En esta presentación se presentan los principios de funcionamiento de una celda peltier, así como una de sus aplicaciones.

1. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
- TORRES LECHUGA VÍCTOR RAÚL.
- CÉSAR ROSALINO CRUZ.
-GERMAN RAFAEL ARTEAGA ORTEGA.
-CASTILLO ALLENDE ISRAEL.
-ING. REYES ZÚÑIGA JOSÉ DE JESÚS.
5MV4.
CIUDAD DE MÉXICO A DICIEMBRE 15 DE 2016.

2. ANTECEDENTES
Jean Charles Peltier
(Ham, Francia, 1785 - París, 1845) Físico francés. Relojero
de profesión, abandonó su oficio cuando tenía treinta
años, para dedicarse plenamente a la investigación
científica en el campo de la electricidad.
En 1834 descubrió que cuando circula una corriente
eléctrica por un conductor formado por dos metales
distintos, unidos por una soldadura, ésta se calienta o
enfría según el sentido de la corriente (efecto Peltier).
Dicho efecto ha revestido gran importancia en el
desarrollo reciente de mecanismos de refrigeración no
contaminantes.

3. CELDA O MODULO PELTIER.
FUNCIONAMIENTO-
Un módulo termoeléctrico es un componente
electrónico basado en semiconductores que funciona
como una pequeña bomba de calor (efecto Peltier).
Aplicándole una tensión eléctrica baja, de corriente
directa (c.d.), una cara del módulo será enfriada mientras
que la otra será calentada simultáneamente.
Desde la perspectiva ambiental, estos refrigeradores
proporcionan una alternativa a los consumidores que
son ambientalmente conscientes, además que ofrecen
un control de temperatura más exacto y más estable.
Aprovechamiento.
El fenómeno se aprovecha con más auge a través de las llamadas células Peltier: Alimentando una de estas
células, se establece una diferencia de temperatura entre las dos caras de la célula, esta diferencia depende de
la temperatura ambiente donde este situada la célula PELTIER, y del cuerpo que queramos enfriar o calentar. Su
uso más bien es para enfriar, ya que para calentar existen las resistencias eléctricas, que son mucho más
eficientes en este cometido que las células Peltier, estas son mucho más eficaces refrigerando, ya que su
reducido tamaño, las hace ideales para sustituir costosos y voluminosos equipos de refrigeración asistida por
gas o agua.

4. APLICACIONES Y COMPOSICIÓN.
Ya que son muchas las aplicaciones en que es necesario
utilizar el frío y al mismo tiempo, el calor. Si observamos
la figura, podemos ver que se compone, prácticamente,
de dos materiales semiconductores, uno con canal N y
otro con canal P, unidos entre sí por una lámina de
cobre.
Si en el lado del material N se aplica la polaridad positiva
de alimentación en el lado del material P la polaridad
negativa, la placa de cobre de la parte superior enfría,
mientras que la inferior calienta. Si en esta misma célula,
se invierte la polaridad de alimentación, es decir, se
aplica en el lado del material N la polaridad negativa y
en el lado del material P la positiva, se invierte la función
de calor / frío: la parte superior calienta y la inferior
enfría.
Hoy en día, se construyen sólidamente y en tamaño de una moneda. Los semiconductores están fabricados
con Teluro y Bismuto para ser tipo P o N (buenos conductores de electricidad y malos del calor) y así facilitar
el trasvase de calor del lado frío al caliente por el efecto de una corriente continua.

5. EFECTO SEEBECK Y EFECTO PELTIER
FUENTES DE INVESTIGACIÓN.
Instrumentación electrónica By MIGUEL ANGEL PEREZ GARCIA
Automatización y telecontrol de sistemas de riego By Antonio Ruiz Canales, José Miguel Molina
Martínez
http://www.mundodigital.net/que-es-el-efecto-peltier/

6. OBJETIVOS.
 Demostrar el efecto peltier para uso domestico o electrónico.
 Comparar su uso en aparatos para los que es inconsistente refrigerarse por
medio de bombeo de refrigerante.
 Demostrar el principio de refrigeración aplicando los conocimientos
previos del tema.
 Comprobar mediante cálculos la eficiencia del refrigerador, así como el
COPr y la eficiencia de Carnot para el dispositivo.
 Proponer nuevas formas para aplicar el uso de la peltier para diversas
aplicaciones.
 Hacer actuar dos celdas peltier, dando énfasis a darle aplicación como
aparato de refrigeración, disipando el calor mediante ventilador de uso
común.
 Implementar materiales que sean buenos conductores térmicos para el
interior, asi como disipar de la manera mas apropiada el espacio que
genera calor de la celda peltier.

7. DESARROLLO.
MATERIALES.
1) Dos Placa peltier a 12v.
2) Fuente de alimentación de 12 (fuente de pc reciclada).
3) Ventilador o disipador de calor a 12v (de pc reciclada).
4) Radiador del disipador.
5) Pasta térmica.
6) Aislante térmico preferentemente de poliestireno
expandido.
1.)Placa peltier a 12 v. 2.)Fuente de alimentacion de 12 pc
reciclada.
3.)Ventilador o disipador de calor
de pc reciclada a 12v.
4.)Radiador del disipador.
5.)Pasta termica.
6.)Gabinete tipo hielera (aislante termico)
de poliestireno expandido (unicel).

8. C A R A C T E R Í S T I C A S Y E S P E C I F I C A C I O N E S .
Celda peltier TEC1-12706.
Celda tipo peltier modelo TEC1-12706 para enfriar o calentar un objeto, ideal para experimentos o controles de
temperatura, si se utiliza por largos periodos de tiempo se recomienda utilizar un disipador en la zona caliente,
además de recubrir la zona con pasta termina para una mejor termo conducción de los materiales. La celda se
controla con 12V pero puedes utilizarla con un rango de voltaje de los 3 a los 16V. Dado que la celda consume
una cantidad considerable de corriente tienes que tomar en cuenta que tu fuente tenga la corriente necesaria, si
no, no va a funcionar con su máxima eficiencia.
ESPECIFICACIONES.
 Material cerámico
 Cable de 30cm
 Temperatura lado caliente: 50-57ºC
 Delta de temperatura: 66-75ºC
 Corriente máxima: 6.4A
 Voltaje nominal: 12V
 Voltaje máximo: 16.4V
 Potencia nominal: 72W
 Resistencia de la celda 1.98-2.30 Ohms
FUENTE: https://hetpro-store.com/celda-peltier-ceramica-tec1-12706/

9. P R O C E D I M I E N T O .
1. Con placas de aluminio cortadas a la medida de las paredes de la caja térmica añadirlas a la
misma para una mejor disipación de la temperatura en el interior.
2. Por medio de la fuente a 12 v comprobar que las células respondan de acuerdo a sus
características de enfriar calentar en los lados correspondientes.
3. Elegir de entre los materiales recabados y reciclados el disipador y ventilador mas eficientes para
su posterior ensamble en el lado de la placa de temperatura alta.
4. Una ves ensamblados los elementos antes mencionados se procede a la verificar que el disipador
y ventilador en conjunto logren disipar de la mejor manera el calor generado por la celda.
5. Así mismo comprobar el eficiente logro que tiene la placa a mantenerse una temperatura baja del
lado correspondiente.
6. Perforar la caja térmica a medida de la placa de tal manera que solo esta logre destacar en la
parte interna del dispositivo (caja térmica).
7. Comprobación del funcionamiento de la placa con caja térmica colocada así mismo el tiempo que
tarda en transmitir la temperatura por medio del material conductor térmico en el interior, en este
caso aluminio.
8. Arreglo de conexiones de celdas y ventiladores a fuente según el voltaje requerido por estos
instrumentos.
9. Determinación de temperaturas por medio del multímetro de gancho (prestado por el laboratorio
de eléctrica-electrónica de la institución) para los cálculos correspondientes.

10. CÁLCULOS Y RETROALIMENTACIÓN.
La transferencia de calor de una región de temperatura baja a otra de alta temperatura requiere dispositivos
especiales llamados refrigeradores.
En este caso, QL es la magnitud del calor extraído del espacio refrigerado a la temperatura TL; QH es la magnitud del
calor rechazado hacia el espacio caliente a temperatura TH, y Wneto,entrada es la cantidad neta de trabajo al
refrigerador. QL y QH representan magnitudes, y por ello son cantidades positivas.
El desempeño de refrigeradores y bombas de calor se expresa en términos del coeficiente de desempeño (COP), por
sus siglas en ingles (coefficient of performance), definido como:
𝐶𝑂𝑃𝑟 = 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎
𝑑𝑒𝑠𝑒𝑎𝑑𝑎
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎
= 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑑𝑒
𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜
=
𝑄𝐿
𝑊𝑛𝑒𝑡𝑜, 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
La capacidad de enfriamiento (la carga de refrigeración) de un sistema de refrigeración, es decir la tasa de calor
extraido del espacio refrigerado a menudo se expresa en términos de toneladas de refrigeración. La capacidad de un
sistema de refrigeración que puede congelar 1 tonelada (2000lbm) de agua liquida a 0°C (32°F) en hielo a 0°C en 24
horas será 1 tonelada. Una tonelada de refrigeración es equivalente a 211 kJ/min o 200Btu/min. La carga de
refrigeración de una residencia típica de 200m^2 rsta en el intervalo de 3 toneladas (10kW).
El ciclo de Carnot es un ciclo totalmente reversible que se compone de dos procesos isotérmicos reversibles y de dos
procesos isotrópicos. Tiene la máxima eficiencia térmica para determinar limites de temperatura y sirve como un
estándar contra el cual los ciclos de potencia reales se comparan.
𝐶𝑂𝑃𝑟, 𝑐𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 =
1
𝑇𝐻
𝑇𝐿
− 1

11. 𝑃 𝐶𝐷𝑀𝑋 = 0.75𝑏𝑎𝑟
ἠ𝑐𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 = 1 −
293.15°𝐾
282.15°𝐾
= 0.0374 = 3.74%
ἠ𝑟𝑒𝑓 = 𝐶𝑂𝑃𝑟𝑒𝑓 =
1
𝑇2
𝑇1
− 1 =
1
293.15
2.82.15
−1
= 25.65
RENDIMIENTO O COEFICIENTE DE OPERACIÓN (COP).
Presión de la Ciudad de México.
El desempeño de los refrigeradores al igual que el de las bombas de calor se expresa en términos del
coeficiente de operación (COP) definido como:

12. EVIDENCIA.

13. CONCLUSIONES.
El uso e implementación de sistemas electrónicos, en este caso celda peltier como dispositivo generador
de calor y frio debe considerarse para aplicaciones que requieran un enfriamiento de aparatos debido al
sobrecalentamiento, el voltaje y amperaje considerados para el correcto funcionamiento de esta celula se
ven reflejados directamente en su funcionamiento y debido los valores con los que son alimentados este
tipo de placas muchas de ella no alcanzan el punto de rocio que en ocaciones coplican el uso efectivo de
enfriamiento o bien generan un exceso de escarcha.
El aparato responde a las necesidades para las cuales fue elaborado, considerando su bajo costo de
armado y la simplicidad en cuanto a armado asi como los conocimientos básicos de electricidad lo hacen
uno de los mas apropiados para el uso domestico y hasta sistema de calefacción hacia aparatos y circuitos
de uso electrónico o bien en el aire acondicionado en el ramo automotriz, debido al funcionamiento de la
placa se concentran diversas aplicaciones para esta ya que puede funcionar de manera adversa, es decir si
considramos dos diferencias de temperatura se puede suministrar a la placa y esta nos dará una corriente
suficiente concorde a la diferencia de temperatura en las caras de esta.
La puerta queda abierta para el uso de este dispositivo que actualmente se considera un tanto alejado a la
implementación a sistemas que lo requieran debido a su costo, aunque como sabemos esto es cuestión
de demanda para que lo veamos en aplicaciones mas propias.

14. LA PREOCUPACIÓN POR EL HOMBRE Y SU
DESTINO SIEMPRE DEBEN SER EL INTERÉS
PRIMORDIAL DE TODO ESFUERZO TÉCNICO.
NUNCA OLVIDES ESTO ENTRE TUS
DIAGRAMAS Y ECUACIONES.
-ALBERT EINSTEIN.
http://refrigeradorconceldaspeltier.blogspot.mx/