¿Cómo funciona un sistema termoeléctrico?

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Hacia 1834, Jean Charles Peltier (1785-1845) descubrió este fenómeno termoeléctrico que lleva su nombre: el efecto Peltier.

Se da cuenta de que hay un fenómeno de transferencia, de desplazamiento de energía (calor) cuando dos tipos de conductores, buenos y malos conductores eléctricos, son sometidos a un voltaje directo. La dirección del movimiento de la energía depende de la dirección del flujo de corriente, por lo que es un sistema reversible.

Funciones de un sistema termoeléctrico

El efecto Peltier es el opuesto al efecto Seebek (Thomas Johann Seebeck 1770 – 1831) descubierto un poco antes, alrededor de 1822, que muestra que cuando se conectan dos alambres de metales diferentes y se calienta un extremo, se genera una corriente continua (desplazamiento de electrones) en el circuito.

Hoy en día, dado el rendimiento de los semiconductores, el efecto Peltier es una alternativa real para refrigerar y refrigerar instalaciones de potencia muy pequeñas, por lo que no es probable que sustituya a sistemas de compresión mucho más eficientes.

Funcionamiento de un sistema termoeléctrico

Hagamos circular una corriente continua a través de una sucesión de semiconductores que tienen la propiedad de ser buenos o malos conductores conectados entre sí por conexiones de cobre, todo ello intercalado por dos placas conductoras de calor.

Observaremos que una de las dos placas positivamente cargadas de electrones (menos electrones) se calentará y la segunda negativamente cargada de electrones (más electrones) se enfriará.

Estos semiconductores que actúan como termopares permiten el desplazamiento de esta energía en forma de calor, generalmente están hechos de telurio de bismuto, los elementos mejor adaptados a la operación a temperatura ambiente.

La principal dificultad del efecto Peltier es poder evacuar el calor emitido por el efecto Joule sin interferir con la producción de frío, cuanto más no tengamos la capacidad de evacuar el calor más importante será la producción refrigerada.

Principales usos de un sistema termoeléctrico

El uso más común es en refrigeradores pequeños, refrigeradores de 12 V, electrónica para la refrigeración de procesadores. Esta tecnología se puede encontrar en laboratorios para enfriar soluciones de análisis biológicos o en hospitales para el transporte de órganos, por ejemplo, otros campos más avanzados utilizan el efecto Peltier como la aeronáutica, la astronomía, el espacio para enfriar cámaras y los sistemas electrónicos integrados.

La industria militar hace un uso extensivo de este tipo de refrigeración, especialmente para los sistemas de guía de misiles infrarrojos.

En la industria química y alimentaria, este método de refrigeración silencioso y que ahorra espacio tiene una amplia gama de aplicaciones prácticas.