Diseño, desarrollo y caracterización de esmaltes vitrocerámicos aplicados a morteros para la mejora de propiedades en aplicaciones térmicas

Abstract

El presente Trabajo de Fin de Grado aborda el diseño, desarrollo y caracterización de recubrimientos vitrocerámicos aplicados sobre morteros cementantes sostenibles para su empleo en sistemas de almacenamiento térmico de centrales termosolares de concentración. La investigación surge de la necesidad de reducir la dependencia de componentes metálicos en contacto con sales fundidas, cuya naturaleza corrosiva compromete la durabilidad y eleva el coste de los sistemas TES (del inglés Thermal Energy Storage) convencionales. Para ello, se seleccionaron soportes de distintos morteros alternativos al cemento Portland, incluyendo escoria activada alcalinamente (SLAG), sistemas híbridos cemento-escoria (HSLAG) y morteros de arcilla calcinada y caliza (LC3), empleando el mortero de cemento Portland convencional (PC) como sistema de referencia. Sobre estos sustratos se aplicaron esmaltes formulados a partir de fritas comerciales, caolín y aditivos funcionales. El trabajo incluye la formulación y optimización de los esmaltes, la aplicación mediante aerografía y la definición de ciclos de sinterización compatibles con la estabilidad térmica del sustrato a partir del estudio térmico de sus componentes y de las composiciones en su conjunto. Los recubrimientos obtenidos fueron caracterizados mediante técnicas microestructurales, mecánicas y de conductividad térmica, evaluando además su comportamiento frente a sales fundidas para la validación de sus propiedades funcionales. Los resultados permitieron seleccionar formulaciones de recubrimientos vitrocerámicos capaces de generar capas continuas y correctamente adheridas a los soportes de diferentes morteros, mejorar su resistencia superficial y actuar como barrera protectora frente al fluido corrosivo, manteniendo la viabilidad del sistema como alternativa sostenible para aplicaciones de almacenamiento térmico.