Refrigeradores de Peltier

Cuando se hace pasar una corriente por un circuito compuesto de materiales diferentes cuyas uniones están a la misma temperatura, se absorbe calor en una unión y se desprende en la otra. La parte que se enfría suele estar cerca de los 25º C, mientras que la parte que absorbe calor puede alcanzar rápidamente los 80º

El calor. (Q), transferido es proporcional a una coeficiente, (Kab), característico de la pareja de semiconductores, y de la intensidad,(I),de la corriente eléctrica y el tiempo (t) de funcionamiento Q = Kab I t

La razón de este efectos termodinámico, está en que los conductores intentan volver al equilibrio electrónico que existía antes del paso de la corriente, por lo que en un punto los electrones tratan de ganar energía tomándola del material de la soldadura, mientras que en el otro expulsan el exceso. Es un efecto inverso al efecto Seebeck, donde se genera una corriente eléctrica a partir de un diferencial de temperaturas

En el efecto Peltier al paso de la corriente se absorbe la energía de un conector y se desprende en el otro. Si invertimos la polaridad, también cambia la dirección de la transferencia y donde se desprendía calor lo absorberá y donde se absorbía el calor lo desprenderá.

Normalmente el principio utilizado en neveras y refrigeradores se basa en el Ciclo de Carnot, mediante el que se traslada la energía calorífica de una cámara de refrigeración al exterior, utilizando un circuito cerrado con un gas, que eleve su temperatura a base de comprimirlo en el exterior de la cámara, haciendo posible disipar el calor al ambiente exterior. Mientras que una vez enfriado, el gas comprimido se le retorna a una cámara de expansión situada en el interior de la zona de refrigeración, y al bajar su temperatura, roba energía calorífica de la cámara, enfriándola

Ambos sistemas, el basado en el efecto Peltier y en el Ciclo de Carnot, consiguen el mismo resultado por medios diferentes, enfriar en un punto y disipar el calor en otro. El módulo Peltier es una bomba de calor estática, si gas ni partes móviles, entre la zona fría y la caliente solo están los semiconductor, no existe el complejo circuito cerrado refrigerador, con un sistema de compresión del fluido refrigerante. Físicamente un módulo Peltier son bloques de 1mm cúbico conectados eléctricamente en serie y térmicamente en paralelo, por tanto a primera vista, los aparatos refrigeradores basados en el efecto Peltier parecen más sencillos y silenciosos que los segundos, que son a la fuerza mecánicamente más complejos.

En la realidad, los aparatos basados en el Ciclo de Carnot demostraron ser más eficaces a la hora de disipar grandes cantidades de energía, por ello la inmensa mayoría de los elementos refrigeradores de neveras, acondicionadores y deshumidificadores, existentes en el mercado, llevan asociado un compresor, fuente inevitable de ruidos y vibraciones. Lo que lleva en consecuencia a que en estos aparatos, una de las características que más eleva el precio de los modelos, sea precisamente el menor ruido producido.

Recientemente me enteré que investigadores españoles acababan de patentar un sistema de refrigeración basado en el Efecto Peltier, no han pasado muchos meses y ya encontramos modelos basados en ese principio en los mercados. Nos congratulamos de que tanto los científicos, como la industria, han conseguido por fin en España, acortar el plazo de tiempo que tarda en recorrer un descubrimiento la distancia entre el laboratorio y el mercado..

Otros aparatos que comienzan también a utilizar el efecto Peltier para refrigerar son los refrigeradores de los procesadores de PC, pues al añadir añaden el efecto Peltier a los disipadores estáticos, aumentan mucho su rendimiento, aunque con ello se penaliza el consumo eléctrico, algo de poca importancia en servidores y ordenadores de sobremesa, pero muy crítico en los ordenadores portátiles que dependen de una batería.

Direcciones de Interés

Documentación sobre Placas Peltier

Introducción a la refrigeración termodinámica