Células o módulos de Peltier, variación de temperatura

[ruben90]

Entiendo. Decidí no matarme la cabeza y reducir el análisis, como tengo gráficos del comportamiento real del sistema, tomados por un DAQ (que yo hice ), solo colocare el análisis de la potencia necesaria para mantener la temperatura dentro del deposito, la cual ya hice. Gracias por tu ayuda Eduardo.

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Qu3 onda con las fotos de perfil?

 

[Eduardo]

Entiendo, no me voy a matar la cabeza y pasare al análisis del agua, se me hará mas sencillo debido al comportamiento de esta. Agregare el análisis del aire pero comentando sobre todo ello que comentaste, resistencia del aire, comportamiento del fluido dentro un recipiente cerrado, etc. Si logro buenos resultados los posteo despumes por si alguien los necesita. Saludos y gracias Eduardo.

Unos comentarios que me había olvidado.

- En el último cálculo la masa era tan chica que creo que iba a necesitarse mas energía para enfriar el disipador inteno que para la muestra.

- Controlar un enfriamiento/calentamiento rápido puede dar dolores de cabeza debido a que la temperatura varía mucho en función de la posición y en general la muestra y su entorno tienen mala conductividad térmica.
Para mejorar esto se suele usar un agitador interno. Como es una complicación importante se lo usa solo si es necesario.

- En el trabajo que estás haciendo tiene sentido hacer el cálculo de estimación de pérdidas y calor extraido para dimensionar, algo que ya hiciste con la salvedad que la masa a enfriar es todo lo que hay dentro (disipador,paredes...), no solo la muestra.
No tiene sentido un análisis teórico del tiempo de enfriamiento por la incertidumbre de los parámetros que intervienen --> Eso es experimental.

- Además ¿Es necesario un enfriamiento en segundos?

 

[ruben90]

Además ¿Es necesario un enfriamiento en segundos?

Claro que no, el proyecto trata sobre la utilización de enfriamiento termoeléctrico como alternativa para sistemas de compresión. En fin, el proyecto ya lo entregue. El proyecto enfría 750ml de agua (3 porciones) en menos de 30 minutos en condiciones moderadas (Ta<30ºC), poca cosa para los enfriadores por compresión . El chiste de mi proyecto es que el sistema utiliza las celdas termoeléctricas y un sistema de filtros (que duran unos 6 meses con uso moderado) para abastecer de agua "bebible" a los alumnos, y junto con el sistema de control de temperatura y nivel, lo aceptaron.

Mi asesora me sugirió agregar un análisis térmico del sistema y como no se nada avanzado de termodinámica eso me ha consumido el tiempo (leer libros y más) . Todo lo demás como programación, el sistema de control, la adquisición de datos, el sistema de filtrado ya esta hecho, solo esta parte me ha detenido.

Como dije, volveré a realizar el análisis tomando en cuenta lo que mencionas (la masa del disipador lado frió y las paredes del deposito. Espero que sea suficiente para mi asesora, saludos y gracias.

 

[ruben90]

Hola de nuevo, realice otros cálculos, el flujo de calor a vencer por la celda Peltier serian unos 3.65W, obviamente alcanzada la temperatura deseada. Mi pregunta es, dicha potencia la puedo tomar como eléctrica para determinar la tensión y corrientes necesarios por la Peltier, osea:

V=√(3.65W)(2.64Ω)=3.1V

O debo tomar en cuenta otras variables?. Tengo entendido que la potencia disipada, Qc, es igual a la potencia eléctrica mas la potencia de absorción, Qa, osea:

Qc=(V x I) + Qa

Pero no se si tomar los 3.65W como Qc o como Qa? Aquí estoy estancado.

Saludos.

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Bueno, creo a ver encontrado una posible solución. Si tomo Qtot = Qa:

Qa=(β x Tf x I) - [C (Tc-Tf)] - (½ I² R); β=coeficiente de seebeck

Solo hay que despejar la corriente (I).

 

[Eduardo]

Hola de nuevo, realice otros cálculos, el flujo de calor a vencer por la celda Peltier serian unos 3.65W, obviamente alcanzada la temperatura deseada. Mi pregunta es, dicha potencia la puedo tomar como eléctrica para determinar la tensión y corrientes necesarios por la Peltier, osea:

V=√(3.65W)(2.64Ω)=3.1V

Nones, esa es la potencia entregada a la celda, donde la mayor parte se va generando calor.

O debo tomar en cuenta otras variables?. Tengo entendido que la potencia disipada, Qc, es igual a la potencia eléctrica mas la potencia de absorción, Qa, osea:

Qc=(V x I) + Qa

Pero no se si tomar los 3.65W como Qc o como Qa? Aquí estoy estancado.

Tenés que fijarte en el datasheet del TEC12706 (¿era esa la celda que usabas?)
Vas a encontrar gráficas, en general bastante pobres, del Calor_extraído vs Corriente, del Voltaje vs Corriente etc.
Con esas gráficas, de acuerdo a la diferencia de temperatura deseada y el calor a extrar sacás la corriente a aplicar.

 

[Aronis]

Un cordial saludo para todos los miembros de este foro que pasen por este post. Estuve leyendo un poco sobre las celdas peltier y quede muy interesado en su funcionamiento y el motivo de este post es una pequeña instrucción sobre mi proyecto ya que en mi pais es imposible conseguir celular peltier o una fuente adecuada para el funcionamiento de mi proyecto qué consiste en un pequeño refrigerador de h=( 34 cm ); b =(45 cm );a=(21 cm ) que se enfríe preferiblemente a unos -5 grados o lo más bajo que se puede llegar para enfriar gaseosas, jugos y agua un en menor tiempo que un refrigerador. Cómo se me hace difícil conseguir las celdas para hacer mi propia experimentación me gustaría que me indicaran los cálculos que debo de hacer para saber que modelo y cuantas celdas peltier podría usar y luego de ello determinaría la fuente de poder que debo de usar, muchas gracias de ante mano!

 

[DOSMETROS]

El problema lo tenés en que no he visto datasheets de las celdas Peltier , entonces te dan las dimensiones exteriores , te dan la potencia eléctrica que consumen , te dan hasta que temperaturas máxima y mínima pueden trabajar , pero no te dan la capacidad frigorífica , que es exactamente lo que necesitarías para realizar tu cálculo.

Si tuvieras una celda , la podrias montar en un recipiente que contenga un litro de agua de cada lado de la celda , y entonces medirías temperatura antes y luego de 1 minuto o 10 minutos para calcular la capacidad frigorífica.

Con la capacidad frigorífica , es facil calcular que volumen de líquido querés enfriar cuantos grados y en cuanto tiempo ; por pérdidas térmicas y demás , duplicarías esa cifra.

¿ Que es, un trabajo de tesis ?

 

[Aronis]

Es un proyecto para la universidad, pero por lo que veo tendría que aventurarme a comprar una celda para hacer los cálculos o buscar otro proyecto!

 

[Scooter]

De algún modo debería de estar visible la potencia frigorífica, ya sea a través del COP o algo por el estilo.
No tiene sentido que no lo esté.

Otra cosa es que se de por sabido que las peltier tienen un COP de 1, 0,5 o lo que sea, que no lo se.
He buscado muy poca información pero me suena recordar que si que estaba ese dato en el catálogo.


Edito:
Si que está el dato y es lo primero de todo que aparece Enlace.

En el primer enlace, el primer PDF en el primer renglón está:

7,6V
8,5A
37W o 41W de frío dependiendo de la temperatura externa etc

COP pésimo; consume casi 65W y saca 37 o 41 de frío. Por eso se usan compresores.

 

[Aronis]

De algún modo debería de estar visible la potencia frigorífica, ya sea a través del COP o algo por el estilo.
No tiene sentido que no lo esté.

Otra cosa es que se de por sabido que las peltier tienen un COP de 1, 0,5 o lo que sea, que no lo se.
He buscado muy poca información pero me suena recordar que si que estaba ese dato en el catálogo.


Edito:
Si que está el dato y es lo primero de todo que aparece

En el primer enlace, el primer PDF en el primer renglón está:

7,6V
8,5A
37W o 41W de frío dependiendo de la temperatura externa etc

COP pésimo; consume casi 65W y saca 37 o 41 de frío. Por eso se usan compresores.

Muchas gracias por su aporte revisare el datasheet para ver si con esos datos puedo hacer mis cálculos. tengo otra pregunta, estuve leyendo en un foro y un señor afirma que si llegamos a X temperatura en un espacio cerrado con una celda peltier si se agrega otra celda mas seguiremos obteniendo la misma temperatura solo que en menor tiempo, es esto verdad?

 

[DOSMETROS]

Claro , si en un espacio cerrado perfectamente aislado , llegás a x temperatura , quiere decir que ese es el límite (en temperatura) de la celda en cuestión.

Para mas bajas temperaturas tenés las multilayer :

http://madeenchina.blogspot.com.ar/2012/09/celulas-de-peltier-apiladas-o-multilayer.html

 

[Scooter]

Lo que pasa es que no existe tal espacio, el aislamiento perfecto no existe.

 

[Tachenk]

Claro , si en un espacio cerrado perfectamente aislado , llegás a x temperatura , quiere decir que ese es el límite (en temperatura) de la celda en cuestión.

Para mas bajas temperaturas tenés las multilayer :

http://madeenchina.blogspot.com.ar/2012/09/celulas-de-peltier-apiladas-o-multilayer.html

Buenos días.
Y eso en teoría comercial pura, en la practica no funciona,..bueno si, empleando la mas grande para enfriar la mas pequeña, y así con todas las que pongas..con lo cual si empleando una el rendimientos es paupérrimo, empleando varias según esa disposición, ya se queda a nivel experimento laboratorio, sin mas.
Aun empleando células de igual potencia no se consigue gran cosa, y la disipación en la cara caliente de la célula que enfría a la otra tiene que triplicarse, osea, olvidarse de la disipación por aire y pasar directamente al bloque de agua.
Quizás en un futuro lejano se fabriquen mas eficientes, porque en los últimos 15 años prácticamente no han mejorado gran cosa..por no decir nada.
Un saludo.