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Influencia de la Adición de Fibras de Carbono en Mezclas de Yeso-PCM

Autores: Claude, Vincent; Charron, Stéphane; Hustin, Sébastien; de Barquin, Fabrice

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 9

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio investigó la influencia de la adición de fibra de carbono en el rendimiento térmico de composiciones de yeso dopadas con un 20 % en peso de microesferas de material de cambio de fase (PCM). Se investigaron las influencias de la longitud (150 um/3 mm) y la cantidad de aditivo (0.5/2/4 % en peso) de las fibras de carbono. Se realizaron caracterizaciones a lo largo de los diversos pasos de preparación para verificar que los materiales cumplieran con los estándares de construcción. La consistencia de las composiciones con fibras de carbono de 3 mm no parecía ser adecuada para la implementación en construcción. Por el contrario, gracias a una cantidad adecuada de aditivo diluyente, las composiciones con fibras de carbono de 150 um mostraron propiedades de implementación aceptables. Los materiales fueron probados en una cámara climática bajo ciclos de temperatura que eran favorables (15 gradosC/40 gradosC) o desfavorables (20 gradosC/40 gradosC) para el proceso de regeneración del PCM. También se realizaron pruebas con un plateau a 40 gradosC/15 gradosC para obtener una mejor comprensión de los comportamientos térmicos. Las pruebas se realizaron utilizando paredes con grosores de 15 mm o 30 mm. Los resultados muestran que, en todos los casos, la adición de fibras de carbono no fue beneficiosa para el rendimiento térmico del PCM. Estas observaciones estaban en oposición a las de otros estudios en la literatura. Hipotetizamos que los rendimientos de estos materiales compuestos serían diferentes bajo flujos convectivos o conductivos. También se demostró que, en condiciones desfavorables (20 gradosC/40 gradosC), el gran grosor de 30 mm no pudo ser completamente regenerado, incluso en las composiciones con fibras de carbono. Sin embargo, el PCM de cajas con paredes de 15 mm de grosor se desactivó más rápido (después de ~400 min) que el de aquellas con paredes de 30 mm de grosor (después de ~700 min). Finalmente, los resultados de laboratorio se compararon con los resultados de un estudio previo a gran escala. Se estimó que, a pesar de una relación superficie-volumen que era 25 veces mayor, la eficiencia de almacenamiento de energía solo aumentó en un factor de 2.6 entre nuestro estudio de laboratorio y el estudio a gran escala. Por lo tanto, el proceso de almacenamiento de PCM parece estar principalmente involucrado en mantener la temperatura de las paredes de yeso en lugar de la temperatura del aire.

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