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El aprovechamiento de la energía solar para aplicaciones domésticas e industriales se ha visto obstaculizado debido a su naturaleza intermitente, en este contexto, se han implementado diversos sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES) en los dispositivos de aprovechamiento de radiación solar, para mitigar este problema. Estos utilizan calor sensible y latente para almacenar calor en momentos de alta radiación y posteriormente liberarlo en instantes de poca radiación. En la presente investigación se evalúa, experimentalmente, el impacto de la implementación de materiales de cambio de fase en colectores solares de placa plana en las condiciones de temperatura y radiación solar del departamento de Córdoba en Colombia, para comparar la eficiencia térmica entre ellos en operación transitoria. También se utiliza modelación por medio de dinámica de fluidos computacional (CFD), evaluando la transferencia de calor y comparándolo con los resultados experimentales. En esta investigación se analizan los parámetros que afectan el rendimiento térmico del calentador de aire solar de placa plana, con y sin PCM. Estos parámetros incluyen la radiación solar, la diferencia de temperatura del aire a través del calentador y la eficiencia térmica instantánea. En esta investigación se encontró que el sistema de almacenamiento de energía térmica permite obtener una mayor eficiencia térmica, además en momentos donde hay poca radiación solar se obtuvo temperaturas constantes a través del colector, garantizando mejor operación y desempeño. RESUMEN LISTA DE SIMBOLOS INTRODUCCIÓN MATERIALES Y MÉTODOS RESULTADOS EXPERIMENTALES RESULTADOS NUMÉRICOS CONCLUSIÓN Pregrado Ingeniero(a) Mecánico(a) Artículo

Phase change materials (PCM) are latent thermal energy stores. By promoting energy use, either by reducing the consumption of existing electrical systems, or by maintaining the operation of facilities in situations of power failure, it has applicability in various sectors of the economy, including refrigeration. PCM is a technological alternative capable of attenuating temperature fluctuation, contributing to a longer shelf life of products. The objective of this investigation is the development of a NePCM additive with nanoparticles, which acts at low temperatures, 15 to -5°C, in cooling and freezing of products such as apples, grapes, peaches, plums, lettuce and beets, with values of higher thermal conductivity when compared to the base MMF. In this research, twelve phase change materials were developed, based on water and glycerol (19.71% by mass fraction) additive with two nanomaterials, the multi-walled carbon nanotube (MWCNT), high value of thermal conductivity, 4000 W/ mK, and graphene oxide nanoplatelets (GO), stabilizing function, six functionalized with chitosan and six with sulfuric and nitric acids. In each functionalization group, the nanoenhanced phase change material (NePCM-AG) presents a concentration of nanometric materials inserted in the MMF in the proportion of 0.03 g/l or 0.06 g/l, with three variations in the mass composition of the nanopowders , 100% MWCNT, 50% MWCNT and 50% GO, 75% MWCNT and 25% GO. The density, dynamic viscosity, stability, thermal conductivity and enthalpy of each NePCM-AG are measured and discussed. Among the results, NePCM-AG1 and NePCM-AG2 stand out as they indicated a global increase in the value of thermal conductivity, 1.16% and 0.47%, respectively; enthalpy decreases in NePCM -AG with the insertion of nanoparticles, the lowest measured value is recorded in NePCM-AG9, a reduction of 1.73%, in relation to the base phase change material. Nenhuma Materiais de mudança de fase (MMF) são armazenadores de energia térmica latente. Por promover um aproveitamento energético, quer por meio da diminuição no consumo dos sistemas elétricos existentes, quer pela manutenção da operação de instalações em situações de queda no fornecimento de energia, tem aplicabilidade em vários setores da economia, entre eles a refrigeração. O MMF é uma alternativa tecnológica capaz de atenuar a flutuação da temperatura, contribuindo para o maior tempo de conservação dos produtos. O objetivo desta investigação é o desenvolvimento de um NaMMF aditivado com nanopartículas, que atue a baixas temperaturas, 15 a -5°C, em resfriamento e congelamento de produtos como a maça, uva, pêssego, ameixa, alface e beterraba, com valores de condutividade térmica maiores, quando comparados ao MMF base. Nesta pesquisa foram desenvolvidos doze materiais de mudança de fase, a base de água e glicerol (19,71% fração mássica) aditivados com dois nanomateriais, o nanotubo de carbono de paredes múltiplas (NTCPM), valor elevado da condutividade térmica, 4000 W/mK, e nanoplaquetas de óxido de grafeno (OG), função estabilizadora, sendo seis funcionalizados com quitosana e seis com ácidos sulfúrico e nítrico. Em cada grupo de funcionalização o material de mudança de fase nanoaprimorado (NaMMF-AG) apresenta uma concentração de materiais nanométricos inseridos no MMF na proporção de 0,03 g/l ou 0,06g/l, com três variações na composição mássica dos nanopós, 100% de NTCPM, 50% de NTCPM e 50% de OG, 75% de NTCPM e 25% de OG. São mensuradas e discutidas a densidade, viscosidade dinâmica, estabilidade, condutividade térmica e entalpia de cada NaMMF-AG. Entre os resultados destacam-se o NaMMF-AG1 e o NaMMF-AG2 pois indicaram um incremento global no valor da condutividade térmica, 1,16%% e 0,47%, respectivamente; a entalpia decresce nos NaMMF-AG com a inserção de nanopartículas, o menor valor aferido é assinalado no NaMMF-AG9, redução de 1,73%, em relação ao material de mudança de fase base.

O presente trabalho consistiu no desenvolvimento de um modelo que através de uma analogia entre sistemas térmicos e elétricos pudesse representar o comportamento de um material de mudança de fase através de um circuito elétrico equivalente. Este modelo foi calibrado através de ensaios experimentais em que se aqueceu e arrefeceu água destilada e um material de mudança de fase eutéctico, passando em torno dos respetivos pontos de fusão. Mediu-se a temperatura do ar envolvente e do material enquanto ocorriam estes processos. Usando a temperatura exterior como input em simulações usando o modelo proposto, chegou-se a uma boa aproximação entre a temperatura do material medida experimentalmente e a simulada. Posteriormente, o modelo proposto foi usado para simular um equipamento de refrigeração, possibilitando o estudo do funcionamento deste equipamento com a adição de materiais de mudança de fase, The present work consisted in the development of a model based in an analogy between thermal and electrical systems that could represent the behaviour of a phase change material using an equivalent electric circuit. This model was calibrated by performing experiments in which distilled water and an eutectic phase change material were warmed and cooled passing through their melting point. The temperatures of the material and the surrounding air were measured during these processes. Giving the air temperature as an input to simulations using the model, it was possible to reach a good approximation between the experimentally measured and the simulated temperatures for the material. Following that, the suggested model was used to simulate a refrigeration equipment, allowing the study of the functioning of that equipment when phase change materials are added to it. Mestrado em Engenharia Mecânica

espanolEn los ecosistemas forestales, el balance de energia, el ciclo del agua y el ciclo del carbono se vinculan a traves del proceso de evapotranspiracion. La evapotranspiracion es altamente variable en espacio y tiempo, y esta controlada por numerosos factores biofisicos. El objetivo de este estudio fue analizar la variabilidad estacional de la evapotranspiracion e identificar los principales factores que influyen en dicho proceso. El metodo de eddy covariance se utilizo para medir los flujos de calor sensible y calor latente (equivalente a evapotranspiracion) en un bosque bajo manejo forestal, ubicado en la region forestal de Zacualtipan, Hidalgo. Simultaneamente se midio la radiacion neta, el flujo de calor del suelo, el contenido de agua en el suelo y otros parametros meteorologicos. A lo largo del periodo analizado, la proporcion de la radiacion neta con los flujos de calor latente y calor sensible fue similar la mayor parte del tiempo. La evapotranspiracion total anual observada fue de 980 mm. Esta fue menor en el periodo de “nortes" y no se encontraron diferencias significativas entre el periodo de lluvias y el de secas. La temperatura, humedad del suelo, radiacion neta y deficit de presion de vapor explicaron la mayor parte de la variabilidad de la evapotranspiracion. Se recomienda realizar estudios posteriores que involucren el analisis de la productividad del ecosistema y eficiencia en el uso del agua, para comprender mejor los procesos del ecosistema e identificar practicas apropiadas para el manejo forestal sostenible. EnglishIn forest ecosystems the energy balance, the water cycle and the carbon cycle are linked through the evapotranspiration process. Evapotranspiration is highly variable in space and time since it is controlled by numerous biophysical factors. The objective of this study was to analyze the seasonal variability of evapotranspiration and identify the main factors that influence this process. The eddy covariance technique was used to measure fluxes of sensible heat and latent heat (equivalent to evapotranspiration) in a temperate forest under forest management, located in the region of Zacualtipan, Hidalgo, Mexico. Simultaneously, net radiation, soil heat flux, soil moisture content and other meteorological parameters were measured. During the analyzed period, the proportion of the net radiation with the latent heat and sensible heat fluxes was similar most of the time. The total annual evapotranspiration observed was 980 mm. It was lower in the “cold front” season and no differences were found between the rainy season and the dry season. Temperature, soil moisture, net radiation and vapor pressure deficit explained most of the variability of evapotranspiration. Further studies are necessary to involve the analysis of ecosystem productivity and water use efficiency, to better understand ecosystem processes and identify appropriate sustainable forest management practices.

Una vez que Uruguay completó sus obras en las represas hidroeléctricas, se contaba con un excedente de generación. A medida que el país se desarrollaba el consumo aumentaba y con ello disminuía el excedente de generación. A mediados de la década del 80 en Facultad de Ingeniería se comenzaban los estudios de energía eólica. Más adelante a finales de los años noventa, Uruguay se prestaba a solventar su desarrollo energético proyectándolo con el gasoducto con gas desde Argentina. Producto de decisiones coyunturales políticas del vecino país, no se abasteció de gas, haciendo que las proyecciones de crecimiento mediante este energético se vieran coartadas. A su vez en el mercado mundial los generadores eólicos comenzaban a tener costos competitivos. Con la sucesión de hechos anteriores sumado a la apertura del Mercado con la ley de Marco Regulatorio del Sector Eléctrico de 1997 y sus Decretos Reglamentarios de 2002 y seguido por la utilización de la estructura legal anterior en los subsiguientes años es que hoy Uruguay cuenta con generación eólica y fotovoltaica en su sistema eléctrico. De tal magnitud que hoy las ERNC son el 30% de generación diaria promedio anual aproximadamente. En Uruguay hay un mercado eléctrico que está regido por el Reglamento del Mercado Mayorista de Energía Eléctrica (RMMEE). El mismo no contempla la potencia firme de fuentes de energía renovable no convencional (ERNC), sí la de fuentes de generación térmicas y de hidroeléctricas con embalse. La potencia firme en un sistema eléctrico nos ayuda a determinar si se necesita y cuanta, potencia para satisfacer el sistema con una confiabilidad determinada. Por tanto de no contar con la medida correcta de potencia firme del sistema, se puede tender a dimensionarlo de forma ineficiente, ya sea por excesos de inversiones o por falta de potencia. Las ERNC son fuentes de generación variables presentando dificultades para gestionar la programación de su despacho y predicción semanal. Por contraposición los generadores térmicos se suele decir que son gestionables y no aleatorios, así como las hidroeléctricas con embalse. En ambos casos cuentan con sistemas de almacenamientos intrínsecos o con una cadena logística de abastecimiento con baja probabilidad de falla, en cuanto al petróleo. En el caso de la hidráulica sin su embalse, es decir sin su almacenamiento no es considerado un generador capaz de entregar potencia firme. En el caso de la térmica, parece razonable pensar pues que sin almacenamiento de combustible tampoco tendría potencia firme. Es decir, gracias a la capacidad de almacenar energía tanto la térmica como la hidroeléctrica brindan al sistema eléctrico mayor flexibilidad desvinculando temporalmente la demanda de la oferta. Entonces se puede afirmar que el RMMEE dota a un generador con potencia firme si este tiene capacidad de almacenamiento de su energía o energético, mas no contempla de forma exprofesa el almacenamiento como una entidad, actor o tecnología en el mismo. El hecho de dotar con almacenamiento a las ERNC o que estas utilicen de alguna forma las ya existentes en el sistema eléctrico, no es simplemente una cuestión de voluntad estatal. Hay ciertos escollos económicos financieros que este debe sortear para probar su viabilidad en el mercado y hacer que sea aceptado y utilizado. Por tanto, en el presente trabajo se tiene por objetivo determinar el valor de capacidad para la generación de fuentes variables en el mercado eléctrico uruguayo y los impactos de la incorporación de almacenamiento Es así que en el capítulo 1 se presentan las características principales de un mercado, para luego ahondar en las particularidades del mercado eléctrico. A su vez, se muestra como aparecen nuevos mecanismos económicos para el correcto incentivo de los actores de forma de lograr un suministro eléctrico estable a corto y largo plazo, con la incorporación del pago por capacidad. En el capítulo 2 se ahonda en las características principales del Sistema Eléctrico Nacional, como surge, su evolución y su estado actual así como sus perspectivas de crecimiento. Haciendo hincapié en el marco regulatorio y la ausencia de reglamentación sobre los sistemas de almacenamiento. Por otro lado en el capítulo 3 se introducen los sistemas de almacenamiento. Clasificándolos por sus principios de funcionamiento, mostrando sus ventajas y desventajas, sus usos principales así como instalaciones actuales y lo que se espera de ellos en el futuro. Como continuación del capítulo anterior, el capítulo 4 profundiza en los usos y aplicaciones que permiten los sistemas de almacenamiento. Ya sea para el control de frecuencia y tensión así como los distintos tipos de servicios que estos pueden ofrecer para la transmisión y distribución así como para la generación de ERNC o para los consumidores o los beneficios que acarrea en el mercado eléctrico. Por último a modo de ejemplificación se realizan cálculos prácticos para cinco situaciones donde el almacenamiento puede ser útil. En el capítulo 5 se introducen dos conceptos de interés. La potencia firme y el crédito de capacidad. Presentando distintas definiciones y formas de calculo de potencia firme y probabilidad de perdida de carga, así como parámetros usados para valorar como impactan los generadores en la red eléctrica. A su vez, uno de estos métodos serán utilizados para el cálculo del valor de crédito de capacidad de las ERNC. De modo de continuar el capítulo 5, el capítulo 6 ahonda en el cálculo del crédito de capacidad de ERNC mediante la metodología de ELCC implementada en un pieza de software desarrollada en lenguaje R. En el mismo se explican las funciones programadas y sus resultados. Los cálculos son realizados para generación eólica y solar, y se realiza un análisis de sensibilidad el ELCC con respecto a sus variables sobre la pieza de código. Ya por último en el capítulo 7 se presentan las conclusiones finales.

[ES] La tesis trata del análisis del comportamiento térmico de los materiales de cambio de fase encapsulados (PCM) para el sistema de almacenamiento de energía térmica latente (LTESS). Más en detalle, tres parafinas comerciales de cambio de fase (RT 35 HC, RT 42 y RT 50), con un rango diferente de temperatura de fusión (de 35°C a 50°C), son monitorizadas durante las fases de carga y descarga en un almacenamiento térmico lleno de agua destilada. Las PCM están encapsuladas en cajas de aluminio con y sin la presencia de espumas de aluminio y cobre metálico. Se utiliza una plataforma de ensayo experimental en la que se llena un baño termostático con un volumen total de 22,8 litros de agua y PCM encapsulado. El volumen del PCM es alrededor del 20% del volumen total del baño termostático. El baño termostático está equipado con una resistencia eléctrica por medio de la cual todo el volumen se calienta hasta un valor de temperatura fijado (i.e. 50°C); de esta manera el almacenamiento se carga de energía térmica. La temperatura del agua y del PCM se controla mediante una serie de termopares. Cuando el agua y el PCM alcanzan el punto de ajuste, la resistencia eléctrica se apaga y la fase de carga se detiene. El baño extrae un caudal volumétrico constante de agua gracias a una bomba. El agua caliente entra en un fancoil utilizado para transferir al aire ambiente el calor del agua. Con el fin de estabilizar la temperatura de retorno al baño termostático utilizado como almacenamiento, y se utiliza baño frío adicional. Los resultados experimentales destacan el efecto de la espuma metálica en la transferencia de calor dentro de la parafina, al reducir el tiempo de fusión y acelerar la transferencia de calor entre PCM y agua. El valor del coeficiente global de transferencia de calor entre el PCM encapsulado y el agua se obtiene mediante los datos experimentales. Al final es evidente el beneficio en el uso de PCM dentro de espumas metálicas en términos de tiempo de descarga del sistema. De hecho, con espumas el tiempo de lavado es de aproximadamente 1 hora, mientras que con PCM puro es de aproximadamente 6 horas. Además, el coefficent de transferencia de calor, de PCM dentro de espumas metálicas, es mayor que el caso con PCM puro. A partir de los resultados experimentales no hay diferencia significativa entre las espumas de cobre o aluminio en términos de coeficiente de transmisión de calor y tiempo de descamación., [EN] The thesis deals with the analysis of thermal behavior of encapsulated phase change materials (PCM) for latent thermal energy storage system (LTESS). More in detail, three commercial phase change paraffins (RT 35 HC, RT 42 and RT 50), having a different range of melting temperature (from 35°C to 50°C), are monitored during the charging as well as discharging phases in a thermal storage filled with distilled water. PCMs are encapsulated in aluminum boxes with and without the presence of aluminum and copper metal foams. An experimental test rig is used in which a thermostatic bath with a total volume of 22.8 liters is filled with water and encapsulated PCM. The volume of the PCM is around 20% of the total volume of the thermostatic bath. The thermostatic bath is equipped with an electrical resistance by means of which the whole volume is heat up to a fixed setpoint temperature value (i.e. 50°C); in this way the storage is charged of thermal energy. The temperature of water and PCM is monitored by means of a series of thermocouples. When both water and PCM reach the setpoint, the electrical resistance is switched off and the charging phase is stopped. A constant volumetric flow rate of water is extracted by the bath thanks to a pump. The hot water enters in a fancoil used to transfer to the ambient air the heat of the water. In order to stabilize the return temperature to the thermostatic bath used as storage, and additional cold bath is used. The experimental results highlight the effect of the metal foam on the heat transfer within the paraffin, by reducing the melting time and accelerating the heat transfer between PCM and water. The value of the overall heat transfer coefficient between the encapsulated PCM and water is obtained by the experimental data. In the end is evident the benefit in using PCM within metal foams in terms of discharging time of the system. Indeed with foams the disharging time is about 1 hour, meanwhile with pure PCM is about 6 hour. Furthermore the heat transfert coefficent, of PCM within metal foams, is greater than the case with pure PCM. ( aggiungree i valori medi dei risutlati ottenuti) From the experimental results there is no significant difference between the copper or aluminum foams in tearms of heat transfer coefficent and disharging time.

A landmark review of concrete as thermal energy storage material is presented through a bibliometric analysis approach. This study shows influential literature and the current relevant research directions. Geographical source and the identification of the significant publications enable determining the leading authors and research groups of the topic. The methodology is based on an accurately defined query, composed of remarkable keywords for the study. Two queries are set out, the first one from a holistic point of view of the topic, while the second one has a special consideration on concrete as TES under high-temperature conditions. Most part of the literature research pays attention to concrete applications in buildings, while other applications such as solar energy are in the rear face. Throughout the years, great interest in latent heat storage technology is observed using phase change material (PCM), implementing them in concrete mixtures or in other formats integrated into a building component. Despite the fact that the area of research is currently in prominent development, some literature gaps and new research directions are identified. Concepts such as climate change mitigation, concrete components, maintenance, are possible in-progress initiatives which need to be further studied. This work was partially funded by the Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España (RTI2018–093849-B-C31 - MCIU/AEI/FEDER, UE) and by the Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades - Agencia Estatal de Investigación (AEI) (RED2018–102431-T). The authors at the University of Lleida would like to thank the Catalan Government for the quality accreditation given to their research group (2017 SGR 1537). GREiA is certified agent TECNIO in the category of technology developers from the Government of Catalonia. This work is partially supported by ICREA under the ICREA Academia program. A.L. Pisello thanks the Italian project SOS-CITTA’ supported by Fondazione Cassa di Risparmio di Perugia under grant agreement No. 2018.0499.026.

El fenómeno físico del cambio de fase líquido-sólido que ocurre en los materiales de cambio de fase (MCF) se estudia con mucho interés para el área del almacenamiento de energía térmica por calor latente. Los estudios tanto numéricos como experimentales buscan hacer más eficientes los sistemas de almacenamiento de energía térmica (SAET) mediante la eficiencia del uso de los MCF así como de la disminución de las pérdidas o fugas de energía del sistema. Esta tesis muestra una comparativa entre dos modelos isobáricos teóricos, de los cuales sólo uno considera la masa total constante, y los datos obtenidos experimentalmente. Ambos modelos buscan obtener el perfil de temperaturas y el movimiento de la interfase en estado transiente, utilizando el método de diferencia finita con esquema implícito y condiciones de frontera de Dirichlet. Se basan en modelos teóricos en coordenadas cartesianas, los cuales se extendieron a coordenadas cilíndricas para adecuarlos al SAET que se construyó. Los resultados obtenidos se compararon y analizaron, mostrando conclusiones que apoyan la hipótesis planteada y que abren un panorama a investigaciones futuras donde se puedan considerar otras propiedades termofísicas que afectan directa o indirectamente al sistema. Maestro en Ciencias de la Ingeniería

RESUMEN: La costa norte española es una región que se caracteriza por su alta dependencia climática del océano. La temperatura superficial del mar (SST) ha sido identificada en diversas regiones del mundo como el mecanismo forzador de las condiciones atmosféricas, teniendo un papel muy relevante en la precipitación asociada a ciclones tropicales. En este estudio, el objetivo principal se basa en investigar la influencia de la SST en la precipitación durante eventos extremos (>50mm/diarios). Para ello, se analizarán las relaciones y dependencias entre distintas variables meteo-oceanográficas, teniendo en cuenta el papel de la Oscilación del Atlántico Norte (NAO) en la circulación atmosférica a gran escala. Algunas relaciones significativas entre la precipitación, SST, salinidad, velocidad del viento, temperatura atmosférica e índice NAO han sido establecidas anualmente. Sin embargo, estas relaciones no siguen el mismo patrón en todo el tramo de costa. El principal motivo a estas diferencias lo encontramos en la orografía local, que actúa como protección frente a las borrascas de un amplio rango de direcciones. Por otro lado, las relaciones encontradas durante los eventos de precipitación extrema han presentado un comportamiento muy similar a las relaciones anuales, sin indicios significativos que nos hagan pensar que existe un mecanismo de retroalimentación que influya en la intensidad de precipitación durante estos episodios. El estudio ofrece una visión global de los mecanismos implicados en la generación de precipitaciones sobre la costa cantábrica y la variabilidad de la intensidad de estas precipitaciones según variables meteo-oceanográficas y el índice NAO. Así como la búsqueda del efecto de liberación de calor latente en el Golfo de Vizcaya, hasta ahora poco estudiado en esta región. ABSTRACT: The north coast of Spain is a region characterized by its high climatic dependence on the ocean. Sea surface temperature (SST) has been identified in various regions of the world as the forcing mechanism of atmospheric conditions, playing a very relevant role in precipitation associated with tropical cyclones. In this study, the main objective is to investigate the influence of SST on precipitation during extreme events (>50mm/day). To do this, the relationships and dependencies between different meteo-oceanographic variables will be analysed, considering the role of the North Atlantic Oscillation (NAO) in large-scale atmospheric circulation. Some significant relationships between precipitation, SST, salinity, wind speed, atmospheric temperature, and NAO index have been established annually. However, these relationships do not follow the same pattern throughout the coastline. The main reason for these differences is found in the local orography, which acts as a protection against storms from a wide range of directions. On the other hand, the relationships found during extreme precipitation events have presented a very similar behaviour to the annual relationships, without significant indications that make us think that there is a feedback mechanism that influences the intensity of precipitation during these episodes. The study offers a global vision of the mechanisms involved in the generation of precipitation along the Cantabrian coast and the variability of the intensity of these precipitations according to meteo-oceanographic variables and the NAO index. As well as the search for the latent heat release effect in the Bay of Biscay, little studied in this region so far. Máster en Gestión integrada de Sistemas hídricos

En las industrias farmacéuticas es de vital importancia mantener condiciones de humedad y temperatura establecidas por las normas. Actualmente la empresa cuenta con un sistema de refrigeración por manejadoras que ocupa demasiado espacio, tiene un consumo alto de energía y trabaja a tope. Nuestro proyecto consiste en diseñar el sistema de deshumidificación de aire para esta empresa farmacéutica dedicada a la fabricación de cápsulas y encapsulado de medicamentos. Buscando garantizar la mejora de dos aspectos importantes, como lo son el espacio ocupado y la eficiencia energética mediante la reducción del consumo y uso de fuentes de energías renovables. El diseño consta de una rueda desecante regenerada en principio por aire caliente de extracción de los recintos que fue calentado usando los gases de escape de uno de los motores generadores de esta empresa, lo que elimina gastos en energía por resistencia eléctrica que utiliza la empresa actualmente. El diseño también cuenta con etapas de filtros que garantizan el porcentaje de material particulado igualmente establecido por normas. Con este diseño se busca beneficiar así a la empresa en temas de costos energéticos y optimización de espacios para posteriores ampliaciones y sin olvidar el propósito fundamental que es mantener las condiciones de humedad y temperatura que impone la norma. Todo esto se logró garantizando un costo menor a el sistema convencional de refrigeración en relación costo/beneficio, ya que el proyecto llega a el punto de equilibrio en 3 años. In the pharmaceutical industries, it is vital to maintain humidity and temperature conditions established by the standards. Currently, the company has a cooling system for handlers that occupies too much space, has a high energy consumption and works hard. Our project consists in designing the air dehumidification system for this pharmaceutical company dedicated to the manufacture of capsules and encapsulated medicines. Seeking to guarantee the improvement of two important aspects, such as the occupied space and energy efficiency by reducing the consumption and use of renewable energy sources. The design consists of a desiccant wheel regenerated in principle by hot air extraction of the enclosures that was heated using the exhaust gases of one of the generator engines of this company, which eliminates energy costs due to electrical resistance that the company currently uses. The design also has filter stages that guarantee the percentage of particulate material also established by standards. This design seeks to benefit the company in terms of energy costs and optimization of spaces for further expansion and without forgetting the fundamental purpose of maintaining the humidity and temperature conditions imposed by the standard. All this was achieved by guaranteeing a lower cost to the conventional refrigeration system in cost/benefit since the project reaches its equilibrium point in 3 years.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia O objetivo principal deste trabalho é avaliar, por via experimental, a transferência de calor com mudança de fase em regime transiente numa placa de gesso comercial que contém na sua matriz um material de mudança de fase (PCM) microencapsulado (Micronal® DS 5001 X) – placa Alba®balance 25 fornecida pela Placo® – Saint-Gobain. Para tal, foi utilizada uma instalação laboratorial existente, no Departamento de Engenharia Mecânica (DEM) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC). Os PCMs (do inglês phase change materials) são materiais que fundem/solidificam a uma temperatura aproximadamente constante, armazenando/restituindo grandes quantidades de calor devido ao calor latente envolvido nos processos de mudança de fase. Deste modo, os PCMs podem ser usados tanto no armazenamento de energia térmica como na termorregulação de diferentes sistemas. Na literatura, são descritas várias formas para incorporar os PCMs em soluções construtivas, nomeadamente através do macro- e do microencapsulamento. No caso de um PCM microencapsulado, o material é confinado em microcápsulas poliméricas de forma a evitar a perda de material líquido. O material microencapsulado pode depois ser misturado, ou impregnado, noutros materiais de construção, como por exemplo em placas de gesso. Foram realizados ensaios de fusão (carga) e de solidificação (descarga) em duas placas de gesso com dimensões 300 mm × 300 mm × 25 mm: na placa Alba®balance 25 (temperatura de mudança de fase do PCM aproximadamente 25 ºC), e numa placa de gesso laminado cartonado com reação ao fogo melhorada GYPFOR FIRE. Pretendeu-se assim, comparar o comportamento térmico das duas soluções construtivas (com e sem PCMs) sujeitas às mesmas condições de ensaio. No ensaio de carga foi imposto um fluxo de calor horizontal numa das faces do provete por meio de uma resistência elétrica. No ensaio de descarga, foi encostada à outra superfície vertical do provete uma placa fria arrefecida por um circuito de água alimentado por um banho termostatizado. Os provetes foram posicionados verticalmente para simular soluções construtivas a serem integradas em elementos da envolvente vertical de edifícios (fluxo de calor horizontal). Relativamente aos ensaios de carga da placa de gesso com o PCM, verificou-se um comportamento típico de um PCM (considerando a condução como o processo de transferência de calor dominante), ou seja, foi possível identificar os três padrões na curva de evolução da temperatura nos pontos de monitorização correspondentes às fases sólida e líquida, e ao "patamar" de mudança de fase sólido–líquido. No entanto, como a solução comercial ensaiada é constituída por uma matriz de gesso com uma pequena percentagem de PCM incorporada, o efeito da mudança de fase nos resultados obtidos apresenta uma expressão relativamente ténue. Na placa de gesso GYPFOR FIRE os resultados obtidos correspondem ao típico aquecimento de um material sólido. Relativamente aos ensaios de descarga das duas placas de gesso testadas, a transferência de calor ocorre também por condução. Na placa de gesso com PCM é possível identificar o "patamar " mudança de fase líquido–sólido, apesar deste ser pouco significativo.Verificou-se também que o aumento da potência fornecida durante a carga, bem como o aumento da temperatura inicial da placa quente provocam uma diminuição no tempo de fusão do PCM presente na amostra. Quanto aos ensaios de descarga foi possível verificar que quanto maiores forem a temperatura inicial da amostra e a temperatura inicial da placa fria, maior o tempo necessário para a solidificação do material. Os resultados obtidos neste trabalho comprovam o potencial termorregulador da placa de gesso com o PCM, mesmo que este seja reduzido.(Esta dissertação foi desenvolvida no âmbito do projeto "PCMs4Buildings" - Sistemas com cavidades retangulares com materiais de mudança de fase para o aproveitamento de energia solar térmica em edifícios, ref. POCI-01-0145-FEDER-016750 | PTDC/EMS-ENE/6079/2014, cofinanciado por Fundos FEDER através do Programa Operacional Competitividade e Internacionalização - COMPETE 2020 e por Fundos Nacionais através da FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia.) This dissertation aims to experimentally analyse the heat transfer with transient phase change of a plasterboard (Alba®balance 25 supplied by Placo® – Saint-Gobain) which contains a microencapsulated phase change material (PCM) (Micronal® DS 5001 X). In order to do this study, a previously installed experimental setup was adapted in the Department of Mechanical Engineering of the Faculty of Sciences and Technology of the University of Coimbra.PCM's are materials that melt/solidify at an approximately constant temperature, storing/restoring large amounts of heat due to the latent heat involved in the phase change processes. Thus, PCM’s can be used for the storage of thermal energy as well as for the thermoregulations of different systems. There are several ways described in literature to incorporate the PCM’s into constructive solutions, namely macro- and microencapsulation. In the latter, the material is confined to polymeric microcapsules in order to avoid the loss of liquid material. The microencapsulated material can then be mixed or impregnated in other construction materials, such as plasterboard.Fusion and solidification tests (charging and discharging, respectively) were performed in two plasterboards with 300 mm × 300 mm × 25 mm: one of which was the Alba®balance 25 plasterboard (temperature of phase change transition at approximately 25ºC) while the other one was a regular plasterboard with enhanced fire resistance GYPFOR FIRE.The intent was to compare the thermal behaviour of the two constructive solutions (with and without PCM's) when subjected to the same test conditions. In the fusion test, the sample was leaned against a hot plate and subjected to a horizontal heat flux in one of its faces, supplied by a heat resistor. In the solidification tests, a plate cooled by water supplied by a thermostated bath was leaned against the sample.The samples were positioned vertically to emulate the constructive solutions to be integrated in the vertical envelope of buildings. Regarding the charging tests with the PCM plasterboard, the typical behaviour of PCM's was observed, (considering heat conduction as the main method of heat transfer), that is to say, it was possible to identify the standard behaviour of the heating curve regarding the three intervals: solid, the phase change from solid to liquid, and liquid. However, since the commercial solution tested is constituted by a gypsum matrix with a low percentage of PCM, the heating curve is more subtle in the phase change, relatively to the theoretical heating curve of PCM's. As for the GYPFOR FIRE plasterboard, the results corresponded to the typical heating of a solid. Regarding the discharging tests of the two plasterboards, the heat transfer was performed by heat conduction as well. Despite being subtle, it was still possible to observe the phase change plateau in the heating curve, regarding the PCM plasterboard.It was also determined that the increase in electrical power during the charging test, as well as higher starting temperatures of the hot plate resulted in a decrease of the time required to melt all the PCM present in the sample. Regarding the discharge tests, it was possible to verify that with higher starting temperatures, and starting temperature of the cooling plate, more time was needed to solidify the PCM. The results of this dissertation verify the thermoregulatory capacity of the PCM plasterboard, despite showing modest results.

Trabajo de Investigación La presente investigacion abarca una de las consecuencias mas criticas por el cambio climatico, las excesivas variaciones de temperatura, esto ha causado que las edificaciones sean ineficientes en cuanto al confort termico de estas, los paises del primer mundo han desarrollado un material capaz de mitigar este fenomeno, mejorando el confort termico de las edificaciones. Esta investigación tiene como objeto determinar la viabilidad de implementar PCM OM-18P “material de cambio de fase” como aditivo en el concreto, analizando la resistencia a compresión de probetas de concreto de 3000 PSI modificadas al 5%, 10% y 15% de la cantidad de agua por cada espécimen elaborado de 100x200 mm Pregrado Ingeniero Civil RESUMEN GLOSARIO INTRODUCCIÓN 1. GENERALIDADES 2. ANTECEDENTES 3. MARCO DE REFERENCIA 4. METODOLOGIA 5. RESULTADOS 6. ANALISIS DE RESULTADOS 7. CONCLUSIONES 8. RECOMENDACIONES 9. TRABAJOS A FUTURO BIBLIOGRAFÍA

Thermodynamic properties provide information on energy demand and kinetic parameters in water sorption processes in agricultural products. Such information is essential to analyze and scale drying and storage equipment. The objective of this study was to determine the thermodynamic properties involved in the water desorption process in Buchenavia capitata (Vahl) Eichler seeds with moisture contents ranging from 13.31 to 7.21% dry basis (d.b.), obtained by the indirect static method, at temperatures of 10, 20, 30 and 40 °C. The latent heat of vaporization, differential entropy and Gibbs free energy increase with the reduction of the moisture content of the seeds. The enthalpy-entropy compensation theory is valid for the desorption process, which is controlled by the enthalpy. The desorption of water in the seeds is not a spontaneous process. RESUMO As propriedades termodinâmicas fornecem informações sobre a exigência energética e parâmetros cinéticos nos processos de sorção da água em produtos agrícolas. Tais informações são essenciais para analisar e dimensionar equipamentos para secagem e armazenamento. Assim, objetivou-se, neste trabalho, determinar e analisar as propriedades termodinâmicas envolvidas no processo de dessorção da água de sementes de Buchenavia capitata (Vahl) Eichler com teor de água na faixa de 13,31 a 7,21% base seca (b.s.), sendo estes obtidos pelo método estático indireto, nas temperaturas de 10, 20, 30 e 40 °C. O calor latente de vaporização, a entropia diferencial e a energia livre de Gibbs aumentam com a redução do teor de água das sementes. A teoria da compensação entalpia-entropia é válida para o processo de dessorção, sendo este controlado pela entalpia. A dessorção da água nas sementes é um processo não espontâneo.

Losses of agroindustry are generally wet products that must be dried to posterior use and storage. In order to optimize drying processes, the study of isotherms and thermodynamic properties become essential to understand the water sorption mechanisms of agricultural products. Thus, the objective in this study was to determine and evaluate the thermodynamic properties for different equilibrium moisture contents in sunn hemp (Crotalaria spectabilis Roth) seeds, using the direct static method to obtain the experimental data. The Chung-Pfost model was used to determine the thermodynamic properties of sunn hemp seeds. In according to results, thermodynamic properties were influenced by moisture content. The water vaporization latent heat increased with the decrease in equilibrium moisture content. The sunn hemp desorption process was controlled by entropy. Gibbs free energy is negative indicating that the desorption process of sunn hemp seeds was spontaneous. Resumo: As perdas da agroindústria são geralmente de produtos úmidos que devem ser secos para posterior uso e armazenamento. Para otimizar os processos de secagem, o estudo das isotermas e propriedades termodinâmicas torna-se essencial para entender os mecanismos de sorção de água dos produtos agrícolas. Assim, o objetivo neste estudo foi determinar e avaliar as propriedades termodinâmicas para diferentes teores de água de equilíbrio em sementes de crotalária (Crotalaria spectabilis Roth), usando o método estático direto para obter os dados experimentais. O modelo de Chung-Pfost foi usado para determinar as propriedades termodinâmicas de sementes de crotalária. De acordo com os resultados, as propriedades termodinâmicas são influenciadas pelo teor de água. O calor latente da vaporização de água aumentou com a diminuição do teor de umidade de equilíbrio. O processo de dessorção das sementes de crotalária foi controlado pela entropia. A energia livre de Gibbs foi negativa, indicando que o processo de dessorção de sementes de crotalária foi espontâneo.

Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales

Resumo Este estudo apresenta uma metodologia simplificada e ajustada a partir de algoritmos existentes a dados de sensores orbitais disponíveis para a região Nordeste do Brasil (NEB) com o intuito de operacionalizar a determinação espacial da evapotranspiração (ET) apenas com dados de sensoriamento remoto, utilizando dados MODIS/Terra do período de 2002 a 2011. Os resultados obtidos para diversos alvos espalhados pelo NEB foram comparados a dados CLM (Common Land Model) e MOD16. Obteve-se erro médio percentual (EMP) e erro médio absoluto (EMA) da ordem de 23,6% e 181 mm.ano−1, respectivamente, nos valores de ET quando comparados a dados CLM. Avaliou-se a ET obtida pelo algoritmo proposto, com dados de ET do produto MOD16, o que resultou em valores de EMP e EMA de 38,6% e 288 mm.ano−1, respectivamente. Os dados médios anuais da ET variaram de 482 a 1105 mm.ano−1 relativos a áreas de Caatinga e floresta tropical pluvial, respectivamente. Os resultados apresentaram-se condizentes com a literatura e evidenciaram que a metodologia proposta possibilita operacionalizar o cômputo da ET em toda a região Nordeste, não obstante a grande heterogeneidade topográfica e climática da região. Abstract This study presents a simplified methodology and adjusted from existing algorithms of orbital sensor data available for the Northeast region of Brazil (NEB) in order to operationalize the spatial determination of evapotranspiration (ET) only with remote sensing data, using Terra/MODIS data from 2002 to 2011. The results for various targets around the NEB were compared with CLM (Common Land Model) and MOD16 data. Was obtained average percentage error (MPE) and mean absolute error (MAE) of 23,6% and 181 mm.year−1, respectively, when compared to CLM data. It was evaluated the ET obtained by the proposed algorithm with MOD16 ET data, resulting in EMP and EMA of 38,6% and 288 mm.year−1, respectively. The average annual data from ET ranged 482-1105 mm.year−1 relating to areas of Caatinga and tropical rainforest, respectively. The results presented are consistent with the literature and showed that the proposed methodology enables operationalize the computation of ET throughout the Northeast, despite the large topographic heterogeneity and climate of the region.

Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, O consumo e a produção de energia estão associados a impactes ambientais muito elevados. O sector dos edifícios é um dos que mais contribui para estes impactes. Isto deve-se em parte à existência de padrões de conforto, cada vez mais exigentes e a um elevado ritmo de crescimento da população. O consumo de energia nos edifícios residenciais está maioritariamente associado ao aquecimento e arrefecimento do ambiente interior. Uma solução para reduzir estes consumos é a implementação de tecnologias e materiais de mudança de fase para o armazenamento de energia térmica de forma a obter um maior rendimento económico e conforto térmico. O número de estudos sobre esta temática tem aumentando ao longo dos anos, o que demonstra as expectativas benéficas deste tipo de tecnologias. Esta dissertação tem por objetivo o estudo dos materiais de mudança de fase e análise da sua viabilidade económica quando aplicados no Norte de Portugal. Para isso, foram analisados oito PCMs com diferentes temperaturas de fusão num edifício de geometria simples com soluções construtivas de uma habitação unifamiliar em diferentes zonas do Norte de Portugal (Bragança, Montalegre, Porto e Vila Real). Durante o desenvolvimento do trabalho foram utilizadas ferramentas de simulação dinâmica, o DesignBuilder e o EnergyPlus, de modo a estudar o edifício em questão. Numa primeira fase identificou-se o tipo e a quantidade de PCMs para as quatro zonas de estudo. De seguida estudaram-se as soluções construtivas ou o suporte que melhor se comporta com os materiais de mudança de fase. Numa última fase estudaram-se, para as quatro cidades, os PCMs que obtiveram melhor desempenho térmico na primeira fase com a melhor solução construtiva, no edifício em questão. Para a solução otimizada do Porto foi efetuada uma análise económica e uma análise de conforto térmico para os utilizadores do edifício. O estudo constata a relevância da incorporação dos PCMs na envolvente do edifício obtendo reduções nas necessidades energéticas e vantagens do ponto de vista do conforto térmico. Contudo numa análise custo/beneficio conclui-se que o custo da aquisição deste material não pode ser recuperado tão facilmente. Em suma, os PCMs implementados no edifício analisado apresentam grandes benefícios em termos energéticos e conforto., The consumption and production of energy are associated with high environmental impacts. The sector of buildings is a major contributor to this impact. This happens mostly due to the existence of nowadays comfort patterns, that are more and more demanding and to an excessive growth rate of the population. The consumption of energy in the residential buildings is mostly associated to the heating and the cooling of the indoor environment. One solution to reduce this consumption is the implementation of phase-change materials and technologies for thermal energy storage in order to obtain a larger economic efficiency and thermal comfort. The number of studies about this thematic have increased for the past years. These studies have demonstrated the benefits of this type of technologies. This dissertation aims to study phase-change materials (PCM). Additionally it is intended to perform an economic viability analysis when applying PCMs in a building located in the North of Portugal. To do so, eight PCMs with different temperatures of fusion were analysed in a building of simple geometry. The case study was analysed in different zones of the North of Portugal (Bragança, Montalegre, Porto and Vila Real). During the development of the work dynamic software tools were used, namely, Design Builder and EnergyPlus. In a first phase the type and the quantity of PCMs for the four zones of study were analysed. Then, the constructive solution and support element with the best behavior in the presence of PCMs were analysed. In the last phase, the PCMs with the best thermal performance and the best constructive solution were analysed together in the case study. The economic analysis was performed for the optimized solution for the location of Porto. In addition a thermal comfort analysis was also conducted for this scenario. In the study the relevance of the incorporation of the PCMs in the envelope of the building is verified. This solution allows to obtain reductions in the energy needs and it also brings advantages in the thermal comfort point of view. However, the economic viability analysis shown that the investment cost of this material is not easily recovered. In summary, the PCMs implemented in the analysed building presents high benefits in terms of energy and comfort.

Resumo Materiais de mudança de fase - Phase Change Materials (PCMs) apresentam uma capacidade de armazenamento térmico substancialmente maior que os materiais convencionais. PCMs aplicados na envoltória de edificações contribuem para o aumento da inércia térmica de ambientes, proporcionando recintos com melhor desempenho térmico, dependendo do clima. Atualmente, há PCMs utilizados em edificações do hemisfério norte, especialmente, havendo poucas informações sobre seu uso em edificações em países tropicais. Neste artigo são apresentadas as características térmicas essenciais que estes materiais precisam ter, quanto à sua capacidade de armazenamento térmico latente e ponto de fusão, para contribuir para a melhoria do desempenho térmico de edificações brasileiras. Foram efetuadas simulações da resposta térmica de edificações com o programa EnergyPlus® em duas etapas: a) reproduziu-se o comportamento térmico de um modelo existente com PCMs verificando-se a similaridade entre dados medidos e simulados para indicar a confiabilidade das simulações; b) foram feitas simulações de modelos com fechamentos leves e pesados, com e sem PCMs em cidades brasileiras, variando-se as características do PCM original, quanto à capacidade de armazenamento térmico latente e o ponto de fusão. Os resultados apontam os intervalos dessas grandezas que proporcionaram melhor desempenho térmico dos recintos em função dos fechamentos e do clima do local, sendo uma referência inicial para o desenvolvimento de produtos mais adequados ao clima de regiões brasileiras. Abstract Phase Change Materials (PCMs) have significantly higher thermal capacity than traditional materials. PCMs increase the thermal inertia of buildings and improve their thermal performance depending on the climate conditions. PCMs are generally used in buildings exposed to the Northern Hemisphere's climate conditions; however, there is very little information about the effect of these materials in buildings located in tropical areas. This paper presents the essential thermal characteristics that these materials require (latent heat and melting point) to be able to contribute to improve the thermal performance of Brazilian buildings. Simulations of the thermal response of buildings with and without PCMs were carried out. The first stage aimed to reproduce the thermal behaviour of a real prototype - with PCMs available in the market in order to validate the simulations. The second stage included parametric simulations of the thermal response of a prototype with hypothetical PCMs. The characteristics of these hypothetical materials were obtained from variations of the original ones. The results show the values of the latent heat and melting point most appropriate to Brazilian buildings.

El artículo presenta una forma rápida y sencilla para el cálculo aproximado de la cantidad de energía, en forma de calor, que hay que aportar o extraer a un alimento cuando éste pasa de una temperatura inicial T1 a una temperatura final T2. Hablaremos de aportar calor cuando el alimento es calentado por una fuente de energía externa y de extraer calor cuando el alimento es enfriado por la fuente de energía externa., El artículo deb leerse en paso a paso y en detalle. Se recomienda ir realizando en paralelo los cálculos que se van desarrollando a lo largo del docuemnto, y fundamentalmente en el ejemplo presentado.

En esta investigación se estudió el comportamiento térmico de cuatro materiales para su posible utilización en el almacenamiento de energía térmica solar. Tres de estos materiales son sales hidratadas de origen inorgánico (Cloruro de magnesio hexahidratado, Sulfato de sodio decahidratado y el Tiosulfato de sodio pentahidratado) y una sustancia de origen orgánico orgánica (parafina para la fabricación de velas). Se realizaron estudios de análisis térmico diferencial (DTA) y un primer ciclo de fusión - solidificación para cada uno de los materiales estudiados con el fin de caracterizar térmicamente estos materiales. Con estos datos se calculó la energía almacenada en los materiales, además se prepararon 3 mezclas de sales a diferentes porcentajes de cloruro de magnesio hexahidratado y sulfato de sodio decahidratado; los materiales empleados y mezclas desarrolladas fueron sometidos a 150 ciclos de solidificación - fusión con el fin de monitorear la evolución de la temperatura y detectar algún cambio significativo entre los diferentes ciclos de solidificación – fusión para cada uno de estos materiales estudiados; así mismo se implementó una estrategia experimental que permitió la captación y almacenamiento de energía térmica solar con materiales de cambio de fase empleando como sustancia almacenadora de energía la parafina de uso común, el cual permite monitorear tanto la temperatura del material como la del agua. Abstract: In this research was studied the thermal behavior of four materials for their possible use in the storage of solar thermal energy. Three of these materials are hydrated salts of inorganic origin (magnesium chloride hexahydrate, sodium sulphate decahydrate and sodium thiosulfate pentahydrate) and a materials of organic organic origin (paraffin for the manufacture of candles). Studies were conducted of differential thermal analysis (DTA) and a first cycle of melting – solidification for each of the materials studied in order to characterize these materials thermally. With these data the energy stored in the materials was calculated, in addition 3 salt mixtures were prepared at different percentages of magnesium chloride hexahydrate and sodium sulfate decahydrate; The materials used and developed mixtures were subjected to 150 solidification - fusion cycles in order to monitor the evolution of the temperature and detect some significant change between the different solidification - melting cycles for each of these materials studied; also implemented an experimentals strategy that allowed the capture an storage of solar heat energy with phase chage materials. Maestría

Mestrado em Engenharia Civil O aparecimento da crise energética mundial pôs em causa o crescimento económico mundial e motivou preocupações relacionadas com a eficiência energética dos edifícios. A União Europeu sublinhou a necessidade de reduzir em 20% o consumo de energia até 2020. Atualmente, a tecnologia construtiva tem revelado grandes esforços na projeção de edifícios cada vez mais independentes a níveis energéticos, denominados por “Low Energy Buildings”. É neste contexto que surge o estudo da aplicação dos materiais de mudança de fase (PCM) no comportamento térmico e energéticos dos edifícios. O PCM tem uma grande capacidade de armazenamento de energia, acumulando calor na forma latente em temperaturas ambiente elevadas, libertando-o aquando da descida da temperatura ambiente. Nesta dissertação é avaliada a influência da introdução de materiais de mudança de fase (PCMs) no comportamento térmico e energético de um edifício. Primeiramente, é estudado o efeito da incorporação de BioPCM em soluções construtivas para controlo do sobreaquecimento e armazenamento de energia, através da monitorização de um módulo de teste. Seguidamente é avaliada a eficiência da solução de BioPCM, mediante a determinação do coeficiente de condutibilidade térmica equivalente, instrumentando dois provetes recorrendo a um equipamento HotBox. Este estudo divide-se em quatro partes. Na primeira parte, é exposto o conceito de material de mudança de fase, realizando a sua caracterização e classificação, além das formas de incorporação nos edifícios. Segue-se a descrição global do estudo executado no módulo de teste, desde a caracterização até à apresentação e discussão dos resultados. O terceiro passo consiste na apresentação da metodologia dos ensaios HotBox. Por fim, na última etapa, realiza-se a análise dos resultados da instrumentação, comparando o provete com e sem PCM, finalizando com as respetivas conclusões. The appearance of the world energetic crisis put the world economic growth at sake and brought worries related to the energetic efficiency of the buildings. The European Union laid stress on the necessity of reducing in 20% the consumption of energy until 2020. Nowadays, the construcive technology has revealed great efforts in the projection of more and more independent buildings, as far as the energetic levels known as “Low Energy Buildings” are concerned. It is in this context that the study of application of phase change material (PCM) appear in the thermic and energetic behaviour of the buildings. The PCM has a big capacity of storing energy amassing the latent heat in high environmental temperatures, releasing it when a decrease of environmental temperatures occurs. In this essay we evaluate the influence of the introduction of phase change materials (PCMs) in the thermic and energetic behaviour. Firstly we study the effect of the incorporation of BioPCM in constructive solutions of the control of overheating and storage of energy through the monitorization of a test module. Afterwards we evaluate the influence of the solution of the BioPCM, by means of the determination of the coefficient of equivalent thermic conductibility using two test pieces with the help of a HotBox equipment. This study is divided into four parts. In the first one we show the concept of Phase Change Material, doing its characterization and classification beyond the forms of incorporation in the buildings. Then comes the global description of the study done in the test module, from its characterization to the presentation and discussion of the results. The third step consists of the presentation of the methodology of the HotBox experiment. Finally, in the last stage we do the analysis of the results of the instrumentation, comparing the test piece with and without PCM, finishing with the conclusions.

Este estudio tiene por objetivo esencial el responder a una de las más inquietantes cuestiones que actualmente se plantean a la Climatología mediterránea: ¿Está nuestro clima regional sujeto a ciclos?. Un objetivo básico que se fundamenta, inicialmente, en el análisis de las teleconexiones energéticas observadas entre el campo térmico del Atlántico N (SST y observatorios subpolares) y la ciclogénesis de la cuenca occidental del Mediterráneo. Ciclogénesis activada mediante el drenaje del aire frío polar sobre las cálidas aguas de la cuenca occidental del Mediterráneo. Una cuenca donde la resonancia del NAOi, ha sido puesta en cuestión. Ciertamente, la configuración orográfica en cubeta, donde los sistemas atlánticos experimentan una fuerte afección de momento angular sobre las montañas circundantes (Egger and Hoinka, 2008) y un fondo marino extraordinariamente convectivo, determinan una zona muy autárquica. A pesar de ello resulta difícil aceptar que el campo térmico del Atlántico Norte, como reflejo del estado energético hemisférico, carezca de influencia en el drenaje de aire polar sobre las aguas cálidas del Mediterráneo activador de la ciclogénesis convectiva. En este orden de conocimientos la presente investigación muestra que los gradientes del campo térmico en el Atlántico Norte juegan un importante papel en la activación de la ciclogénesis mediterránea. Simultáneamente el calor latente englobado en esa ciclogénesis mediterránea parece inyectarse en la circulación superior para restablecer el equilibrio energético. The objective of this study is essentially to respond to one of the most troubling questions currently being asked of Mediterranean Climatology: Is our regional climate subject to cycles? An authentic research challenge given the predictions of the latest Report, Fifth Assessment (IPCC WGI AR5, 2013-2014), on the highly vulnerable water resources in our Mediterranean region. This basic objective is based initially on the analysis of the teleconnections observed between the North Atlantic thermal field (SST, sea surface temperature, and subpolar observatories) and the cylclogenesis of the Western Mediterranean basin. A cyclogenesis activated by the draining of cold polar air over the warm waters of the Western Mediterranean basin, where the resonance of the NAOi (the pressure index in the North Atlantic), has been brought into question. Indeed, the basin orographic configuration, where the Mediterranean systems have for now a strong angular momentum transfer over the surrounding mountains (Egger and Hoinka, 2008) and an extraordinarily convective sea bed, define what is a very autarkic zone. Despite that, it is difficult to accept that the North Atlantic thermal field, as a reflection of the hemispheric energy state, does not influence the drainage of polar air over the warm waters of the Mediterranean to activate the convective cyclogenesis. In this regard, this work shows that the surface thermal gradients of the North Atlantic seem to be the trigger of the Mediterranean cyclogenetic activity through the draining of polar cold air over the warm Mediterranean waters. Simultaneously, the latent heat included in Mediterranean cyclogenesis is injected and diffused in high circulation to restore the hemispheric thermal balance.

Thermal energy storage has been linked to Architecture since ancient times, in large massive buildings through sensible heat. Latent heat storage —through phase change materials (PCMs) is another way of thermal storage, which has aroused great interest in recent decades. These materials, maintain constant temperature during the phase change while the material stores or releases energy. Their energy density storage is higher than any other. Its use is linked to renewable energy to adjust the supply periods to demand. In this paper we study the different phase change materials, classifying them and analyzing their physical, chemical, mechanical, thermal properties; availability, pricing, durability, and their compatibility with other materials. Their uses and most interesting applications are discussed.El almacenamiento térmico ha estado ligado a la edificación desde la Antigüedad, en las grandes construcciones masivas, mediante el calor sensible. Otra forma de almacenamiento térmico, que ha suscitado gran interés en las últimas décadas, es en forma de calor latente, mediante materiales de cambio de fase. Estos materiales mantienen constante la temperatura durante el cambio de fase mientras que el material almacena o cede energía. Este hecho supone una mayor densidad energética en comparación con cualquier otro. Su uso está ligado al de las energías renovables para ajustar los periodos de suministro a los de demanda. En este trabajo se estudian los diferentes materiales de cambio de fase, clasificándolos en diferentes grupos y analizando sus características físicas, químicas, propiedades mecánicas, térmicas, así como su compatibilidad con otros materiales, disponibilidad, precios, durabilidad… Se analizan sus usos y aplicaciones más interesantes en general.

Se presenta una propuesta para aprovechar el calor latente del vapor condensado en un economizador usado para precalentar el agua de alimentación al generador de vapor, con el fin de mejorar la eficiencia de las centrales termoeléctricas. Se expone una metodología novedosa aplicada a centrales de más de 350 MW de potencia y que queman gas natural. Se presenta también un detallado estudio de las distintas alternativas propuestas, evaluandofinalmente el efecto directo sobre su viabilidad económica. Se han llegado a obtener incrementos de más del 0.6 % en la eficiencia energética global, además de cortos períodos de retorno simple de la inversión dependiendodel número de horas anuales efectivas de funcionamiento de la central.

The objective of this work was to evaluate the reliability of eddy covariance measurements, analyzing the energy balance components, evapotranspiration and energy balance closure in dry and wet growing seasons, in a banana orchard. The experiment was carried out at a farm located within the irrigation district of Quixeré, in the Lower Jaguaribe basin, in Ceará state, Brazil. An eddy covariance system was used to measure the turbulent flux. An automatic weather station was installed in a grass field to obtain the reference evapotranspiration (ET0) from the combined FAO-Penman-Monteith method. Wind speed and vapor pressure deficit are the most important variables on the evaporative process in both growing seasons. In the dry season, the heat fluxes have a similar order of magnitude, and during the wet season the latent heat flux is the largest. The eddy covariance system had acceptable reliability in measuring heat flux, with actual evapotranspiration results comparing well with those obtained by using the water balance method. The energy balance closure had good results for the study area, with mean values of 0.93 and 0.86 for the dry and wet growing seasons respectively. O objetivo deste trabalho foi avaliar a confiabilidade da técnica das correlações turbulentas, analisando as componentes do balanço de energia, a evapotranspiração e o fechamento do balanço de energia nas estações de crescimento seca e úmida, na cultura da banana. O experimento foi realizado em uma fazenda localizada no distrito irrigado de Quixeré, na Bacia do Baixo Jaguaribe, Ceará. Foi utilizado um sistema de correlações turbulentas na obtenção das medidas dos fluxos turbulentos. Uma estação meteorológica automática foi instalada em um gramado para a obtenção da evapotranspiração de referência (ET0) pelo método FAO-Penman-Monteith. A velocidade do vento e o deficit de pressão do vapor são as variáveis mais importantes no processo evaporativo em ambas as estações. Na estação seca, os fluxos de calor têm ordens de magnitude similares, enquanto na estação úmida o calor latente é superior. O sistema de correlações turbulentas apresentou confiança aceitável na obtenção dos fluxos de calor, com a evapotranspiração real mostrando valores similares aos obtidos pelo método do balanço hídrico. O fechamento do balanço de energia apresentou bons resultados para a área de estudo, com valores médios de 0,93 e 0,86 para as estações seca e chuvosa, respectivamente.