EFECTO PELTIER

El efecto peltier consiste en lo siguiente: Cuando se hace pasar una corriente por un circuito compuesto de materiales diferentes cuyas uniones estn a la misma temperatura, se produce el efecto inverso al Seebeck. En este caso, se absorbe calor en una unin y se desprende en la otra. La parte que se enfra suele estar cerca de los 25 C, mientras que la parte que absorbe calor puede alcanzar rpidamente los 80 C.

Lo que lo hace an ms interesantes es el hecho de que, al invertir la polaridad de alimentacin, se invierta tambin su funcionamiento; es decir: la superficie que antes generaba fro empieza a generar calor, y la que generaba calor empieza a generar fro.

Gracias a los inmensos avances en el campo de semiconductores, hoy en da, se construyen slidamente y en tamao de una moneda. Los semiconductores estn fabricados con Teluro y Bismuto para ser tipo P o N (buenos conductores de electricidad y malos del calor) y as facilitar el trasvase de calor del lado fro al caliente por el efecto de una corriente continua.

Como todo en esta vida, las unidades peltier tambin tienen algunos inconvenientes ha tener en cuenta. Como pueden ser el alto consumo elctrico, o que dependiendo de la temperatura y la humedad puede producirse condensacin y en determinadas condiciones incluso puede formarse hielo.PORQUE SUCEDE EL EFECTO PELTIER

Cuando dos metales distintos se ponen en contacto (soldadura) aparece una diferencia de potencial (V) debida a que los electrones libres de uno de los metales tienen ms energa que los del otro. Cuando se hace pasar una corriente elctrica por la soldadura si la direccin de la corriente es contraria a la ddp los electrones tiene que ganar energa y lo extraen de los metales enfriando la soldadura. Mientras que si es a favor los electrones pierden energa cedindola a la soldadura que se calienta.La cantidad de calor producida por estos fenmenos (Efecto Peltier) vienen dadas por Q = 0.24Vit donde V es la ddp de contacto.El efecto Peltier es reversible y es lo que da lugar al efecto termoelctrico (Seebek). Es decir cuando dos metales se sueldan formando un anillo (dos soldaduras) se puede producir una corriente elctrica en el anillo si las dos soldaduras estn a distinta temperatura.QUIEN DESCUBRIO ESTE FENMENOEn 1834 cuando el fsico francs Jean Charles Peltier descubri este efecto termoelctrico, en el curso de sus investigaciones sobre la electricidad.Este interesante fenmeno se mantuvo reducido a algunas pequeas aplicaciones hasta ahora poca en que se comienza a utilizar susposibilidades con mas frecuencia.COMO SE APROVECHA ESTE FENMENO

La utilizacin comn en los ltimos ao fueron las termo coplees. Recordamos que al calentarse producen una tensin que va en aumento al aumentar la temperatura. La pequea tensin generada es amplificada y permite desviar una aguja en un micro ampermetroque indica temperatura versus la tensin recibida. El segundo fenmeno utilizable es el que ocurre cuando aplicamos una tensin en los extremos de los alambres soldados.De igual manera este fenmeno se aprovecha con mas auge a travs de las llamadas clulas Peltier:Alimentando una deestas clulas PELTIER, se establece unadiferencia de temperatura entre las dos caras de la clula PELTIER, esta diferencia depende de la temperatura ambiente donde este situada la clula PELTIER, y del cuerpo que queramosenfriar o calentar. Su uso mas bien espara enfriar, ya que para calentar existen las resistencias elctricas, que son mucho mas eficientes en este co-metido que las clulas peltier, estasson mucho mas eficaces refrigerando,ya que su reducido tamao, las haceideales para sustituir costosos y voluminosos equipos de refrigeracinasistida por gas o agua.

CLULAS PELTIER

Si observamos la figura, podemos ver que se compone, prcticamente, de dos materiales semiconductores, uno con canal N y otro con canalP, unidos entre si por una lmina de cobre.Si en el lado del material N se aplica la polaridad positiva de alimentacin en el lado del material P la polaridad negativa, la placa de cobre de la parte superior enfra, mientras que la inferior calienta.Si en esta misma clula, se invierte la polaridad de alimentacin, es decir, se aplica en el lado del material N la polaridad negativa y en el lado del material P la positiva, se invierte la funcin de calor / fro: la parte superior calienta y la inferior enfra.

Un dispositivo de refrigeracin convencional lleva tres elementos fundamentales: un evaporador, un compresor y un condensador. El evaporador representa la seccin fra dentro de la cual el refrigerante, bajo presin, puede evaporarse. El paso del refrigerante de estado lquido a gaseoso necesita tomar calor de su entorno. El compresor funciona como una bomba para el refrigerante, que, comprimindolo, hace que pase de estado gaseoso a lquido, restituyendo su energa calrica. El condensador radia las caloras cedidas por el refrigerante, y el compresor, al exterior.

El mdulo Peltier, por lo tanto presenta ciertas analogas con un dispositivo como este. Es, por lo tanto, una bomba de calor esttica que no requiere ni gas ni partes mviles.Fsicamente los elementos de un mdulo Peltier son bloques de1mmcbico conectados elctricamente en serie y trmicamente en paralelo (ver figura).

Si tenemos en cuenta sus reducidas dimensiones, unos milmetros escasos, una sola clula puede alcanzar, como mximo una potencia frigorfica de 0,5 watts.Es decir, que para conseguir potencias frigorficas de15 a 20 watts, hay que realizar bateras formadas, como mnimo por 30 o 40 clulas. De hecho, al aumentar el nmero de clulas, aumenta la superficie irradiante y, por lo tanto, la potencia refrigerante. En resumen, que tanto la dimensin como la potencia calorfica obtenida dependen del nmero de elementos utilizados por mdulo.Existen clulas Peltier con dimensiones y potencias diversas. Tambin existen clulas aisladas y no aisladas, en funcin de que encima y debajo de las dos superficies exista, o no, una capa fina de material cermico, necesario para aislar las lminas de cobre de las distintas clulas; por consiguiente estas dos superficies se pueden apoyar sobre cualquier plano metlico sin necesidad de aislantes, o no.Si una clula Peltier est sin aislar ser necesaria la utilizacin de una mica del tipo Sil-Pad, para poder transferir la energa. Este tipo de micas es caro, muy caro y difcil de conseguir. Por otro lado, las clulas ya aisladas tienen un material cermico con una resistencia trmica muy baja, por lo que la prdida de transferencia es insignificante.El fro o calor que puede generar un mdulo Peltier viene especificado por el salto trmico (diferencia trmica, incremento, etc.) que indican sus fabricantes.En teora, un salto trmico de 70 grados significa que si el lado caliente de la clula se ha estabilizado a una temperatura de 45 grados, en el lado fro existe una temperatura de 45 - 70= -25 grados.Por el contrario, si el lado caliente slo alcanza 35 grados, en el lado fro hay una temperatura de 35-70= -35 gradosA nivel prctico, debido a las inevitables prdidas de transferencia de calor entre clula y aleta de refrigeracin es difcil alcanzar este salto trmico. Tampoco tiene un rendimiento lineal y son elementos muy pesados. Quiero decir con esto (no que pesen) que el rendimiento obtenido del funcionamiento del aparato es muy bajo.Hoy en da, se construyen slidamente y entamao de una moneda.Los semiconductores estn fabricados con Teluro y Bismuto para ser tipo P o N (buenos conductores de electricidad y malos del calor) y as facilitar el trasvase de calor del lado fro al caliente por el efecto de una corriente continua.

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UNA CELULA PELTIER:

LA DIFERENCIA DE TEMPERATURA ENTRE CARAS ES DE 70 C.EJEMPLO DE MONTAJE DE UNA CELULA PELTIER:

EJEMPLOS DE USO DE LOS MDULOS PELTIEREn el campo de la climatizacin hay equipos de aire acondicionado que controlan la temperatura y la humedad que disponen de instalaciones frigorficas de compresin que emplean fluidos frigorgenos a base de compuestos de flor y de cloro que en mayor o menor medida atacan a la capa de ozono. Tambin se han desarrollado equipos que deshumidifican el aire empleando absorbedores qumicos y equipos de compresin, en general de potencias de deshumidificador grandes.En el campo de las potencias bajas de un a cinco litros se ha pensado que equipos de deshumidificacin formados por pastillas de efecto Peltier y acumuladores trmicos con cambio de fase a temperaturas ms bajas del punto de roco deseado podran ser interesantes y competitivos, procedindose a realizar unos prototipos y patentar el sistema. Se supera la carencia de la deshumidificacin de una sala o estancia y el disponer un equipo porttil y ecolgico.La tecnologa presentada consiste en hacer pasar aire de un local, habitacin, etc., aspirado por unos ventiladores, a travs de unos acumuladores de fro, que se enfran mediante efecto Peltier, recogindose el agua condensada en el sistema en una bandeja inferior. Es un equipo compacto de sobremesa, muy adecuado para controlar la humedad en climas hmedos, del cual se han eliminado ruidos y vibraciones, evitando las partes mviles de los compresores que llevan los actuales deshumidificadores y los fluidos frigorgenos, como posibles contaminaciones medioambientales.

PELIGROS DE LOS ENFRIADORES PELTIERSi bien un enfriador Peltier puede ser una perfecta solucin trmica, si el diseo es insuficiente o los ventiladores estn instalados inadecuadamente puede ser peligroso. He aqu relacionados algunos de los peligros:Sobrecalentamiento:Los enfriadores Peltier vienen con un disipador y un ventilador. Si el ventilador falla, esto es mas peligroso que con un disipador convencional. Debido a que el calor del elemento Peltier, puede sobrecalentarse y daar nuestro producto.Problemas elctricos:Si se est utilizando en un CPU para enfriar el mismo, el elemento Peltier consume una potencia elctrica importante, posiblemente mas de lo que pueda suministrar la fuente de alimentacin. Esto es especialmente un problema al arrancar un sistema: Mientras los discos duros alcanzan velocidad, estos utilizan mas potencia, y si el Peltier inicia consumiendo esta potencia al principio, esto puede ser un problema. Los buenos enfriadores Peltier resuelven este problema arrancando los elementos Peltier despus de cierto tiempo, cuando el CPU est caliente. Otro problema puede ser el cableado elctrico del elemento Peltier - si es demasiado fino (como algunos Peltiers baratos). Este puede no ser suficiente para poder con los requerimientos del Peltier y se sobrecalentar. Tambin, obsrvese que el enfriador Peltier debe tener una lnea dedicada desde la fuente de alimentacin.Hasta cuando dura un elemento Peltier ?Un elemento Peltier por si mismo dura mucho tiempo. De hecho existen personas que han utilizado elementos Peltier durante muchos aos sin problemas. Es poco probable que el elemento Peltier deje de funcionar; sin embargo, como con otros disipadores, el ventilador si que puede dejar de funcionar - y este es el mayor problema.

COMENTARIOSSolo quisiera comentar que este efecto tiene un campo de aplicacin enorme en el cual se puede explorar fcilmente debido a la flexibilidad con que se puede utilizar el fenmeno y a la relativamente fcil reproducibilidad de los dispositivos a disear.Tambin quiero agregar que se anexa a esta investigacin un archivo del tipo pdf en el cual viene explicado paso por paso todos los efectos que intervienen dentro de los mdulos de Peltier. Me tome la libertad de anexar este documento debido a que la informacin contenida es muy interesante y mucho mas explicativa que el presente reporte.

la placa es la de marca TEC y sus caractersticas generales: Nmero de tipo: TEC1-12709 Umax (V): 15.2V I mx (A): 9A Potencia: max. 136.8W T max (grados celsius): 67 (esta es la maxima temperatura que puede alcanzar el lado caliente sin quemarse) Dimensiones (mm): 40 X 40 X 3.5 Cable de alimentacin: 15cmcon buena refrigeracin es capaz de lograr unos -10c!!Existen varios tipos derefrigeracin, las mas comunes, hablando a matacaballo son:*Porcompresinydescompresinde gases (como la de tu cocina seguramente)estas necesitan equipos medianamente voluminosos, pero son muy efectivas, al ser muy voluminosas lo descarte comoopcin.

No obstante vienen equipos a gas de 12v de tamao reducido, y en Argentina lasnicaque se consiguen son las Danfoss, y son muy caras.

Esta es Coleman:

*Porabsorcin, las que tiene la llamita de kerosene*Porevaporacin*Algntipo de maquinatrmicaantigua, Ej:

*Y el maravilloso sistema peltier (el cual es el que yo voy a utilizar), que sera detallado brevemente acontinuacin.

EL EFECTO PELTIER

No me voy a largar a tirarles datos defsicasuper avanzada porque no me van a entender, (yo tampoco lo entiendo )El efecto Peltier es una propiedad termoelctrica descubierta en 1834 por Jean Peltier, trece aos despus del descubrimiento del mismo fenmeno, de forma independiente, por Seebeck. El efecto Peltier hace referencia a la creacin de una diferencia de temperatura debida a un voltaje elctrico. Sucede cuando una corriente se hace pasar por dos metales o semiconductores conectados por dos junturas de Peltier. La corriente propicia unatransferencia de calorde una juntura a la otra: una se enfra en tanto que otra se calienta, mientras yo mas refrigere el lado caliente masfroesta el ladofro.

Para masinformacin:http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Peltier-Seebeck

PROBLEMAS A ENFRENTAR Y SOLUCIONAR:

*COMO CORNO REFRIGERAR EL LADO CALIENTE DE LA PLACA*COMO AISLAR EL LADO CALIENTE DEL LADOFRODE LA PLACA, ya que este es una de las principales limitaciones del uso de placas peltier en sistemas, debido a que origina una gran perdida defro, ademas de su alto consumo*ALIMENTACINDEL SISTEMA*ILUMINACINDEL COMPARTIMIENTO*DISTRIBUCINUNIFORME DELFRO*CONSEGUIR LOS ELEMENTOS NECESARIOS*NO ABANDONAR EL PROYECTO (lo suelo hacer )*YDEMSADAPTACIONES QUEIRNSURGIENDO DURANTE EL PROCESO.

PARA REFRIGERAR EL LADO CALIENTE :

Necesitaba un refrigerador, bueno y confiable, por que si falla se me quema todo,consegua buen precio ( $140) en Mercadolibre un Cooler Master hyper TX2.

Dimensin del disipador de calor (L) x 130mm (W) 74mmX (H) 158.7mmDisipador de calor Peso 790gHeatpipe 6 mm X 6 XVentilador Sugerido de 120mm x 120mm X25mmVelocidad Sugerida del Fan800 ~ 1200rpmNivel de Ruido Sugerido(dBA) Por debajo de 26dBAFlujo de Aire 57CFMDireccin del disipador: escape trasero del ventilador

*ASCUANDO ME LLEGO EN SU HERMOSO EMPAQUE:*EL DISIPADOR:

EL FRENTE:

EL PERFIL, CON SU DESVIADOR DE AIRE CALIENTE:

*EL BLOCK (lo quequedaraapollado en el microprocesador de un pc), con sus 6 HEATPIPES ( los tubitos de cobre de la imagen,estnrellenos de un refrigerante que al evaporarse refrigera, y seenfracon el disipador):

ACA ESTA SIN EL SOCKET LGA 775 (socket es el coso ese conformado por las patitas que aparecen a los costados del block, las cuales sirven paraadherirsea la placa madre del CPU), lo gris es la pastatrmicaoriginal con la que venia.Note que el block era mas pequeo que lo esperado, lomedcon un "calibre", y me dio 40x40x40 mm, justo el tamao de la placa peltier.

El tipo deconexinqueutiliza, el cable rojo es el positivo, el negro el negativo y el amarillo un sensor de efecto hall, o sonda hall, la cual indica a la placa madre las RPM (revoluciones por minuto) que desarrolla el cooler, si este comienza a funcionar a unrgimende revoluciones insuficiente el CPU se detiene para prevenir cualquier dao por recalentamiento.El sensor hall funciona midiendo el campomagntico, (densidad de flujomagntico).Muuuy simple:

Masinformacin:http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_efecto_Hall

PARA LAALIMENTACIN:

La idea original era deconseguirun transformador220v Ac 12v Dcya que todos las partes de la futura heladerafuncionarancon 12v y 3v (iluminacinlednicamente)...HAORAA...COMO MIERDA LO CONSEGUIA!!??

Mefundla cabeza tratando de conseguir o ingeniar un transformador de este tipo hasta que.... una feroz idea cruzo por mi mente, me dije BOLUDO lo podes conseguir armado en caja refrigerado conprotecciny todoo!!

Adivinen... utilice una fuente de pc usada del tipo ATX, la cualconseguen Mercadolibre por lamdicasuma de $30 (usada por supuesto), esta era de 550 W REALES, alcanzaba y sobraba para lo que yo

La refrigeracin de la fuente es dada por un pequeo cooler y su conector maestro es de 24 pines

MI PLACA PELTIER:

Como de costumbre laadquirpor mercadolibre, en CABA ( aca en Crdobapedancomo $400) y en ML $49,99, gracias a los muchachos de LABSHOP ubicados en el partido de Nues o de Belgrano, noentendbien.

http://labshop.com.ar/

la placa es la de marca TEC y suscaractersticasgenerales:Nmero de tipo: TEC1-12709Umax (V): 15.2VI mx (A): 9APotencia: max. 136.8WT max (grados celsius): 67 (esta es la maxima temperatura que puede alcanzar el lado caliente sin quemarse)Dimensiones (mm): 40 X 40 X 3.5Cable de alimentacin: 15cm

con buenarefrigeracines capaz de lograr unos -10c!

http://www.utm.mx/~mtello/Extensos/extenso020709.pdfhttp://www.hardside.com.ar/utils/peltier.htm

Nuestro objetivo es hacer un Refrigerador autosustentable con placas peltier Con ventiladores ayudados por disipadores de frioCon energas alternativas!