Energía Termoeléctrica
Efecto Seebeck: Carga por Efecto Termoeléctrico:
Es una propiedad muy interesante de carácter termoeléctrica descubierta en 1821 por el físico alemán Thomas Johann Seebeck. Se conoce como efecto termoeléctrico o efecto Seebeck a la conversión de una diferencia de temperatura en electricidad. Esta es generada por la aplicación de calor a la unión de dos metales o semiconductores diferentes. Si se unen por ambos extremos dos alambres de distinto material (este circuito se denomina termopar), y una de las uniones se mantiene a una temperatura superior a la otra, surge una diferencia de tensión que hace fluir una corriente eléctrica entre las uniones caliente y fría
Efecto Peltier:
El efecto Peltier es el efecto inverso al efecto Seebeck. Este hace referencia a la creación de una diferencia de temperatura debida a un voltaje eléctrico. Sucede cuando una corriente se hace pasar por dos metales o semiconductores conectados por dos “juntas de Peltier”. La corriente propicia una transferencia de calor de una junta a la otra: una se enfría en tanto que otra se calienta. Una manera para entender cómo es que este efecto enfría una junta es notar que cuando los electrones fluyen de una región de alta densidad a una de baja densidad, se expanden (de la manera en que lo hace un gas ideal) y se enfría la región.
Aplicaciones:
Aplicaciones Caseras
Los termo-refrigeradores/calentadores son máquinas térmicas basadas en dispositivos que utilizan el efecto termoeléctrico Peltier.
Sirve para intercambiar calor sin utilizar piezas móviles, mediante la circulación de corriente eléctrica a través de módulos Peltier. Además, sirve para aquellos sistemas en los que se desea invertir el sentido del bombeo de calor (es decir, que pueda calentar o enfriar en ambas direcciones).
Son muy utiles cuando se utilizan dentro de automóviles, campings u oficinas, donde sea conveniente tener un refrigerador pequeño y liviano, y no sea importante un alto consumo eléctrico.
En la foto siguiente, se muestra un termo-refrigerador/calentador. Este aparato funciona con 220 Vrms de la red alterna de 50 Hz, o con baterías de 12 V como las de un automóvil.
Este dispositivo tiene la llave conmutadora que invierte el sentido de la corriente eléctrica, para que el aparato bombee calor de adentro hacia fuera ("refrigerador termoeléctrico"), o de fuera hacia dentro ("calentador termoeléctrico").
En la foto siguiente se muestra el interior del otro lado, habiendo quitado la tapa trasera. En la parte de la derecha, hay un disipador de calor, de alumnio, y en la tapa, a la izquierda, hay un ventilador que favorece la transferencia de calor por convección forzada, entre el ambiente y el disipador.
El módulo Peltier se coloca en la pared de intercambio calórico del refrigerador. En la foto que sigue, se ha retirado el disipador para observar el módulo, que tiene unos 40 mm x 40 mm de área, y se encuentra dentro de una pieza plástica gris.
En la fotografía también se observa un dispositivo en contacto con el módulo termoeléctrico, con dos cables amarillos. Al igual que en muchas máquinas, este es un sensor que interrumpe la corriente en el caso de sobrecalentamiento del sistema. Es una protección del módulo, indispensable cuando el aparato funciona como termocalentador. En este aparato el circuito interrumpe periódicamente la corriente del módulo durante aproximadamente el 50% del tiempo.
Si este aparato fuese solo un termorefrigerador de 12 V, no se requeriría circuito eléctrónico. La batería se conectaría directamente al ventilador y al módulo termoeléctrico. Pero como el funcionamiento puede invertirse para ser un termocalentador, es necesario un sistema de protección que interrumpa y reestablezca la corriente.
Aplicaciones Comerciales
Desde ya hace años, hay empresas que se dedican a fabricar sistemas refrigerantes-calefactores que basan su funcionamiento en el efecto Peltier, permitiendo un funcionamiento silencioso y de muy bajo consumo eléctrico.
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