Qué Es La Célula Peltier. Cómo Funciona, Ventajas, Desventajas

¿Has escuchado hablar de la célula Peltier o placa Peltier? En un mundo donde luchamos con el calor y el frío, la célula Peltier es un dispositivo que puede ayudarnos a encontrar un equilibrio. Este dispositivo electrotérmico puede generar calor o frío al pasar una corriente eléctrica a través de él, lo que lo convierte en una herramienta versátil para una amplia gama de aplicaciones.

Las células Peltier se utilizan en muchos lugares, desde refrigeradores y congeladores portátiles hasta en equipos de computación y sistemas de generación eléctrica. También se están utilizando en nuevas aplicaciones, como dispositivos médicos, equipos militares y dispositivos espaciales.

En este artículo, exploraremos cómo funciona la célula Peltier, sus ventajas y desventajas, y sus aplicaciones. También veremos el futuro de este dispositivo prometedor.

Célula Peltier
Célula Peltier

¿Qué Es Una Célula Peltier?

La célula Peltier o celda Peltier es un dispositivo electrotérmico que puede generar calor o frío al pasar una corriente eléctrica a través de él. Las células Peltier están compuestas de dos semiconductores de diferente tipo, unidos entre sí por un material conductor de calor. Cuando se aplica una corriente eléctrica a la célula, los semiconductores generan calor en un lado y frío en el otro. Es la base para la refrigeración termoeléctrica.

Las células Peltier se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, sobre todo en el enfriamiento de computadoras y sistemas informáticos de uso prolongado. También puedes ver estos dispositivos en refrigeradores compactos como los utilizados en casas rodantes o en laboratorios. Esta tecnología se aplica mucho menos a la refrigeración en comparación a la basada en la compresión de vapor.

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Una célula Peltier también se puede usar como un generador termoeléctrico. Utilizada como enfriador, se aplica un voltaje a través del dispositivo, y como resultado, se generará una diferencia de temperatura entre los dos lados. En cambio, operando como generador, un lado se calentará a una temperatura más alta que el otro, generando una diferencia de voltaje entre ambos lados, conocido como el efecto Seebeck.

Un enfriador Peltier diseñado correctamente será un mal generador termoeléctrico y viceversa, debido a los diferentes requisitos de diseño y aplicación.

¿Cómo Funciona Una Célula Peltier?

La célula Peltier basa su operación en el enfriamiento y calentamiento de dos puntos de contacto que están entre dos conductores de distintos metales, al hacer pasar por ellos una corriente continua.

Este fenómeno fue descubierto por Jean Peltier en el año 1834, físico francés que experimentaba sobre el calentamiento o enfriamiento de las uniones en un circuito de metales y que este depende de la dirección en la que viaje la corriente.

Una célula Peltier es, por lo general, un par de placas de color blanco conectadas a dos cables de alimentación que les suministran la corriente continua que la hace funcionar. La célula tiene dos lados y cuando una corriente continua fluye a través del dispositivo, lleva calor de un lado al otro, de modo que un lado se enfría mientras que el otro se calienta.

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El lado caliente posee un disipador de calor para que permanezca a temperatura ambiente, mientras que el lado frío desciende por debajo de la temperatura ambiente. Uno de los aspectos más interesantes de las células Peltier es que pueden transferir calor en contra del gradiente de temperatura, ya que enfrían un objeto a pesar de un entorno más caliente que él.

Esto se debe a que la transferencia de calor se produce gracias al movimiento de los electrones y no a la diferencia de temperatura entre los dos materiales.

Ventajas De Las Células Peltier

Algunas de las ventajas de las células Peltier son:

  • No emiten ruido, ni vibraciones, haciéndolas ideales para aplicaciones que requieren un ambiente silencioso.
  • Son fáciles de instalar por sus dimensiones compactas.
  • No emplean fluidos refrigerantes ni gases tóxicos, siendo amigables con el medio ambiente.
  • Son reversibles, lo que quiere decir que se pueden utilizar tanto para enfriar como para calentar.
  • No poseen partes móviles, lo que alarga su vida útil.
  • Al no utilizar fluidos no presentan riesgos de fugas.
  • Son capaces de enfriar objetos a temperaturas muy bajas, incluso por debajo del punto de congelación del agua.
  • Son muy compactas y fáciles de integrar en sistemas electrónicos.

Desventajas De Las Células Peltier

Sin embargo, las células Peltier también tienen sus desventajas, tales como:

  • En comparación con otras tecnologías de enfriamiento, tienen una eficiencia energética relativamente baja.
  • Requieren una cantidad significativa de energía eléctrica para generar una cantidad determinada de enfriamiento.
  • Poseen una capacidad limitada para enfriar grandes objetos o ambientes.
  • Pueden ser peligrosas por el calor residual generado por su superficie caliente que puede estar a altas temperaturas.

Aplicaciones Donde Se Utiliza La Célula Peltier

Aunque la célula Peltier tiene la capacidad tanto para enfriar como para calentar, se emplea mayormente para enfriar, ya que el proceso para calentar es más costoso y menos eficiente. Estas células tienen una amplia variedad de aplicaciones en la industria, como la refrigeración de dispositivos electrónicos, computadoras y refrigeradores portátiles.

También se utilizan en sistemas de refrigeración para procesadores y tarjetas gráficas, porque son capaces de proporcionar enfriamiento directamente en el lugar donde se genera el calor. Hasta hace algunos años, su principal uso era refrigerar la CPU de los ordenadores de una manera más eficiente que simplemente hacerlo mediante ventiladores.

Conjunto Célula Peltier 60 W con Ventilador y Radiador
Conjunto Célula Peltier 60 W con Ventilador y Radiador

Esto se hacía introduciendo una célula Peltier entre el disipador y la CPU, añadiendo pasta térmica en ambos lados para mejorar la conductividad y la disipación de calor por el otro lado. Otra aplicación importante de las células Peltier es en la industria alimentaria, donde se utilizan para mantener los alimentos frescos durante el transporte y almacenamiento.

También se utilizan en la producción de vino y cerveza para controlar la temperatura durante la fermentación. En la vida diaria se utilizan en refrigeradores portátiles para mantener los alimentos y bebidas frías durante los viajes y en vinotecas.

Se usa también en sistemas de enfriamiento para acuarios y terrarios, ya que brindan una forma efectiva y silenciosa de mantener controladas las temperaturas.

Conclusión: La Célula Peltier Se Prepara Para El Futuro

Para concluir, las células Peltier son dispositivos termoeléctricos que tienen una amplia variedad de aplicaciones en la industria y en la vida diaria. A pesar de sus desventajas, por sus características siguen siendo una opción popular para la refrigeración de pequeños espacios y dispositivos electrónicos debido a su confiabilidad y facilidad de integración.

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Su interesante capacidad para transferir calor en contra del gradiente de temperatura las hace una tecnología única, cuyo desarrollo será importante para el futuro de la refrigeración compacta y eficiente.

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