En la presentación final del curso “Modelación de Sistemas de Energía”, cuatro estudiantes del Doctorado en Ciencias de la Ingeniería mención Sistemas de Energía Sostenible presentaron un innovador proyecto colaborativo. Su investigación se centró en el uso de materiales de cambio de fase (PCM) para mejorar la gestión térmica de paquetes de baterías, un desafío clave para la electromovilidad y el almacenamiento energético.
El pasado jueves 17 de julio, en una demostración de gran nivel técnico y con un enfoque multidisciplinario que caracteriza al programa de postgrado del Departamento de Ingeniería Eléctrica, los estudiantes de doctorado presentaron los resultados de su proyecto final de curso, abordando uno de los desafíos más críticos de la tecnología de baterías de ion-litio: el sobrecalentamiento.
El proyecto, titulado “Efecto del espesor de materiales de cambio de fase en el comportamiento térmico de un paquete de baterías de primera vida”, fue desarrollado de manera colaborativa por los estudiantes Luis Curcumides Cid, Daniela Martínez Álvarez, Alexander Rojas Aceituno y Alejandro Santos Cortazar. Es así, que utilizando herramientas de simulación avanzadas como ANSYS y MATLAB, el equipo modeló el comportamiento de paquetes de baterías bajo altas tasas de descarga y demostró que la integración de parches de Materiales de Cambio de Fase (PCM) puede mantener la temperatura dentro de los rangos de operación seguros, evitando la degradación y el riesgo de fuga térmica.
Este tipo de investigación es fundamental en el contexto actual, donde el almacenamiento de energía es clave para la masificación de las energías renovables y la electromovilidad. Sobre las aplicaciones prácticas, los estudiantes señalaron que van desde sistemas de respaldo como UPS hasta el almacenamiento a gran escala. “Somos un país exportador de litio. Por lo tanto es importante desarrollar tecnología local, en especial donde se tiene una materia prima que es base para el desarrollo tecnológico futuro y actual”, explicó el equipo, añadiendo: “considerando de que somos uno de los países con mayor radiación solar en el mundo (…) se hace necesario tratar de almacenar esa energía y las baterías son como una alternativa que está teniendo bastante potencial para ese fin”.
Un Desafío Técnico y una Experiencia Colaborativa
El principal reto del proyecto fue modelar con precisión un sistema tan complejo, Alejandro Santos, uno de los integrantes, comentó: “uno de los principales desafíos fue tratar de modelar la batería en sí, ya que igual era un campo nuevo para nosotros tres, tanto mecánico como eléctrico, tratar de describir su comportamiento eléctrico, químico y térmico (…) y tratar de conseguir que se comporte de la forma lo más real posible”.
La experiencia de trabajar en un equipo multidisciplinario fue uno de los aspectos más valorados por los estudiantes. “Fue una experiencia enriquecedora”, señaló Alejandro. “Pudimos aprender tanto los mecánicos (…) cosas eléctricas y los eléctricos (…) cosas mecánicas o térmicas. Por lo tanto, pudimos combinar lo mejor de los dos mundos”. A esto, su compañero Alexander Rojas agregó: “No solamente existe un aprendizaje por parte de los profesores, sino que también hay un aprendizaje colaborativo entre los compañeros, porque al ser de distintas áreas hay conocimientos que quedan al debe para uno, pero la colaboración mutua además permite enriquecer el conocimiento de cada uno”.
Formación de Vanguardia en el Doctorado
El proyecto fue elogiado por las autoridades académicas presentes, quienes destacaron su alineación con la visión del programa de doctorado.
El Dr. Ernesto Castillo, profesor a cargo de la asignatura, valoró el enfoque del trabajo: “El poder realizar un trabajo colaborativo y único entre este caso eléctrico y mecánico, da soporte a ese perfil de egreso que nosotros estamos asegurando en el doctorado. El trabajo fue potente, en este caso los chicos lograron en su revisión bibliográfica, por ejemplo, darse cuenta que están en la frontera del conocimiento. Es más, el trabajo en sí aparece como ellos plantean como una propuesta de artículo”.
Por su parte, la Dra. Marcela Cruchaga, Directora del Programa de Doctorado, destacó la importancia de la colaboración: “Absolutamente importante porque se trasvasan conocimientos específicos de distintas áreas de ingeniería entre ellos y justamente eso es una de las ideas fundamentales de este doctorado, que sea multidisciplinario. Realmente es fundamental para la formación de este nuevo doctor que estamos intentando proponerle al mundo académico y al mundo industrial también”.
Sobre el curso de Modelación de Sistemas de Energía, la Dra. Cruchaga indicó que es uno de los tres cursos troncales del programa y “abarca todo lo que significa el poder generar modelos para encontrar respuestas a algún problema específico, como en este caso las baterías u otro específico del mundo de las energías sostenibles”.
Aporte Estratégico al Departamento y al País
El Director del Departamento, Dr. Matías Díaz, enfatizó cómo esta iniciativa se alinea con la estrategia de la unidad. “El doctorado en energías sostenibles es parte de la ampliación del programa del departamento y tiene una mirada transversal e interdisciplinaria. La idea de que los cursos centrales de este doctorado tengan participación de profesores de distintos departamentos y presentaciones de alumnos de distintos departamentos es un poquito eso, es potenciar desde la formación temprana en el doctorado, la interdisciplina”.
Además, destacó la relevancia de esta línea de investigación: “Es totalmente relevante, está lleno de políticas públicas, la electricidad hoy por hoy es como un 25% de la energía primaria, pero el 2050 se va a duplicar. El mundo se está electrificando y es importante formar profesionales y capital humano avanzado en tecnologías como lo que vimos ahora de batería, de almacenamiento energético y de vincular eso con un sistema cero emisiones”.
Finalmente, el Director envió un mensaje a los estudiantes: “A los estudiantes que están en el programa o pensando en el programa decirle que es un programa que tiene una mirada transversal multidisciplinaria y que los va a preparar no solo para obtener el doctorado, sino que para además formarse como investigadores activos desde el principio de su carrera”.
El equipo de estudiantes planea continuar desarrollando este trabajo, con el objetivo de publicar sus hallazgos en una revista científica y seguir avanzando en el curso de Integración del doctorado, llevando su modelo hacia un prototipo real.
