Aplicaciones de las células de Peltier

El efecto Peltier del que ya hablamos en este blog  es una propiedad termoeléctrica descubierta en 1834 por Jean Peltier, trece años después del descubrimiento del mismo fenómeno, de forma independiente, por Thomas Johann Seebeck.

El efecto Peltier hace referencia a la creación de una diferencia de temperatura debida a un voltaje eléctrico que se hace pasar por dos metales o semiconductores(tipo n y tipo p) conectados por dos “celulas de Peltier” de modo que la corriente propicia una transferencia de calor de una unión a la otra: una se enfría en tanto que otra se calienta.

Una consecuencia muy  interesante de este efecto es que la dirección de transferencia de calor es controlada por la polaridad de la corriente, de modo que si invertimos la polaridad cambiará la dirección de transferencia y así el signo del calor absorbido/producido. Esta propiedad  de hecho hace  que sea fácil de instalar  y utilizar  pues simplemente antes de la instalación definitiva , si no se esta  seguro,  encontrar una pila seca  y  conectar  los  dos polos  a  la alimentación de la célula( rojo al positivo  y negro al negativo) , en seguida  podrá  sentirse  frió en una cara  y en la otra calor , de modo  que es muy interesante   que  recuerde cual de las caras  es la fría y  cual la caliente pues sera muy  interesante de cara  a  la aplicación que desee darle (enfriador o calefactor).

Otra   concepto  muy interesante,   es que si desea conseguir un sistema mas grande  de refrigeración puede usar  dos ,tres o mas células , ampliando lógicamente al superficie radiante  y re dimensionando la fuente de alimentación para ofrecer la intensidad necesaria.Por ejemplo con una típica fuente ATX  de ordenador podríamos alimentar hasta  4 células en paralelo pues  6Amp x4=24Amp , resultado que es menor de los 26Amp máximos  en la salida de 12V para una fuente de 500W(330W en la salida de 12V)

Gracias  a estas células , si se  tienen al piezas adecuadas,  por muy poco dinero y de una manera muy sencilla se puede  fabricar un  aparato de aire acondicionado que nada tiene que ver con un cubo con hielo y  un ventilador que hemos visto en muchos videos de youtube .

El diseño no lleva compresor ni gas siendo el elemento clave en este proyecto las células de Peltier , las cuales nos van a proveer de frío en nuestro aire acondicionado
Las células termoeléctricas   se puede conseguir por muy poco dinero en portales  chinos  pero    también por un precio similar en Amazon:SODIAL(R) 5pcs TEC1-12706 disipador refrigerador termoelectrico fresca Placa Modulo 12V 6A 72W

  por unos 2€ por célula.

Estas células de  72W  ,consiguen frío cercano a la congelación en cuestión de minutos o calentar a ebullición simplemente invirtiendo la polaridad,  utilizándose   en la actualidad  para numerosas aplicaciones :

• Disipadores de CPU para alternar las fuentes de energía
• Enfriadores instantáneos de líquidos
• Neveras portátiles
• Vinacotecas 
• Calentadores/enfriadores de comida

Constructívamente  estas células están  hechos  de material semiconductor intercalado entre  placas de cerámica y no tienen partes móviles por lo  que es muy importante  que se utilicen en conjunción con  disipadores de calor para evitar el quemado

Este curioso componente cuando se hace pasar una corriente por el circuito compuesto de materiales diferentes cuyas uniones están a la misma temperatura se produce  calor en una cara  y el efecto inverso en  la otra cara del chip dejando una cara de la célula fría y la otra caliente

El efecto también se da al contrario:cuando en las caras de las células de hay una diferencia de temperatura ésta produce corriente eléctrica que  fluirá por los dos cables de alimentación de la célula  y que podremos medir si estamos interesados.

Las células peltier no tienen polaridad  pero el efecto de temperatura en las caras del componente se invertirá si conectamos el  rojo al positivo y en negro al negativo se va  enfriar  pero si invertimos la polaridad  estará fría esa cara y caliente la contraria

Para este tipos de  proyectos  pues debe tener la precaución de conectar todas las células del mismo modo y con la cara hacia el mismo lado pues  de lo contrario podríamos tener efectos muy decepcionantes 

Algunas de las piezas necesarias  para fabricar  un sistemas de  ocho células

• cuatro ángulos de aluminio de centímetros de largo
• aluminio de x milímetros
• pasta térmica
• una fuente de alimentación
• cuatro tornillos rosca
•  una broca para metal de unos dos milímetros
• Cables
• Perfiles de aluminio
• 4 Ventiladores
• 8 Celulas Peltier
• Pegamento expoxi

Pasos a seguir para la construcción de un sistema de AA casero:

1. Pegar los ángulos de aluminio a los disipadores utilizando pegamento epoxi (es un pegamento que se presenta en dos componentes,debemos verter un poco de producto y remover hasta que los dos componentes se mezclen ) Iremos aplicando pegamento en el ángulo de aluminios  y  luego lo pegamos  esperaremos un par de horas .Hasta que el pegamento se seque ESPERE.
2. Una vez tengamos pegados  los disipadores con los ángulos de aluminio vamos a proceder a colocar las células :Debe  tener  mucho cuidado cuando manipulen estas  porque si se caen al suelo se pueden romper  pues es  un material cerámico duro pero quebradizo .Recuerde que para que el efecto peltier se produzca de la forma más eficiente posible es necesario que estas células   tengan disipación por ambas caras.Es por ello el uso obligatorio de disipadores con ventilación para que exista una buena transmisión térmica entre la célula y el disipador
3. Es importante emplear pasta térmica .Pondremos la pasta en todas las superficies de los disipadores y seguidamente colocamos las peltier apretando bien para que se expanda la pasta térmica en toda la superficie de la célula. También  aplicar más pasta térmica en la superficie de las células  en los extremos.Luego poner el otro conjunto de disipadores encima de las células .De este modo igualmente tenemos que apretar bien para que se expanda la pasta
4. Con todo las células con el conjunto atornillado vamos a fijar los ventiladores .Se tiene que tener la precaución de que la parte de la pegatina es la parte donde sale   el aire.Esta es la razón debe ser excusa donde los disipadores por lo que colocamos los ventiladores de este modo la fijación de los ventiladores va a ser con pegamento
5. Ponemos  dos cordones de pegamento en la parte superior  y colocamos los ventiladores en su posición.Para evitar que se mueva las células t los extremos es mejor ponerle  unos tornillos autoroscantes
6. Ya tenemos todos los elementos montados y pegados ,ahora hay que conectar todos los componentes .Los vamos a conectar en paralelo.Al igual que todos los ventiladores es conveniente realizar las conexiones del modo más ordenado posible.Para sujetar bien los cables debemos usar bridas .
7. A la fuente de alimentación  pelamos todos los cables y lo conectamos en paralelo en la ficha
8. Conectamos el cable de red
9. En este proyecto de ejemplo se han usado sólo ocho células  y cuatro ventiladores pero sabiendo cómo se fabrique se puede modificar
10. Lo recomendable para que sea más eficiente es utilizar poliestireno expandido en la ventana .Para ello podemos contar una tira del ancho de nuestro aire y de este modo  impedirá el acceso del  aire caliente de la calles …

Y ahora en el siguiente vídeo podemos ver todos lo pasos por detalla  de una manera muy clara:

¿Quien se anima con este proyecto?