Investigadores BUAP estudian uso de textiles en sistemas de captación de luz solar

Materiales textiles tan comunes y de uso diario, como la mezclilla, podrían ser utilizados en sistemas que aprovechan la energía solar y así incrementar su eficiencia. Por ejemplo, en un futuro el vidrio o el sustrato de una celda solar podría ser mejorado con la implementación de un textil. Para ello se necesita saber qué material absorbe más energía térmica, por lo que investigadores de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la BUAP calculan los índices de absorción y reflexión de telas, como polar, lycra, tergal, paladín, gabardina liverpool, popelina y denim, en diferentes colores.

La doctora Areli Montes Pérez, académica de la FCFM e integrante de la investigación, expone que cuando la radiación solar incide sobre un textil esta será dispersada, absorbida o reflejada, dependiendo de su color y textura. Para medir la radiación térmica de los textiles, en diferentes horas y épocas del año, las muestras se colocaron sobre una superficie plana y se expusieron al sol por 10 minutos, para después registrar la radiación emitida con un sensor de radiación térmica a lo largo de aproximadamente dos horas y media.

Igualmente, los académicos utilizaron el modelo de irradiancia espectral SPCTRAL2, el cual permite estimar la radiación solar que pasa a través de la atmósfera y alcanza una superficie horizontal en alguna localización determinada del planeta.

En general, los resultados obtenidos reportan coeficientes de absorción que presentan valores pequeños por medio del método empleado, donde el coeficiente de reflexión es mayor en casi todos los casos. “Hallar que estos materiales textiles son buenos para reflejar la radiación solar sugiere su implementación en sistemas que aprovechen la radiación solar, de modo que esta pueda ser canalizada a dichos sistemas”.

De acuerdo con la teoría de la radiación del cuerpo negro, los materiales de color oscuro emiten más radiación térmica que los claros; sin embargo, los investigadores comprobaron que esto no sucede en todos los casos. En las muestras de mezclilla, el coeficiente de absorción de esta tela en color negro fue menor al obtenido para la de color azul. “Lo anterior sugiere que la mezclilla de color azul absorbe más radiación solar que la negra, lo cual no concuerda con lo esperado por la predicción teórica de que un material de color negro absorbe más que uno de color claro”.

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Areli Montes Pérez, integrante del Cuerpo Académico de Óptica, señala que para explicar por qué aparentemente los resultados son contradictorios se tendrían que realizar más estudios y tomar en cuenta otras consideraciones, como la composición del material o la naturaleza química del compuesto con que se tiñó de color el material textil.

El trabajo original surgió como una propuesta de estudiar cómo difiere la absorción de radiación solar de materiales textiles de color negro con los de color blanco bajo la exposición al sol, a raíz de la inquietud del alumno Oliver Isac Ruiz Hernández de saber más sobre radiación de cuerpo negro en textiles, en conjunto con el maestro Pedro Tolentino Eslava.

Posteriormente, se decidió ampliar la investigación al estudio de varios colores y materiales, con un enfoque de aplicación hacia las energías renovables que aprovechan la radiación solar. Los primeros avances se presentaron en el Renewable Energy Workshop & Conference en 2015, en el Centro de Investigaciones en Óptica, campus Aguascalientes.

Con el fin de calcular valores más confiables para los coeficientes de absorción y reflexión se realizaron más mediciones de las mismas muestras en los años 2016 y 2017. Los resultados de las mediciones de tres años se publicaron en 2018 en el artículo “Measurement of the Coefficient of Absorption and Reflection in Textile Materials with the Model Spctral2”, en el Journal of Fashion Technology & Textile Engineering, revista especializada en el área y con arbitraje.

En esta investigación participan los doctores Areli Montes Pérez y Carlos Ignacio Robledo Sánchez, así como el maestro Pedro Tolentino Eslava, de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. También colaboran los doctores Fernando Chávez Ramírez y Gerardo Francisco Pérez Sánchez, de la Maestría en Tecnologías en Materiales Avanzados, del Instituto de Ciencias. Además de los estudiantes Oliver Isac Ruiz Hernández, quien actualmente es estudiante del Doctorado en Física Aplicada de la FCFM, y Liliana de la Fuente Domínguez, tesista de la Licenciatura en Física, quien estudia los textiles tratados con óxido de tungsteno.