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Refrigeración termoeléctrica
La refrigeración termoeléctrica utiliza el efecto Peltier para crear un flujo térmico a través de la unión de dos materiales diferentes, como metales o semiconductores tipo P y N. Un refrigerador o calentador Peltier o una bomba de calor termoeléctrica es una bomba de calor activa en estado sólido que transfiere calor de un lado del dispositivo a otro oponiéndose al gradiente de temperatura, consumiendo para ello energía eléctrica. Un instrumento de este tipo también es conocido como dispositivo Peltier, diodo Peltier, bomba de calor Peltier, refrigerador de estado sólido o refrigerador termoeléctrico. Ya que el calentamiento se puede conseguir de manera más fácil y económica por otros muchos métodos, los dispositivos Peltier se usan principalmente para refrigeración. En cualquier caso, cuando se debe usar un único dispositivo tanto para enfriar como para calentar, puede ser aconsejable el uso de un dispositivo Peltier. Simplemente conectándolo con una fuente de tensión contínua causa el enfriamiento de una de las partes, mientras que la otra se calienta. La efectividad de la bomba para mover el calor lejos del lado frío es totalmente dependiente de la cantidad de corriente proporcionada y de cómo se extraiga el calor de la otra parte, para lo que se pueden usar disipadores.
Los dispositivos Peltier pueden usarse como generador eléctrico si se logra mantener una diferencia de temperatura entre ambos lados.
Contenido
Rendimiento
Las uniones termoeléctricas rondan generalmente el 5-10% de la eficiencia de un refrigerador ideal, comparado con el 40-50% conseguido por los sistemas convencionales de ciclo de compresión. Dada su relativa poca eficiencia, la refrigeración termoeléctrica suele utilizarse sólo en entornos en los que importa más la naturaleza de estado sólido (sin partes móviles) que la eficiencia.
El rendimiento del refrigerador termoeléctrico de Peltier es función de la temperatura ambiente, la eficiencia de los intercambiadores de calor de las partes fría y caliente, la carga térmica, la geometría del módulo Peltier y sus parámetros eléctricos.
En cualquier caso, desarrollos recientes demuestran que los módulos de efecto Peltier podrían pronto superar a los motores de combustión interna tanto en eficiencia como en densidad de potencia para generadores basados en combustible.
Aplicaciones
Los dispositivos Peltier son comunmente utilizados en neveras portátiles y para refrigerar componentes eléctricos y pequeños instrumentos. Algunos equipos electrónicos destinados a uso militar en campo usan refrigeración termoeléctrica. El efecto enfriador de las bombas de calor Peltier también pueden ser usadas para extraer el agua del aire en deshumidificadores.
El efecto se usa en satélites y vehículos espaciales para contrarrestar el efecto de la luz directa del sol en la parte expuesta de la nave disipando el calor en la parte fría no iluminada, de tal manera que el calor es disipado al espacio por radiación térmica.
Detectores ópticos como los CCD en telescopios o cámaras digitales de muy alta gama suelen estar refrigerados con elementos de Peltier. Esto reduce las imperfecciones en la imagen debidas al ruido de Johnson-Nyquist, también conocido como ruido térmico.
Los refrigeradores termoeléctricos pueden ser usados para la refrigeración de ordenadores para mantener las temperaturas en el límite impuesto por el diseño sin el ruido de un ventilador, o para conseguir un funcionamiento estable en procesadores con overclock. Un refrigerador Peltier con un disipador o un bloque de agua puede enfriar un chip muy por debajo de la temperatura ambiente.
Principio de funcionamiento
Los refrigeradores termoeléctricos se basan en el efecto termoeléctrico. Cuando se hace circular una corriente a través de un dispositivo termoeléctrico convenientemente configurado, el calor es transportado de un lado del dispositivo al contrario.
Véase también
- Congelador
- Efecto piroeléctrico - la creación de un campo eléctrico en un cristal tras un calentamiento uniforme
- Emisión termoiónica
- Energía térmica
- Ley de Joule
- Refrigeración magnética - otra alternativa a la refrigeración por ciclo de compresión
- Refrigeración por termotúnel
- Termoacústica - competidor tecnológico de la refrigeración termoeléctrica
- Termoelectricidad
- Transferencia de calor
Enlaces externos
- Thermoelectrics en dmoz.org (en inglés)
Categorías: Electrónica | Termodinámica
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