Resumen de tesis de Erika Andrea Barrero Jimenez
Resumen de la tesis que presenta Erika Andrea Barrero Jimenez como requisito parcial para la obtención del grado de Maestra en Ciencias en Electrónica y Telecomunicaciones con orientación en Instrumentación y Control
Diseño y evaluación térmica de un material compuesto para enfriamiento pasivo utilizando polímeros reciclados
Resumen aprobado por:
Dra. Ivett Zavala Guillén
Codirectora de tesis
Dra. Alma Karen González Alcalde
Codirectora de tesis
Resumen en español

En este estudio, se diseñan y evalúan recubrimientos basados en materiales compuestos para enfriamiento radiativo pasivo (PDRC). Los recubrimientos presentan una alta absorción en la ventana de transparencia atmosférica (8 - 13 µm) y una alta reflectancia en la región solar. Se seleccionaron partículas de nitruro de silicio (Si3N4) y titanato de bario (BaTiO3) distribuidas aleatoriamente en una matriz de polímero PET. La respuesta espectral se optimizó mediante una combinación de la teoría de Mie y Kubelka-Munk, junto con un algoritmo de enjambre de partículas, para determinar el diámetro de partícula, la fracción volumétrica y el espesor del recubrimiento que maximizan la reflectancia solar manteniendo alta absortancia térmica.  Los diseños óptimos alcanzaron reflectancias de 0.94 para la losa de LSi3N4-PET y de 0.93 para la de LBaTiO3-PET, con una absortancia térmica promedio de 0.99. El desempeño térmico se validó mediante un modelo transitorio por volúmenes finitos (FVM) para simular una configuración de losa de concreto (LC) y losas recubiertas con diferentes materiales, entre ellos un impermeabilizante terracota (LT), un impermeabilizante blanco (LB) y las losas recubiertas con los materiales compuestos LSi3N4-PET y LBaTiO3-PET, bajo las condiciones climáticas de Ensenada, B.C., en el día más cálido y frío del año 2024. Las potencias netas de enfriamiento fueron de 96.69 W/m2 y 102.13 W/m2, respectivamente, superando al impermeabilizante blanco (85.84 W/m2). En el día más cálido, el flujo máximo de calor se redujo de 147.1 W/m2 a un rango de 30.6 - 34.5 W/m2, mientras que la oscilación térmica disminuyó de 19.9 °C a 3.3 - 3.9 °C. Finalmente, se estimó una reducción del consumo eléctrico anual del 62.4 - 62.9 % y una mitigación de 62.4 - 65.2 kg CO2/m2• año respecto a una losa de concreto sin recubrimiento.
Palabras clave: PDRC, material compuesto, eficiencia energética en edificaciones, confort térmico
Resumen en inglés

In this study, composite coatings for passive daytime radiative cooling (PDRC) are designed and evaluated. The coatings exhibit high absorption within the atmospheric transparency window (8 – 13 µm) and high reflectance in the solar spectrum. Silicon nitride (Si3N4) and barium titanate (BaTiO3) particles are randomly distributed in a PET polymer matrix. The spectral response is optimized using a combination of Mie Theory and the Kubelka-Munk model, together with a particle swarm optimization algorithm, to determine the particle diameter, volume fraction, and coating thickness that maximize solar reflectance while maintaining high thermal absorptance. The optimal designs achieve solar reflectances of 0.94 for the LSi3N4-PET slab and 0.93 for the LBaTiO3-PET slab, with an average thermal absorptance of 0.99. Thermal performance is validated using a transient finite volume method (FVM) model to simulate a bare concrete slab (LC) and slabs coated with different materials, including a terracotta waterproof coating (LT), a white waterproof coating (LB), and the composite coatings LSi3N4-PET and LBaTiO3-PET, under the climatic conditions of Ensenada, Baja California, on the warmest and coldest days of 2024. Thenet cooling powers reach 96.69 W/m2 and 102.13 W/m2, respectively, outperforming the white waterproofing reference (85.84 W/m2). On the warmest day, the maximum heat flux is reduced from 147.1 W/m2 to a range of 30.6 – 34.5 W/m2, while the temperature oscillation decreases from 19.9 °C to 3.3 – 3.9 °C. Finally, an annual electricity consumption reduction of 62.4 – 62.9% and a mitigation of 62.4 – 65.2 kg CO2/m2 • year are estimated relative to uncoated concrete slabs.
Palabras clave: Passive Radiative Cooling, Composite material, Building energy efficiency, Thermal comfort
Sistema de Control Escolar 2025