¿Alguna vez se preguntó acerca de tener un pequeño refrigerador portátil para enfriar su agua, bebidas y jugos durante sus salidas de verano?
La refrigeración AC es la forma más común de enfriar un frigorífico o una habitación. Pero este es un proceso pesado, que requiere una cantidad significativa de energía eléctrica y hardware eléctrico voluminoso para realizar esta tarea.
Afortunadamente, es posible hacer un refrigerador que mantenga la comida fresca usando una batería de CC portátil y algo llamado efecto Peltier.
¿Qué es el efecto Peltier?
Los enfriadores termoeléctricos o dispositivos de efecto Peltier son dispositivos comparativamente en miniatura que se utilizan para enfriar o calentar. Los dispositivos Peltier usan CC (corriente continua) para enfriar, en contraste con los refrigeradores o acondicionadores de aire convencionales que usan corriente CA. El efecto Peltier es un proceso en el que, si pasa corriente continua a través de un circuito que tiene dos conductores de diferente materiales, el calor de una unión se elimina, lo que hace que se enfríe, y la otra unión absorbe calor, lo que hace que se enfríe. ponerse caliente
También se puede observar que si se invierte la polaridad de la corriente, la unión que antes estaba fría se vuelve caliente; mientras que la unión que estaba caliente antes de invertir la polaridad actual, se vuelve fría.
Uso de dispositivos termoeléctricos Peltier para control de temperatura
El fenómeno anterior crea una oportunidad para diseñar un dispositivo que pueda extraer y eliminar calor. Si coloca la unión más fría sobre la superficie caliente o el dispositivo del que se necesita extraer el calor, y la unión más caliente va sobre una disipador de calor, puede mantener la superficie o el dispositivo frescos. No solo eso, sino que también puede mantener una temperatura óptima continua para un buen rendimiento.
Cómo construir un mini refrigerador DC
Usaremos el concepto mencionado anteriormente para diseñar un refrigerador DC. Un mini refrigerador es el diseño objetivo, sin embargo, se puede escalar a un refrigerador de tamaño mediano usando múltiples dispositivos de efecto Peltier usando la misma técnica.
Que necesitarás
El equipo necesario es el siguiente: -
- Un módulo Peltier (TEC1-12706) con cables conectados.
- Dos disipadores de calor.
- Una batería de 12 V CC o una fuente de alimentación de CC.
- Una caja (el interior debe ser de un material no conductor térmico, como madera, cartón o espuma de poliestireno)
- Dos ventiladores Delta electronics FFB0412HN en aletas de disipador de calor para convección forzada
- Pasta termica
- Cables electricos
El dispositivo Peltier de enfriamiento termoeléctrico que estamos usando aquí es un dispositivo operativo de CC con un voltaje operativo óptimo de 12 V CC que consume casi 6 A de corriente (72 W). El voltaje de operación no debe exceder los 15 VDC. No encienda el dispositivo Peltier sin un disipador de calor. Si se usa aunque sea momentáneamente, puede exceder la temperatura máxima de funcionamiento de la unión del dispositivo y provocar una degradación del rendimiento o una falla total del dispositivo.
Paso 1: preparar la caja
Ahora tome una caja vacía de material aislante térmico. Para esta demostración, usamos cartón. Haga un orificio o cavidad de acuerdo con las dimensiones del dispositivo Peltier TEC1-12706 (es decir, 40 mm x 40 mm) para el diseño de mini refrigerador. Coloque el dispositivo Peltier justo en la cavidad que creó en la caja
Paso 2: coloque los disipadores de calor en el dispositivo Peltier
Ahora coloque disipadores de calor en ambas uniones del dispositivo Peltier. Cada unión del dispositivo Peltier está unida al disipador de calor. usando pasta térmica altamente conductiva. La pasta térmica garantiza un flujo de calor suave entre cada unión Peltier y la placa base del disipador de calor, mientras que no permitir que la unión caliente se caliente demasiado y la unión fría se enfríe demasiado como para dañar cualquiera unión.
El disipador de calor aumenta la eficiencia del dispositivo Peltier al mantener regularmente el flujo de aire. Esto se debe a que el intercambio de calor entre el aire ambiente y el dispositivo Peltier aumenta debido a la gran superficie área que ofrece el disipador de calor para la extracción de calor desde la unión interior y la eliminación de calor a través de la exterior unión. Para un buen diseño se recomiendan disipadores de calor con aletas más grandes y mayor área de superficie.
Paso 3: adjunte ventiladores
ahora adjunte tu elección de ventilador en cada aleta del disipador de calor. La convección forzada proporcionada por el ventilador aumenta la velocidad del flujo de aire a través de las aletas del disipador de calor, lo que permite una mayor extracción de calor.
Los ventiladores utilizados en este proyecto son de 12 V CC sin escobillas (Delta electronics FFB0412HN) con un flujo de aire de 10,6 cfm. Cada ventilador consume menos de un vatio de energía de la batería. Sin embargo, se puede usar un ventilador con más flujo de aire para un mejor rendimiento.
Tenga cuidado de no conectar las uniones del dispositivo a través de una interfaz metálica como un tornillo montado en disipadores de calor, para evitar un cortocircuito en las uniones térmicas. Esto puede resultar en una degradación significativa en el rendimiento del refrigerador del dispositivo Peltier, ya que el flujo de calor puede pasar por el camino más corto a través del tornillo de metal, etc.
En caso de que no se puedan montar los tornillos debido a un cortocircuito térmico entre dos disipadores de calor, puede usar pegamento para unir los disipadores de calor a la caja. Sin embargo, es obligatorio utilizar pasta de disipador de calor entre un disipador de calor y el dispositivo Peltier.
Paso 4: Encienda usando 12 VDC
Ahora conecte las uniones del dispositivo Peltier y los cables de los ventiladores con una batería de 12 VDC. La batería debe tener la capacidad actual para proporcionar una corriente continua de 7A. Una batería de 10 Ah o más es suficiente para este único módulo Peltier con ventiladores. Establezca la polaridad del voltaje de las uniones del dispositivo de modo que el lado interior de la caja se enfríe y el lado exterior se caliente, sacando el calor de la caja para enfriarlo.
Ahora una los cables con la batería para permitir que el dispositivo tome corriente. Observe atentamente la corriente extraída de la batería. Debe estar dentro de los límites especificados por el fabricante del dispositivo Peltier. Deje que el sistema tome corriente durante algún tiempo y observe los voltajes y la corriente para determinar los límites de seguridad.
Después de unos momentos, sentirás el aire más frío dentro de la caja. Puede agregar botellas de agua y jugos para mantenerlos frescos. Ahora cubra la caja para usarla como mini-nevera. Para un funcionamiento fiable, puede añadir un controlador de temperatura para proteger el dispositivo Peltier de exceder los límites operativos.
Has hecho tu propio mini refrigerador de bricolaje
Ahora puede construirse un mini refrigerador utilizando los dispositivos Peltier y algunos otros componentes simples. Los módulos de efecto Peltier también se pueden utilizar para controlar la temperatura en aplicaciones como refrigeración en dispositivos electrónicos, circuitos y sistemas donde un sistema de enfriamiento liviano y de bajo presupuesto es requerido.
