Climatizacion mediante celulas peltier

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CLIMATIZACIÓN MEDIANTE CÉLULAS PELTIER
Autor: Calvo Romero, David. Directores: Rodríguez Pecharromán, Ramón. Pagola de las Heras, F. Luis. Entidad Colaboradora: ICAI-Universidad Pontificia Comillas.

Resumen del proyecto
En este proyecto se estudia la optimización de las tecnologías especiales de transformación en el apartado de termoelectricidad, mediante el control de la temperatura de unsistema constituido por un recinto enfriado por células Peltier. El efecto Peltier ocurre cuando una corriente pasa a través de dos metales similares o semiconductores (tipo-n y tipo-p) que están conectados entre sí en dos uniones (uniones Peltier). La corriente origina una transferencia de calor desde una unión hasta la otra: una unión se enfría mientras que la otra se calienta. Célula Peltiercomercial:

Las aplicaciones industriales de los módulos termoeléctricos han sido escasas hasta el momento, ya que para mantener su funcionamiento en condiciones óptimas en un entorno determinado se necesita establecer un control en la alimentación. Este proyecto se enmarca dentro de una línea de trabajo de la Universidad en relación a la termoelectricidad, como es la patente del ParamentoTransparente Activo termoeléctrico, con posible aplicación en

climatización de edificios. Las células Peltier por el contrario, se pueden usar en el control de temperatura de diferentes aplicaciones, y dispositivos de menores dimensiones. Los posibles resultados del estudio y ensayo de este sistema se podrán extrapolar a otras líneas de trabajo para climatización mediante termoelectricidad, como puedeser la del Paramento Transparente Activo, anteriormente mencionado. Éste es el tercer proyecto fin de carrera que incide en el prototipo de este sistema térmico. El objetivo de este último proyecto es cerrar el lazo de control y desarrollar las diferentes estrategias de elaboración de un control para el sistema, escogiendo las soluciones óptimas para el mismo, así como idear la manera desolventar los problemas derivados de las diversas nolinealidades del sistema. A tal efecto son útiles las herramientas de simulación y modelado del sistema desarrollados en los proyectos previos. Son objeto de estudio aspectos como el modelo del sistema, controles del tipo PID, limitaciones en los controles de tipo PID, controles más sofisticados, etc. La metodología consiste en poner en correctofuncionamiento el prototipo empleado en los anteriores proyectos, con un nuevo sistema de adquisición de datos. Se ha desarrollado una aplicación utilizando el software Labview de National Instruments, que nos permite medir y llevar a cabo acciones de control a través del hardware de adquisición y generación de datos. Sistema térmico de ensayo:

Se han estudiado de forma teórica los efectos físicos queacontecen en el módulo termoeléctrico, teniendo en cuenta la dinámica de los mismos. A partir de ellos, se lleva a cabo la identificación del modelo que se ajusta al sistema real. Una vez alcanzado el conocimiento de la estructura del modelo, se realizan ensayos que permiten consolidar el modelo obtenido, utilizando métodos matemáticos basados en la optimización para conseguir sus coeficientes.Se consigue, por tanto, un modelo con el que se simulan e implantan los controles adecuados. Dicho modelo presenta la siguiente estructura:

P (s ) =

- 0.00038 (s + 0.00109) (s + 0.106) (s + 0.0049) (s + 0.00026)

Con ganancia estática de valor: -3 ºC/A Sus constantes de tiempo son: 3846, 204 y 9.5 segundos. Gracias a este modelo, se diseña un control PI y se observan las limitaciones quetiene. Su handicap principal es que a mayor diferencia entre temperatura deseada y temperatura del sistema, demanda mayor corriente hacia la célula. Esto puede provocar un sobrecalentamiento en ella y no mejora la potencia frigorífica entregada. Se desarrollan distintas alternativas para corregir este problema en régimen permanente y la mejorar la respuesta dinámica. Se llega a la conclusión de...
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