Avances

1. Título del proyecto: Transformaciónde energíacaloríficageneradaydesperdiciadaporlos
aparatos eléctricosenenergíaeléctrica.
Título divulgativo:Hot To Electric
Resumen:
En el siguiente trabajose encuentrarecopiladalainformacióndel desarrollodel proyectode
investigaciónHottoelectricrealizadoporel equipoInnovationRevolution.Enéste se ha
desarrolladoundispositivoconunaceldaPeltier,haciendousodel efectoseebeck,que tiene
como objetivo,ademásde aprovecharel calordesperdiciadoporlosaparatoseléctricos,generar
nuevasalternativasde soluciónypropuestasde trabajoconlasenergíasrenovables.
En la investigacióndesarrolladase partióde unplanteamientoinicialcompuestoporlos
antecedentes,lajustificaciónylapreguntade investigación;posteriormentese plantearonlos
objetivosylametodologíaallevaracabo, enla que se especificarontodoslosprocesosylas
etapasde experimentación;apartirde allíse comenzóadesarrollarel marcoteóricocon
especificacionescronológicasacercade la líneade investigaciónque eslaenergíaeléctrica,la
celdaPeltier,losimpactosque hatenidotantosociocultural comoambientalmente,laproducción
de la energíaeléctricaenColombiayAméricay,el aprovechamientode laenergíacaloríficade los
electrodomésticoscomounafuente alternativade energíasrenovables.Porúltimose ejecutólos
experimentosconloscualesse obtuvolosresultadosque aparecenaquíconsignadosyse sacó
conclusionesde éstos.
Abstract:
In the followingworkiscompiledthe informationaboutthe developmentof the researchproject
Hot to electricbythe teamInnovationRevolution.
In thisprojectwe wantto developa device throughthe use of the Peltiercell thathasas objective,
besidestakingadvantage of the heatwastedbythe electrical appliances,toreduce the damages
causedby thisone:electrical equipmentmalfunction,highconsumptionof electrical energyand
damage boththe atmosphere andthe environmentandgeneratenew solutionsalternativesand
proposalsforworkwithrenewable energies.Alsointhe firstpart,the approach(background,
justificationandresearchquestion),objectivesandmethodologytobe carriedout;inthe second
part the theoretical framework,schedule andconsiderationsand;finallyinthe thirdpartthe
conclusions,bibliographicreferences,state security,resultsandanalysis.Achievinggreateruse of
the heat generatedandinturn wastedbyelectrical appliancesforoptimal benefitandsocial and
economicimpactas well asenvironmental.
Palabras clave: Energía eléctrica,energíaalternativa,celdaPeltier,efectoseebeck,voltaje,
corriente,potencia,diferenciatérmica.

2. Planteamientodel problema:
Es bienconocidoel usogeneralizadode aparatoseléctricosparasuplirlasdiversasnecesidades
que se presentanenloshogares,lamayoría de estosnecesitanenergíaeléctricaparafuncionar;a
partir de estoel consumode electricidadenel hogarsupone aproximadamenteun80% del
consumototal,el 20% restante corresponde ala iluminación.Aparatoseléctricoscomoel
frigoríficoconsumenaproximadamenteun30.6%, laTV un 12.2% y otros (EPM,EPM, 2016). Al
consumirtodaesta energíaestángenerandograncantidadde calor.
De loque no se es consciente,esque parte del calorque éstosgeneranse desperdicia,ocasiona
un altoconsumode energíaeléctricayeste factor influye enel costomáselevadode electricidad.
Antecedentes:
El efectotermoeléctricoeslaconversióndirectade lasdiferenciasde temperaturaatensión
eléctricayviceversa.Undispositivotermoeléctricocreatensióncuandohayunatemperatura
diferente encadalado.A la inversa,cuandose aplicaunvoltaje ala misma,se crea unadiferencia
de temperatura.Este efectopuede serutilizadoparagenerarelectricidad,latemperaturamedida
o cambiar latemperaturade losobjetos.Debidoaque ladirecciónde lacalefacciónyla
refrigeraciónse determinaporlapolaridadde latensiónaplicada,losdispositivostermoeléctricos
se puedenutilizarcomocontroladoresde temperatura.El término"efectotermoeléctrico"abarca
tresefectosidentificadosporseparado:el efectoSeebeck,el efectoPeltieryel efectoThomson,
lostres se puedenproducirconunaceldaPeltier.
El efectoPeltierfue descubiertoenel año1834 por el físico francésPeltierJ.C.A. Básicamente
consiste enhacerpasar una corriente procedentede unafuente de energía,atravésde uncircuito
formadopor dosconductores,obteniéndose que unade susunionesabsorbe calorylaotra lo
cede.
Un ejemplointeresantede aplicacióndel efectoPeltierescomoenfriadorrápido de líquidos,
donde lo primeroseráconstruirse undisipadorparala célulaPeltier,adquiriendoenlastiendas
de componenteselectrónicos.
Y el efectoSeebeck,que esconel que queremosutilizarparael desarrollode nuestrotrabajo,
surgiósobre la base del descubrimientodel físicoalemánSeebeckT.J.en1821, quienobservóque
enun circuitoformadopor dosconductoresdistintos,cuyasunionessoldadasse encuentranen
medioscontemperaturasdistintas,aparece entre ambosunadiferenciade potencial.Esta
diferenciade potencial esfunciónde lanaturalezade losconductoresyde la diferenciade
temperaturas.Este dispositivose conoce comotermopar.
Una investigaciónrealizadaporunosestudiantesdelCentroEducativoCruzAzul nosdaun claro
ejemplodel usodel efectoSeebeck,utilizanel calorcorporal yla temperaturaambiente,dando
lugara una diferenciatérmicaya su vezprovocauna tensióneléctrica.Estaenergíarenovable que

3. se obtienenesutilizadaparacargar teléfonoscelulares.( Ángeles,H.C.(s.f.).Calorcorporal:Una
alternativaparatu telefono.Recuperado el 23 de Agostode 2017)
Y por último, el efectoThomson,descubiertoen1857 por ThomsonW.,consiste enlaabsorcióno
liberaciónde calorporparte de un conductoreléctrico,conungradiente de temperaturas,porel
cual circulauna corriente eléctrica.
Justificación:
En la cotidianidaddomésticase observaque se puede obtenerenergíaeléctricaapartir del calor
generadoporlosaparatos eléctricosque se encuentranenloshogaresyde estaformase eviten
losproblemasque causaeste calorcomo: alto consumode energíaeléctrica,desperdiciode
energíacaloríficapor parte de losaparatos eléctricosdel hogaryundaño tanto a la atmósfera
como al ambiente debidoal calor(EPM,EPM, 2016); Los costosde la energíaenColombiason
muysuperioresalos de la mayoría de sus socioscomerciales.Estoscostos,que hanaumentadoun
11% desde 2008, le restan competitividadalaindustrianacional,afectantambiénlageneraciónde
empleoyaumentanel preciode losproductosdel país,segúnexplicalapresidentadel gremiode
consumidoresde energía,Asoenergía,Dra.María Luisa Chiappe.
En términosde competitividad,Colombiatiene costosaltosconrespectoaEstadosUnidos(78%
más costoso),Perú(59%),México(30%) y Ecuador (25%).Para el caso de Venezuela oArgentina,
la comparacióncon Colombianoesválidayaque estospaísestienenunsistemasubsidiadode
generacióneléctrica(Economía,2015). Por estasrazonesqueremosaprovecharlaenergía
caloríficageneradapor estosaparatosque no se usa y convertirlaenenergíaeléctricamediante
un dispositivoque laalmacene y/oconduzcaparaserutilizadaenvariosaparatoseléctricos.
Pregunta de investigación:
¿Cómoconvertirenenergíaeléctricael calorque losaparatos eléctricosdesperdician,mediante el
uso de la celdapeltier?
Objetivogeneral:
Desarrollarundispositivomediante el cual se puedaobtenerenergíaeléctricaconunacelda
peltierapartirde undiferencial de temperatura,logradoconel calordesperdiciadoporlos
electrodomésticos ylatemperaturaambiente.
Objetivosespecíficos:
 Realizarel diseñodel dispositivomediante el usode unsoftware llamadoSolidworks.
 Construirel dispositivo apartirdel diseñorealizadohaciendousode laceldaPeltier.
 Evaluary analizarlosresultadosobtenidos.

4. Metodología:
Marco teórico:
Los sereshumanosnoshemosencargadode impactarambientalmentede formanegativa,hecho
que actualmente noshacausado repercusionessobre lascualesnoshemosvistoafectados,
aparatos comoel televisor,el microondasyel wifi emitenunaenergíainvisibleque losestudios
denominancomounaradiaciónelectromagnética(REM).
Todoslos aparatosgenerancamposelectromagnéticosyliberanal ambiente dostiposde
radiación:la“ionizante”yla“no ionizante”.Paramedirlamagnitudde lasradiacionesse usa una
medidauniversalllamadaMicroTesla(MT).En nuestrascasas estamosrodeadosde radiaciones
no ionizantesque puedenproducir,ademásde contaminaciónambiental,efectosnegativosen
nuestrasalud.
De acuerdocon laOrganizaciónMundial de laSaludy el CentroInternacional de Investigaciones
sobre el Cáncer,la exposiciónprolongadaaloscampos electromagnéticosproducidospor
nuestroselectrodomésticospuede propiciarlageneraciónde célulascancerígenas. (Salud180,
2015)
Las ondasque generan sonlasque producenladestruccióndel tejidocelularhumanoamediano
plazo.“Juntoal tabaquismo,laradiaciónelectromagnéticadaorigena la activaciónde
oncogenes”.Asímismoexplicóque losdañosala saludhumanadependende cuántose exponga
el organismoydel sistemainmunológicodel individuo.
El dañoque puedenprovocarloscamposmagnéticosnoesautomático.Depende del tiempode
exposicióndelorganismoalasondasy comoterminarespondiendoel sistemainmunológico.Se
consideraque losniñosque vivenenambientesconmásde 0,4 microteslas – unidadde medición
del flujomagnético –puedencontraerleucemiainfantil.PaísescomoAustralia,Alemania,Cuba,

5. Rusia,E.E.U.U y Chile coincideneneste punto.( Cobos,F.(2014).Recuperadoel 17 de Febrerode
2015).
La producciónde energíaeléctricaenColombiaesmuyalta,y losaparatoseléctricostienengran
parte en este fenómenoque algunosproblemashaocasionadoatravésdel tiempoylosavances
que hemosobtenido.Entérminosde competitividad,Colombiatiene costosaltosconrespectoa
EstadosUnidos(78% más costoso),Perú(59%),México(30%) y Ecuador (25%).(Chiappe,2015)
Además,el calorque losaparatos eléctricosgeneranessubaprovechadoe indeterminablemente,
ha traído consigoconsecuenciasnegativasycongran impacto.En nuestroshogaresnormalmente
contamoscon aparatos eléctricosparasuplirlasdiferentesnecesidadesque se presentan,la
mayoría de estosnecesitanenergíaeléctricaparafuncionar;a partirde estoel consumode
electricidadenel hogarsupone aproximadamenteun80% del consumototal,el 20% restante
corresponde ala iluminación.Aparatoseléctricoscomoel frigoríficoconsumenaproximadamente
un 30.6%, la TV un12.2% y otros. –Fuente:
EPM. (28 de marzo de 2015). (E.d. Revolution,Entrevistador) Medellín.Al consumirtodaesta
energíaestángenerandograncantidadde calor.
De loque no se esconsciente,esque parte del calorque estosgeneranse desperdicianycausa
dañosa losmismosaparatoseléctricos,alterandosunormal funcionamientoyprovocandoque se
deterioren;estecalortambiénesel causante de dañosala atmósferay al ambiente,yaque,se
retiene enellayal llover,dichalluviacae áciday se acumulaen loslagosy ríos, produce lamuerte
de losanimalesacuáticosque habitanenestos,afectael crecimientode lasplantasyoriginala
muerte de numerosasespeciesvegetalesenlosbosquesypraderas.Además,existe unalto
consumode energíaeléctricayeste factor influye enel costomáselevadode electricidad.
Los ecosistemasacuáticosse venafectadosporel ascensotérmico,porque variasespeciesde
sangre fría que los habitan,sonmuysensiblesalasvariacionesde temperatura.Ellosnopueden
regularsu temperaturacorporal comolohacen otrosanimales.
La eutrofizaciónproduce unexcesode nutrientesque favoreceel crecimientode algasque
enturbianel agua.Este fenómenoprovocade muchosanimalesde lazonase extinganomigrenal
disminuirlacalidaddel agua,dejándolaconmalosolores.A suvez,pecesde aguasmás cálidasse
dirigenhaciaestaszonasperjudicandoel equilibriobiológico.
El agua caliente contiene menosoxígenoque lafría,porlo que losanimalesyplantasque
necesitenmuchooxígenoparavivirynose adaptena esas nuevascondicionestendránque
emigraro morirán.
El aumentode latemperaturaenríos, lagosy maresprovoca laproliferaciónde organismos
patógenoscomobacteriasy parásitos.Estosse adaptanmuy bienal agua caliente provocandouna
alta mortandadde pecesy animalesacuáticos.Este tipode contaminaciónafectade muchas
manerasa la vidade los peces,afectasureproducción,cambiasushábitosalimenticiosyal

6. tamañode suscrías. Mientrasque lasplantasque habitanbajoel agua, aceleranlafotosíntesis,
repoblandolazonaa mucha velocidad.
La contaminacióntérmicaanivel mundialtieneefectosnocivosalargoplazosobre el planeta,
perolas secuelasque dejanacortoplazoy que dañan el medioambiente sonmuygravesporque
afectansobre todoa lasciudadessuperpobladas,dondefuncionangrandesfábricase industrias.
Los cambiosde temperaturaenlasuperficie terrestre afectalasaludyel bienestardel hombre.
Este ascensotérmicoprovocadopor laactividadindustrial,losgasesde loscochesy la
deforestaciónhancreadouna“islade calor” o cúpulasobre lasgrandesciudadescompuestade
partículas ysustanciascontaminantes,que luegocaenal suelotransformadosenlluviaácida.
Las gravesconsecuenciasde lacontaminacióntérmicahanimpactadosobre lavidade laspersonas
y del restode losseresvivos.Hanprovocadola migraciónde poblacionesenteras,hacontribuido
al aumentodel calentamientoglobal yde lasemisionesde gasesde efectoinvernadero.
InspiAction.(s.f.).Recuperadoel 13de Septiembrede 2017, de
https://www.inspiraction.org/cambio-climatico/contaminacion/tipos-de-
contaminacion/contaminacion-termica
El sectorenergéticocolombianoestáconformadopordistintasentidadesyempresasque cumplen
diversasfuncionesenlosmercadosde generación,transmisión,comercializaciónydistribuciónde
energía.A continuación,presentamosalgunostérminosque puedenfacilitarel conocimientodel
sectory algunasde las entidadesque loconforman.
El departamentoesel que másaportaen generación,captaciónydistribuciónde energíaeléctrica.
Indicóque Antioquiageneraalrededordel 30por cientode la energíadel país,pero administra
entre el 52 y el 55 por cientode esta.“Esto quiere decirque desde laciudadse administray
controlael despachoy el mercadode la energíaeléctrica.Esdecir,tiene laadministracióndel
mercadoy losgrandestransportadoresde energíacomolo sonISA,EPM y Celsia.
MERCADO, D. A.(24 de Noviembre de 2015).EL TIEMPO. Recuperadoel 21 de Septiembre de
2017, de EL TIEMPO: http://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-16439222
A partirde laanteriorinformación,esnecesarioproponerydesarrollardiferentesmétodos
mediante loscualespodamosdarfinaesta problemáticaodisminuirladrásticamente yobtener
resultadospormediode lasenergíasrenovables,ylaalternativade soluciónpropuestamediante
este trabajode investigaciónes:laceldapeltiercomoparte de un dispositivolograndoel mayor
aprovechamientodel calorgeneradoyasu vezdesperdiciadoporlosaparatoseléctricosparael
óptimobeneficioe impactotantosocial yeconómico,comoambiental.
Para empezara entenderel efectoPeltier,hace faltaprimeroconocerlosefectostermoeléctricos
de Joule,SeebeckyThomson.La interacciónentre unfenómenoeléctricoytérmicose conoce

7. desde el sigloXIX,cuandoJoule observóque lamateriaofrece ciertaresistenciaal movimientode
loselectrones,loscualescedenenergíacinéticaal entornoenlossucesivoschoques(efectoJoule).
Esta energíaproporcionadaporloselectronesse disipaenformade calor.Sinembargo,noeséste
el únicofenómenode interaccióntermoeléctrica.El efectoPeltierfue descubiertoenel año1834
por el físicofrancésPeltierJ.C.A.Surgiósobre la base del descubrimientodel físicoalemán
SeebeckT.J.en 1821, quienobservóque enuncircuitoformadopor dosconductoresdistintos,
cuyas unionessoldadasse encuentranenmedioscontemperaturasdistintas,aparece entre
ambosuna diferenciade potencial.Estadiferenciade potencial esfunciónde lanaturalezade los
conductoresyde ladiferenciade temperaturas.Este dispositivose conoce comotermopar.La
esenciadel efectoPeltier,que básicamenteesel contrariodel efectoSeebeck,consiste enhacer
pasar una corriente procedente de unafuente de energía,atravésde uncircuitoformadopor dos
conductoresde distintanaturaleza,obteniéndoseque unade susunionesabsorbe caloryla otra
locede.El calor que cede el fococaliente serálasumade la energíaeléctricaaportadaal termo
elementoyel calorque absorbe el focofrío.Estos termoelementos,configuradosde este modo,
constituyenunamáquinatérmica.El efectoThomson,descubiertoen1857 por ThomsonW.,
consiste enlaabsorcióno liberaciónde calor porparte de unconductor eléctrico,conun
gradiente de temperaturas,porel cual circulaunacorriente eléctrica.
Patterson,G. -S. (05 de Diciembre de 2007). Materias.Recuperadoel 15 de Juliode 2017, de
http://materias.df.uba.ar/labo4Ba2013c2/files/2012/07/Efecto-Peltier.pdf
Existendiferentesalternativasde solucióncomométodosde transformaciónparaabarcar el
problema,lasbúsquedasbibliográficasextensivascontribuyenalapropuestade lasmismasy por
ende al desarrollo.
Se ha logradodar conun modode mejorarradicalmente losmaterialestermoeléctricos,un
hallazgoque podríaconduciralgúnel desarrollode mejorespanelessolares,aparatosde
refrigeraciónconmayoreficienciaenergética,e inclusolacreaciónde nuevosdispositivoscapaces
de convertirenelectricidadadicional laenorme cantidadde calordesperdiciadoenlascentrales
eléctricas.
El efectotermoeléctricoeslaconversióndirectade lasdiferenciasde temperaturaatensión
eléctricayviceversa.Undispositivotermoeléctricocreatensióncuandohayunatemperatura
diferente encadalado.A la inversa,cuandose aplicaunvoltaje ala misma,se crea unadiferencia
de temperatura.Este efectopuede serutilizadoparagenerarelectricidad,latemperaturamedida
o cambiar latemperaturade losobjetos.Debidoaque ladirecciónde lacalefacciónyla
refrigeraciónse determinaporlapolaridadde latensiónaplicada,losdispositivostermoeléctricos
se puedenutilizarcomocontroladoresde temperatura.El término"efectotermoeléctrico"abarca
tresefectosidentificadosporseparado:el efectoSeebeck,el efectoPeltieryel efectoThomson,
lostres se puedenproducirconunaceldaPeltier.
El efectoPeltierfue descubiertoenel año1834 por el físico francésPeltierJ.C.A. Básicamente
consiste enhacerpasar una corriente procedentede unafuente de energía,atravésde uncircuito

8. formadopor dosconductores,obteniéndose que unade susunionesabsorbe calorylaotra lo
cede.
Un ejemplointeresantede aplicacióndel efecto Peltierescomoenfriadorrápido de líquidos,
donde lo primeroseráconstruirse undisipadorparala célulaPeltier,adquiriendoenlastiendas
de componenteselectrónicos.
Y el efectoSeebeck,que esconel que queremosutilizarparael desarrollode nuestrotrabajo,
surgiósobre la base del descubrimientodel físicoalemánSeebeckT.J.en1821, quienobservóque
enun circuitoformadopor dosconductoresdistintos,cuyasunionessoldadasse encuentranen
medioscontemperaturasdistintas,aparece entre ambosunadiferenciade potencial.Esta
diferenciade potencial esfunciónde lanaturalezade losconductoresyde la diferenciade
temperaturas.Este dispositivose conoce comotermopar.
Una investigaciónrealizadaporunosestudiantesdelCentroEducativoCruzAzul nosdaun claro
ejemplodel usodel efectoSeebeck,utilizanel calorcorporal yla temperaturaambiente,dando
lugara una diferenciatérmicaya su vezprovocauna tensióneléctrica.Estaenergíarenovable que
se obtienenesutilizadaparacargar teléfonoscelulares.( Ángeles,H.C.(s.f.).Calorcorporal:Una
alternativaparatu telefono.Recuperadoel 23 de Agostode 2017)
Y por último, el efectoThomson,descubiertoen1857 por ThomsonW.,consiste enlaabsorcióno
liberaciónde calorporparte de un conductoreléctrico,conungradiente de temperaturas,porel
cual circulauna corriente eléctrica.
La nuevatecnología,basadaenconstruirunconjuntode columnasnanométricasencimade una
láminade material termoeléctrico,representa unaformadel todonuevade abordarun problema
centenario.El efectotermoeléctrico,descubiertoenel sigloXIX,consiste enlacapacidadde
generaruna corriente eléctricaapartir de una diferenciade temperaturaentre unladode un
material yel otro. Y, a la inversa,laaplicaciónde unvoltaje eléctricoaunmaterial termoeléctrico
puede causarque un ladodel material se caliente,mientrasque el otrose mantienefríoo,
alternativamente que unladose enfríe mientrasque el otropermanececaliente.
Hemosrealizadosdiferentesexperimentosque noshanindicadoel altodesempeñode lacelda
peltier ylasretribucionesque podemosobteneral usarla,beneficiosparaladisminucióndel
impactonegativosociomabiental que el calorhatenidoyla formaenque podemoscontribuir
entornoa lasenergíasrenovables.
Avances:
Al tomar como base principal losresultadosde labúsquedabibliográficaenlacual se sugieren
algunoselementosconlosque se pretende recuperarparte de laenergíacaloríficade los
electrodomésticosytransformarlaenenergíaeléctrica,se podríadecirque laceldaPeltier

9. funcionade formaadecuadaentorno al horizonte aalcanzar,lasestadísticasdel calorconvertido
y la energíaeléctricaobtenidadanunpanorama alentadorentornoa losobjetivosplanteados.
Con el propósitode evaluarexperimentalmente laevidenciahallada,se propusounmontaje con
condicionesde temperaturaideales.Paratal finse usó una pistolade calormarca Makita para
obtenerlatemperaturaaltay latemperaturaambiente paraobtenerlabajayasí generarel
diferencialnecesarioparaaprovecharel efectoseebeckde laceldapeltier,transformandodicho
diferencial enenergíaeléctrica.De estamanerase logrógenerar1,6 voltios,locual abre una
posibilidadpararesultadosposterioreshaciendode estaenergíaalternativaalgopotencial que
podría servirpara alimentardispositivoselectrónicosde bajoconsumo.
Conclusiones:
Con base enlosexperimentosrealizados,se hapodidoobservarque mientrasmayor seala
diferenciade temperaturaentre lasdoscarasde la celdapeltier,mayoresel voltaje generadopor
ésta,ademásse esperaque al aumentarel númerode celdastambiénaumente laenergía
generada,teniendoencuentaque paraestose debe analizarla potenciayaque relacionael
voltaje ylacorriente.
-Despuésde realizarel mismoexperimentocondiferentesreferenciasde celdas(laTEC1-12706 y
la TEC1-12709), se puede concluirque laque tiene unmejordesempeñoencuantoa la
transformaciónde energíaeléctricaeslaceldaTEC1-12706.
Referencias
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electrodomesticos-que-afectan-tu-salud
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V., G. (s.f.). Muy interesante. Recuperado el 29 de Agosto de 2014, de www.muyinteresante.es