Heladera Termoelectrica Peltier - Peltier Thermoelectric Fridge

Diseño de una caja de refrigeración por termocélulas
Antonio Ayala del Rey
Ingeniería técnica de telecomunicaciones especialidad en sist. electrónicos

Resumen
El diseño de un sistema refrigerante termoeléctrico basado en células peltier es una tarea que engloba dos partes importantes. Una parte trata de conseguir el control de una temperatura estable y a un nivel bajo mediante un sensor yun controlador adecuado. Además al ser un sistema desarrollado para un volumen concreto es también importante en esta primera parte saber escoger el recipiente adecuado así como los disipadores de calor. La segúnda parte, y quizá la más compleja, es el desarrollo de un sistema que pueda controlar la humedad interna tanto a la alta como a la baja. Para ello es importante saber la influencia quetiene la temperatura sobre la humedad y al reves, y lo más complicado, saber controlar las rápidas variaciones que experimenta este parámetro.

Fig. 1. Célula termoeléctrica

1. Introducción
La incesante necesidad actual de fabricar máquinas, aparatos y procesos industriales cada vez más respetuosos con el medio ambiente hace que la utilización de materiales o compuestos químicos que contamineneste, esté cada día peor visto. Además las normativas de los gobiernos europeos al respecto cada vez son más estrictas en este aspecto e impiden que se sigan utilizando productos que contaminen el entorno en la fabricación de electrodomésticos, máquinas etc…. Debido a esto, todos aquellos aparatos que contaminaban el medio ambiente hace unos años se han tenido que ir sustituyendo por versiones másmodernas de los mismos. Una gama de electrodomésticos que tenía muchos conflictos eran los aires acondicionados debido al uso de gases refrigerantes que, una vez retirado el aparato, se escapaban a la atmósfera destruyendo la capa de ozono. Hoy en día esto ya no ocurre ya que desde el año 1989 con el protocolo de Montreal, está prohibida la emisión de este tipo de gases a la atmosfera. Los gasesque se utilizan hoy como refrigerantes en los aparatos de aire acondicionado ya no son contaminantes. De todas maneras, en la búsqueda de nuevos sistemas refrigerantes, en los últimos años se han desarrollado mucho los sistemas basados en células termoeléctricas. Las células termoeléctricas son unos dispositivos de pequeño tamaño que alimentadas con una tensión relativamente baja son capaces deabsorber calor por una de sus caras y generarlo por la otra.

Esta capacidad está basada en un efecto llamado el efecto Peltier descubierto en 1934 por el físico francés Jean Charles Peltier, que descubrió que si una corriente pasa por dos metales diferentes en uno se provoca una absorción de energía calorífica mientras que en el otro se genera calor. Las células termoeléctricas se han estadousando en los últimos años en refrigeración de neveras en automóviles y como sistema refrigerante en neveras de pequeño tamaño para domicilios particulares. Hoy en día también se utilizan para refrigerar otros componentes electrónicos como procesadores de ordenador. Este proyecto intenta demostrar la capacidad de este tipo de células en un sistema de control de temperatura y humedad en un volumenreducido.

2. Modos de transmisión de calor
Antes de afrontar el diseño del proyecto en si, es importante conocer como funcionan mínimamente las leyes de la termodinámica y concretamente los modos de transferencia de temperatura que existen. El más importante y que nos va a determinar gran parte de los cálculos que se tienen que hacer es el fenómeno de la conducción. Este es el fenómeno por el cualla temperatura de dos ambientes contiguos tiende a igualarse en un tiempo que depende de la resistencia térmica que exista entre ellos

Fig. 2. Transferencia de calor entre dos materiales

Esto quiere decir que debemos escoger muy bien el material del recipiente que queremos refrigerar ya que ha de oponerse en la medida de lo posible a la transferencia de calor entre el interior y el...