Evaluación de la factibilidad de un sistema de almacenamiento térmico con material de cambio de fase para cocinas solares parabólicas, con miras a la cocción de alimentos en el departamento de Córdoba, Colombia

Martínez Guarín, Arnold RafaelMendoza Fandiño, Jorge MarioCogollo Torres, Cristina Isabel2024-04-042024-04-042024-02-27https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/8264La investigación se centró en evaluar la viabilidad de un sistema de almacenamiento térmico con material de cambio de fase (PCM) para cocinas solares parabólicas en el departamento de Córdoba, Colombia, con el objetivo de mejorar la eficiencia en la cocción de alimentos. Tras evaluar cuatro PCM mediante una matriz de ponderación, se concluyó que el ácido oxálico es la mejor opción para ser implementado como sistema de almacenamiento térmico. Posteriormente, se llevaron a cabo experimentos utilizando cocinas solares parabólicas equipadas con dispositivos de almacenamiento térmico en configuraciones de diferentes espesores (DAT 1 cm y DAT 2 cm). Los resultados indicaron que los dispositivos con PCM lograron mantener temperaturas del fluido de trabajo más estables, destacándose el DAT de 2 cm por su mayor estabilidad térmica. Además, se comparó el desempeño de las cocinas solares con y sin dispositivos de almacenamiento térmico, evidenciando que, si bien los recipientes de cocción convencionales superan ligeramente a los dispositivos de almacenamiento térmico en la absorción de calor, estos últimos ofrecen una capacidad de almacenamiento de calor y estabilidad térmica superiores. Se sugiere explorar métodos alternativos para medir el calor absorbido por los dispositivos de almacenamiento térmico, considerando la transferencia de calor al material de cambio de fase, para obtener mediciones más precisas y completas del rendimiento de las cocinas solares parabólicas.The research focused on evaluating the feasibility of a thermal storage system with phase change material (PCM) for parabolic solar cookers in the department of Córdoba, Colombia, aiming to improve efficiency in food cooking. After evaluating four PCMs using a weighting matrix, it was concluded that oxalic acid is the best option to be implemented as a thermal storage system. Subsequently, experiments were conducted using parabolic solar cookers equipped with thermal storage devices in configurations of different thicknesses (DAT 1 cm and DAT 2 cm). The results indicated that devices with PCM were able to maintain more stable temperatures of the working fluid, with the DAT of 2 cm standing out for its greater thermal stability. Furthermore, the performance of solar cookers with and without thermal storage devices was compared, showing that while conventional cooking vessels slightly outperform thermal storage devices in heat absorption, the latter offer superior heat storage capacity and thermal stability. It is suggested to explore alternative methods for measuring heat absorbed by thermal storage devices, considering heat transfer to the phase change material, to obtain more precise and comprehensive measurements of the performance of parabolic solar cookers.RESUMEN 8ABSTRACT 91. Capítulo I. Descripción del trabajo de investigación 101.1. Objetivos. 101.1.1. Objetivo general. 101.1.2. Objetivos específicos. 101.2. Estructura de la tesis. 111.3. Revisión de literatura. 121.3.1. Energías renovables 121.3.1.1. Energía solar 121.3.2. Cocinas solares 131.3.2.1. Cocinas solares tipo caja. 131.3.2.2. Cocinas solares con concentradores 141.3.2.3. Cocinas solares indirectas 151.3.3. Sistemas De Almacenamiento De Energía Térmica (TES) 161.3.3.1. Calor sensible 171.3.3.2. Calor latente 181.3.3.3. Energía química 191.3.4. Materiales de cambio de fase (PCM) 202. Capítulo II. Selección del Material de Cambio de Fase como almacenador térmico. 322.1. Introducción. 322.2. Materiales y métodos 332.3. Resultados 352.4. Conclusiones. 413. Capítulo III: Experimentos en la cocina solar con y sin almacenamiento térmico. 433.1. Introducción 433.2. Materiales y métodos. 443.2.1. Protocolo de experimentación 443.2.1.1. Recipiente de cocción convencional (RCC) 443.2.1.2. Dispositivos de almacenamiento térmico (DAT) 453.2.1.3. Seguimiento Solar 463.2.1.4. Desarrollo del Experimento 473.3. Resultados. 483.4. Conclusiones 604. Capítulo IV. Desempeño de las cocinas solares 624.1. Introducción. 624.2. Materiales y métodos. 634.3. Resultados. 654.4. Conclusiones 665. Conclusiones Generales y futuros trabajos 685.1. Conclusiones Generales 685.2. Futuros trabajos: 695.2.1. Optimización de los dispositivos de almacenamiento térmico (DAT) 695.2.2. Mejora de la Evaluación del Rendimiento de Cocinas Solares Parabólicas 69Bibliografía. 706. Anexos. 79spaCopyright Universidad de Córdoba, 2024Evaluación de la factibilidad de un sistema de almacenamiento térmico con material de cambio de fase para cocinas solares parabólicas, con miras a la cocción de alimentos en el departamento de Córdoba, ColombiaTrabajo de grado - MaestríaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)info:eu-repo/semantics/openAccessCocinas solaresDispositivos de Almacenamiento TérmicoMateriales de Cambio de FaseEstabilidad TérmicaSolar cookersThermal storage devicesPhase change materialsThermal stabilityUniversidad de CórdobaRepositorio universidad de Córdobahttps://repositorio.unicordoba.edu.cohttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2