La implementación de disipadores de calor en dispositivos electrónicos de pulso de alta potencia dentro de cabinas de aeronaves hipersónicas ha sido facilitada por la aparición de materiales innovadores de cambio de fase (PCMs) caracterizados por una excelente conductividad térmica y un alto calor latente. En este estudio, se utilizó un material representativo, medios porosos en capas llenos de cera de parafina, y se empleó un modelo numérico tridimensional basado en el enfoque de entalpía-porosidad. Se llevó a cabo una investigación de respuesta térmica en la Unidad de Intercambio de Calor de Cambio de Fase con Medios Porosos en Capas (PCHEU-LPM) con diferentes métodos de enfriamiento. Los resultados indican que el enfriamiento por agua demostró ser adecuado para el PCHEU-LPM con un flujo de calor de 50,000 W/m. Además, se realizaron estudios paramétricos para determinar las condiciones óptimas de enfriamiento, considerando la temperatura de entrada y la velocidad del flujo de enfriamiento. Los resultados revelaron que las condiciones más adecuadas estaban fuertemente influenciadas por los parámetros de entrada del refrigerante, junto con la posición de la interfaz del PCM. Finalmente, se logró la identificación de la combinación de parámetros que minimiza las fluctuaciones de temperatura a través del método de Análisis de Superficie de Respuesta (RSA). La verificación subsiguiente a través de simulación reforzó aún más la fiabilidad de los parámetros óptimos propuestos.