tecnología

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA
Unidad Profesional Azcapotzalco

“ESTUDIO DE LAS
CARACTERÍSTICAS DE LOS
SISTEMAS TERMOELÉCTRICOS
Y SU APLICACIÓN EN
REFRIGERACIÓN”

TESIS PROFESIONAL
Q U E P A R A O B T E N E R E L T I T U L O D E:
INGENIERO MECÁNICO
P R E S E N T A:
ROSA ANGELICA ANGELES ZURITA
JOSÉ EDUARDO MÁRQUEZ TAVERA
MEXICO,D.F. 2005

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
REFRIGERACIÓN TERMOELÉCTRICA

Para todos aquellos que siempre nos apoyaron.
“Gracias a mi familia por ser mi principal escuela, apoyo así como por enseñarme a
vivir y disfrutar de la vida. Higinio, Angelica, Alma y Miguel: y gracias doy a Dios
por haberme dadoesta familia.”
A Dios, “Por haberme permitido llegar a esta meta y lograr todo lo que hasta ahora he
logrado”.
A mis padres Irma y Eduardo, “Por el apoyo incondicional que he recibido a lo largo de
toda mi vida de quienes siempre me sentiré orgulloso a quienes amo y respeto y quienes
estoy seguro que comparten mi alegría”.
A mis hermanas Edna y Mishel, “Por su cariño y apoyo”.
Al Dr. IgnacioCarvajal Mariscal y al M. en C. Alejandro Zacarías Santiago “Por el
apoyo, las observaciones y comentarios recibidos durante la realización de esta tesis”.
A nuestra “Alma Mater” el INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL, que ha sido
indispensable en la incorporación de una infinidad de generaciones, haciendo
profesionistas en diversas áreas que requiere la nación para el desarrollo del país.
A laEscuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Profesional
Azcapotzalco por la oportunidad que nos ofreció para prepararnos como
profesionistas, engrandeciéndonos como personas de provecho para nuestro país, por el
apoyo recibido para la realización de la carrera.

Muchas Gracias.
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ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDADPROFESIONAL AZCAPOTZALCO
REFRIGERACIÓN TERMOELÉCTRICA

INDICE
OBJETIVO

7

JUSTIFICACION

7

RESUMEN

8

INTRODUCCIÓN

9

CAPITULO I
FUNDAMENTOS TEORICOS DE LA REFRIGERACIÓN
1.1. TERMODINAMICA PARA REFRIGERACION
1.1.1. PRIMER PRINCIPIO DE LA

11

TERMODINÁMICA

15

1.1.2. SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA

16

1.2. CALOR

16

1.2.1. UNIDADAES DE CALOR

171.2.2. CALOR

18

LATENTE

1.2.3. CALOR ESPECÍFICO

1.3. TEMPERATURA
1.4. TRANSFERENCIA DE

19
20

CALOR

22

1.4.1. CONDUCCIÓN

23

1.4.2. CONVECCIÓN
1.4.3. RADIACIÓN

25
26

1.5. CALOR LATENTE DE FUSIÓN
1.6. CALOR LATENTE DE EVAPORACIÓN
1.7. TONELADA AMERICANA DE REFRIGERACION

27
28
28

CAPITULO II

3

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UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
REFRIGERACIÓN TERMOELÉCTRICA

SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.

REFRIGERACIÓN POR
REFRIGERANTES
REFRIGERACIÓN POR
REFRIGERACIÓN POR
INTRODUCCIÓN A LA

COMPRESIÓN

30
31

ABSORCIÓN
EFECTO PELTIER
TERMOELÉCTRICIDAD

32
34
36

2.5.1. CRONOLOGÍA

38

2.5.2. RESISTENCIA, CAPACIDAD EINDUCTANCIA

40

2.6. EFECTOS TERMOELÉCTRICOS

41

CAPITULO III
METODOLOGIA DE DISEÑO DE LOS SISTEMAS
TERMOELECTRICOS
3.1. OPERACIÓN DE LA UNIÓN TERMOELÉCTRICA

44

3.2. APLICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN TERMOELÉCTRICA

58

3.3. GUÍA PARA EL DISEÑO DE DISPOSITIVOS

61

4

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UNIDAD PROFESIONALAZCAPOTZALCO
REFRIGERACIÓN TERMOELÉCTRICA

CAPITULO IV
CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE OPERACIÓN DE LOS
SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN TERMOELÉCTRICO Y
MECÁNICO POR COMPRESIÓN.
4.1. CASO DE ESTUDIO DEL SISTEMA TERMOELECTRICO

72

4.1.1. CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE SEEBECK

73

4.1.2. CÁLCULO DE k n , k p

73

4.1.3. CÁLCULO DEL “Z”, PARA LOS DOS MATERIALES
4.1.4. GEOMETRÍA DE LAS UNIONES...