ESTUDIO DE UN SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR INMERSIÓN EN LÍQUIDO PARA BATERÍAS DE IONES DE LITIO EN VEHÍCULOS ELÉCTRICOS MEDIANTE DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL (CFD)

Juan Gabriel Agripino Mata, Jorge Arturo Alfaro Ayala

Resumen


Este estudio evalúa el desempeño térmico de un sistema de enfriamiento por inmersión para baterías de iones de litio tipo 18650, ampliamente utilizadas en vehículos eléctricos. Se utilizaron simulaciones numéricas mediante CFD (ANSYS Fluent) para analizar el comportamiento y la eficiencia térmica de diferentes fluidos dieléctricos (E5-TM410, HFE-7200 y aceite mineral) en una configuración geométrica propuesta en este mismo trabajo. Inicialmente, se replicó una geometría basada en trabajos anteriores, la cual fue validada con resultados obtenidos en este trabajo. Posteriormente, se propuso una mejora geométrica incrementando el número y el diámetro de las entradas/salidas del fluido, de 3 a 6 entradas/salidas y de 12 mm a 20 mm, lo que permitió reducir la temperatura máxima en un 0.36 % y la diferencia térmica entre celdas en un 12.4 %. Los resultados con un flujo volumétrico de 5 L/min muestran que el fluido E5-TM410 ofreció el mejor rendimiento térmico con una temperatura máxima de 305.93 K, aunque con mayor caída de presión de 34.81 Pa. Por otro lado, el HFE-7200 presentó la menor caída de presión, 4.88 Pa, pero con menor efectividad térmica con una temperatura máxima de 307.75 K. El aceite mineral mostró un comportamiento intermedio con una temperatura máxima de 306.44 K y una caída de presión de 9.15 Pa. Se concluye que una adecuada selección del fluido y diseño geométrico mejoran significativamente la eficiencia del sistema de enfriamiento por inmersión.

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