Solución Numérica de Problemas Transitorios de Conducción de Calor con Histéresis de Cambio de Fase Sólido-Líquido

Resumen

Este trabajo presenta un método numérico para abordar con precisión problemas transitorios de conducción de calor en materiales de cambio de fase (PCMs) que exhiben histéresis de entalpía. La histéresis provoca que los procesos de fusión y solidificación no sigan la misma curva de entalpía, lo que dificulta la predicción del comportamiento térmico del material. Se utiliza el método de elementos finitos (FEM) bajo una formulación mixta entalpía-temperatura, que facilita la resolución numérica y permite modelar de manera realista la evolución de la fracción líquida durante el cambio de fase. Se implementa el modelo de histéresis estática en la formulación de FEM, que proporciona una formulación matemática con base física sólida sobre la cuantificación de la histéresis de cambio de fase. Los resultados obtenidos en esta comunicación indican que el esquema numérico propuesto es fiable y robusto, permitiendo la solución de las marcadas no linealidades inherentes al modelo de histéresis estática, lo que lo convierte en una herramienta valiosa para el diseño y optimización de sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES).