Diseño y construcción de un horno eléctrico para la evaluación de compuestos termoquímicos para el almacenamiento de la energía solar con óxidos y carbonatos - Ríos Villanueva, Alexis (Universidad Autónoma Metropolitana, 2025)
En el presente trabajo se diseñó y se construyó un horno eléctrico con su sistema de control capaz de alcanzar temperaturas de hasta 1000 ° C, con tasas de calentamiento variable: 5, 10, 20, 30 y 40 °C/minuto respectivamente. El dispositivo fue creado para estudios gravimétrico-termoquímicos de sistemas de almacenamiento de la energía térmica solar y producción de combustibles limpios. Se podrán realizar experiencias cíclicas para las reacciones endo y exotérmicas para los sistemas de almacenamiento térmico, como son algunos óxidos y carbonatos, y así analizar su capacidad de almacenamiento de energía, analizar como ésta se ve afectada y cambia después de varios ciclos. Así como también validar el funcionamiento del horno eléctrico al proponer los compuestos más eficientes para el proceso reversible en el almacenamiento de energía solar de forma experimental. El horno se construyó con una resistencia de Kanthal, que permite alcanzar las temperaturas elevadas. Se diseñó el sistema de control de temperatura y se implementó con tecnología Arduino, el cual permite hacer programaciones de temperatura desde 5 hasta 40 °C/min. Se utilizó un controlador proporcional-integral-derivativo (PID) PID, que permite un control preciso que tiende a ser lineal. Los resultados muestran que el comportamiento del horno posee un error promedio de 2.20 % respecto a todas las tasas de calentamiento estudiadas (5 °C/min - 40 °C/min), es decir, se llegaba a la temperatura final con una anticipación del 2.20 % del tiempo real (entre 1 y 2 minutos antes de lo programado). Por otro lado, para el proceso isotérmico el error es menor, con un valor de 0.56%, es decir, la variación total respecto a la isoterma ideal (1000 °C) será 1000 °C ± 5 °C. A pesar de este comportamiento, se pueden realizar las rampas de temperatura propuestas. Se llevaron a cabo algunas experiencias de carbonatación y calcinación del carbonato de estroncio (a un ciclo se obtuvo una recombinación del 99.32 % de su masa total), y se alcanzaron resultados prometedores, estos experimentos preliminares, permitieron confirmar la versatilidad y la viabilidad del horno construido para realizar experimentos científicos.