva tecnología, mostrando resultados favorables, y evidenciando un nuevo material fototérmico compuesto que puede ser aplicado a procesos más complejos como destilación, cocción, calefacción de interiores, deshidratación o generación de sistemas de enfriamiento solar.
Investigadores del proyecto:
- Dr. Luis Bernardo López Sosa (UIIM).
- LCA. Alejandra Ortíz Carrión (UNAM).
- Dr. David Espinosa Gómez (ITSPU).
- Dr. Juan Zárate-Medina (UMSNH).
- Dr. Mauricio González Avilés.
Referencias:
- L.B. López-Sosa, A. Ortíz-Carrión, D. Espinoza-Gómez, J. Zárate-Medina MG-A. Solar air heating system with low environmental impact materials : Mathematical model and optothermal characterization. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 2021; 47. https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101399
- L. B. López-Sosa, M. González-Avilés, M. Hernández-Ramírez, A. Medina-Flores, I. T López-Luke, M Bravo-Sánchez and J. Zárate-Medina (2020). Ecological solar absorber coating: A proposal for the use of residual biomass and recycled materials for energy conversion. Solar Energy Vol. 202, https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.03.102
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