Materiales de Cambio de Fase (PCMs)

 

Un material de cambio de fase (PCM) es una sustancia con un calor de fusión alto, el cual, fundiéndose y solidificándose a una temperatura concreta, es capaz de almacenar y liberar grandes cantidades de energía. El calor es absorbido o liberado cuando el material cambia de sólido a líquido y viceversa; por tanto, los PCMs son clasificados como unidades de almacenamiento de calor latente (latent heat storage units o LHS).

El calor latente de los PCMs puede lograrse a través de cambios de fase sólido-sólido, sólido-líquido, sólido-gas y líquido-gas. No obstante, el único cambio de fase utilizado para los PCMs es el cambio de sólido a líquido. Los cambios de fase líquido-gas no son prácticos para usarlos como almacenamiento térmico debido a los grandes volúmenes o altas presiones requeridas para almacenar los materiales cuando están en su fase gaseosa. Las transiciones líquido-gas tienen un calor de transformación más alto que las sólido-líquido. Los cambios de fase sólido-sólido suelen ser muy lentos y tienen un calor de transformación bastante bajo.

Inicialmente, los PCMs sólido-líquido se comportan como materiales de almacenamiento de calor sensible (sensible heat storage o SHS); su temperatura aumenta conforme absorben el calor. A diferencia de los SHS convencionales, sin embargo, cuando los PCMs alcanzan la temperatura en la cual cambian de fase (su temperatura de fusión) absorben grandes cantidades de calor a una temperatura casi constante. El PCM continúa absorbiendo calor sin un aumento significativo de temperatura hasta que todo el material se ha transformado a la fase líquida. Cuando la temperatura ambiente que rodea a un líquido desciende, el PCM se solidifica, liberando su calor latente almacenado. Existe un amplio número de PCMs disponibles en cualquier rango de temperatura requerido, desde -5 hasta 190oC. Dentro del rango de confort humano, entre 20-30oC, algunos PCMs son muy efectivos. Almacenan de 5 a 14 veces más calor por unidad de volumen que los materiales de almacenamiento convencionales tales como el agua, ladrillos o rocas.

PCMs

PCM

Un material de cambio de fase (PCM) es una sustancia con un calor de fusión alto el cual, fundiéndose y solidificándose a una temperatura concreta, es capaz de almacenar y liberar grandes cantidades de energía.

El calor es absorbido o liberado cuando el material cambia de sólido a líquido y viceversa; por tanto, los PCMs son clasificados como unidades de almacenamiento de calor latente (latent heat storage units o LHS).

El calor latente de los PCMs puede lograrse a través de cambios de fase sólido-sólido, sólido-líquido, sólido-gas y líquido-gas. No obstante, el único cambio de fase utilizado para los PCMs es el cambio de sólido a líquido. Los cambios de fase de líquido a gas no son prácticos para usarlos como almacenamiento térmico debido a los grandes volúmenes o altas presiones requeridas para almacenar los materiales cuando están en su fase gaseosa. Las transiciones de líquido a gas tienen un calor de transformación más alto que las sólido-líquido. Los cambios de fase sólido-sólido suelen ser muy lentos y tienen un calor de transformación bastante bajo.