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8/15/2019 REFRIGERACIÓN TERMOELECTRICA
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Refrigeración Termoeléctrica
Ing. MSc Camilo Fernández
Barriga
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Principio de Funcionamiento
• fecto ! See"ec# en $%&$ 'nione( (oldada(
∆)• fecto Peltier en $%*+! al pa(ar I, ∆T
• T-om(om en $%+, /nico material
•0oule! 1i(i(pación de calor por pa(o de I• Tel#e( 2$3*45 6 Toffee 2$3+45, u(o de(emiconductore( 2'(o de teluro( 6 (eleniuro(5
• ( el mi(mo de una termo7cupla
• Se genera un potencial de"ido a una 8ariaciónde Temperatura
• '(o de materiale( (emi 9 conductore(
• Sodio, germanio, (ilicio, diamante
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fecto( de )ariación de Temperatura
en Termoeléctrico(
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fecto( See"ec# 6 Peltier
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Rango( de Funcionamiento
• :a refrigeración termoeléctrica permitee8acuar carga( frigor;fica( de(de una(décima( de 8atio -a(ta 8alore( del orden
de $ #4?C en una (olaetapa, 6 (ituar(e en el entorno de lo($*4?C cuando (e utiliza una a(ociación en(erie o ca(cada térmica
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Fenómeno termoeléctrico en la(
unione( metal 7 (emiconductore(
• lectrone( tipo p o n (e
comportan como l;=uido
en el metal 6 como ga(en el (emiconductor
• efecto Peltier (e traduce
en un proce(o de
cam"io de fa(e2conden(ación 6
e8aporación5 de lo(
portadore(
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(=uema de cone@ión de un
T
d
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(=uema de
cone@ión e
in(talaciónA -a(ta ∆ T 7$*4
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Materiale( para la
Refrigeración Termoeléctrica• Semiconductore( refrigeradore(
termoeléctrico( (on lo( (eleniuro( 6
telururo( de "i(muto dopado( parao"tener (emiconductore( tipo P o .
• l telururo de "i(muto, e( una aleaciónformada por "i(muto, telurio, (elenio 6
antimonio 2ma( u(ado5
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Cur8a( de Rendimiento
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Parámetro( de un Módulo de
Refrigeración Termoeléctrica• Se aco(tum"ran a e(ta"lecer para
temperatura( 2TC 5 del lado o cara caliente
igual a &D?C o 4?C.
• 7 Imax ! inten(idad de corriente continua
para la =ue (e alcanza el má@imo de
potencia neta de refrigeración.
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• Tmax ! diferencia de temperatura( entre lacara caliente 2TC 5 6 la cara fr;a 2TF 5 cuando
circula Imax 6 el módulo tra"aEa en 8ac;o.• Qmax ! potencia térmica e@tra;da cuando la
diferencia de temperatura( entre am"a(cara( e( nula 2TC TF 5 6 circula la corriente
Imax .• Vmax ! diferencia de potencial aplicado al
módulo cuando circula Imax 6 no pre(entapotencia de refrigeración 2carga térmica nula5
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Módulo de Refrigeración
Termoeléctrica 2tamao5
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Ta"la de Caracter;(tica(
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Principio de Funcionamiento
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Cur8a( Caracter;(tica(
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Ta"la de )alore( de Parámetro(
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Eemplo• Carga frigor;fica total igual a *4 < 2(uma de la carga acti8a
6 de la pa(i8a5• Temperatura interior de D?C.
• :a cara fr;a del módulo (e pone en contacto con la pareddel recinto del cual (e de"e e@traer el calor 6 la caracaliente (e refrigera mediante un (i(tema di(ipador de
aleta( la( cuale( (e refrigeran por con8ección forzada conaire a $?C.
• :a cara fr;a 2TF 5 igual a 9*?C
• :a cara caliente 2TC 5 e(tá a &D?C.
• Calcular la( condicione( de tra"aEo del módulo, a(; como(u CGP.
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Solución• .T TC 7 TF &D 7 27*5 *4?CH Q *4 <
• partir de la( cur8a( caracter;(tica(!• I H V $4, V 2nóte(e =ue (e toma el ma6or de lo(
8alore( de ten(ión =ue corre(ponden a una inten(idad de A5.
• Por lo tanto la potencia eléctrica aportada!
• P VI $4, @ &, <
• COP Q/P *4J&, 4,D
• :a potencia térmica 2QK5 =ue tiene =ue di(ipar la cara caliente,(e calcula a tra8é( de!
• QK Q L P Q 2$ L $JCOP 5
• *4 2$ L $J4,D5 %&, <
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Refrigeración Termoeléctrica de
Multi 9 etapa• ( conformado por do( o má( módulo( de
refrigeración
• Son di(tri"uido( uno detrá( del otro.
• Cara caliente de uno, e(tá pegada a la
cara fr;a del otro 2cone@ión (erie ó
ca(cada5
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)entaEa(
• u(encia de parte( mó8ile( 6 en con(ecuencia
de ruido.
• Fácil adaptación para refrigerar (i(tema( en
mo8imiento.• :a con8er(ión directa de energ;a eléctrica en
fr;o (in pa(o por energ;a mecánica.
• Pe=uea ocupación de e(pacio 6 ele8adaden(idad de potencia de refrigeración.
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• Gperación en corriente continua 6"uena regulación de temperatura.
• Po(i"ilidad de calentar o enfriar por(imple cam"io de (entido de lacorriente.
•Temperatura( de la cara fr;a mu6 "aEa(2apro@imadamente! 7$44?C5 6 ele8ado((alto( de temperatura entre la( cara(caliente 6 fr;a 2uno( >4?C en módulo(
de una etapa 6 -a(ta uno( $*4?C enmódulo( multietapa5.
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Campo( de plicación
• plicacione( aero(paciale(, aeronáutica( 6militare(.
• =uipo( de lá(er, fotónica 6 fi"ra óptica.
•Refrigeración de caEa( fr;a( 6 e=uipo(electrónico( mó8ile( 2electrónica de potencia5.
• Refrigeradore( mó8ile( 2"arco(, automó8ile(,
etc.5.
• plicacione( médica( 2refrigeración defármaco(, almacenamiento 6 tran(porte de
órgano(, etc.5.
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plicacione(
• plicacione(
automotrice(!
• nfriador de lata(
• 2can cooler5
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plicacione(
• plicacione(
automotrice(
• Calentador 6
enfriador de a(iento
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plicacione(
• plicacione(
Médica(
• Congelador de
Criogenia
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plicacione(
• plicacione(1omé(tica(
• nfriador de gua
• ire condicionado
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plicacione(• plicacione(
Indu(triale(• 1e(-umificador
• Contenedor de
pe(cado
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plicacione(
• plicacione(
(paciale( 6 Militare(
• )i(or octurno
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plicacione( en computadora(
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PENTIUM II 233 FUNCIONANDO A 600 Mhz y PENTIUM II 333 FUNCIONANDO A 830 Mhz con
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Fia"ilidad
• &?C, MTBF! * @ $4 -ora(
• %4?C la fia"ilidad di(minu6e,
do"lándo(e el MTBF
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Factore( =ue di(minu6en la
Fia"ilidad• Mala in(talación o incorrecta manipulación
• l módulo e( "a(tante re(i(tente a e(fuerzo(
normale( 2tracción o compre(ión5 no lo e( tanto
a e(fuerzo( tangenciale( o cortante(.• :a -umedad puede producir un fenómeno de
electro7corro(ión.
• (o"recalentamiento del mi(mo, (o"re tododurante la( operacione( de (oldadura.