Modelo de equilibrio químico para representar solubilidades de sistemas ternarios y su aplicación a la predicción de eutécticos de sistemas cuaternarios

Chemical equilibrium model to represent solubilities of ternary systems and their application to the prediction of eutectic of quaternary systems

Incorporar la energía solar en el sector habitacional requiere de materiales adecuados para el almacenamiento de energía. Algunas mezclas eutécticas de sales inorgánicas hidratadas son una buena alternativa. Habitualmente métodos experimentales son empleados para encontrar una mezcla eutéctica con una temperatura de fusión próxima a las del medio ambiente. Un método alternativo, que no requiere de mucho tiempo y dinero, es predecir el punto eutéctico mediante un adecuado modelo termodinámico. En el presente estudio se ha realizado una rigurosa parametrización del modelo de Brunauer, Emmett y Teller (modelo BET) para representar exitosamente el equilibrio sólido-líquido (solubilidades) a 0 y 20 °C de los sistemas ternarios NaNO₃+Ca(NO₃)₂+H₂O y NH₄NO₃+Ca(NO₃)₂+H₂O. El modelo de equilibrio químico obtenido se ha extendido para predecir los puntos eutécticos de dos sistemas cuaternarios: LiNO₃+NaNO₃+Ca(NO₃)₂+H₂O y LiNO₃+NH₄NO₃+Ca(NO₃)₂+H₂O. Las temperaturas de fusión predichas son 15,9 °C y 3,9 °C, respectivamente. Conforme a estos resultados se puede concluir que el primer sistema cuaternario tiene un mayor potencial para ser usado como material para el almacenamiento de energía en edificios y hogares.

INTRODUCCIÓN

El escenario energético mundial muestra que la energía consumida proviene en su mayor parte de fuentes no renovables, las cuales tiene una gran incidencia en la emisión de CO₂ y el calentamiento global. Este escenario también muestra que una buena parte del consumo de energía es usada para operar sistemas de acondicionamiento de aire y calefacción residencial 1, por esta razón diversos estudios y aplicaciones tecnológicas en edificios están dirigidos a suplir este tipo de sistemas mediante el empleo de energía solar y materiales con capacidad de almacenamiento de calor, dotándolos con una mayor inercia térmica. Esto permite disminuir el consumo de combustibles fósiles y la emisión de CO₂; además de promover el desarrollo de edificios más eficientes energéticamente.

El almacenamiento de energía térmica como calor latente es un buen método de almacenamiento cuando se dispone de una energía que es variable en el tiempo, tal como lo es la energía solar. Los materiales usados en este tipo de almacenamiento se denominan material de cambio de fase o bien mediante el acrónimo PCM (Phase Change Material). Estos materiales poseen valores altos de calor de fusión y por esta característica son capaces de almacenar o liberar grandes cantidades de energía en los procesos de fusión o solidificación 2.