25 jun. 2014

Cómo funciona una nevera portátil eléctrica: Célula peltier

Desarmaremos una nevera portátil para los curiosos

Bueno, después de una temporadilla sin casi entradas, creo que este verano no os váis a quejar ;).

Empezaremos con esta entrada, en la que desarmo una nevera portátil de esas que se enchufan en el coche (o en casa si le adaptas un transformador de 5 amperios mínimo y a 12 voltios), para descubrir otra utilidad fascinante de los semiconductores (efecto termoeléctrico) y la electricidad: Las células Peltier.



Hace tiempo que venía mirando la forma de adaptar una nevera portátil y hacer el frío más duradero en los viajes largos añadiéndole un par de células Peltier (unos 5€ cada una) y un par de disipadores de ordenador (el lado frío puede llevar un disipador más pequeño), pero vistos los precios de las neveras (44€ la que he adquirido en el Eroski), no me he complicado mucho, que el tiempo es escaso (si puedo montaré la mía más adelante, pero ya veremos; hay otras prioridades).

Al poco de comprar la barata nevera, y funcionar bastante bien enchufada en la toma de mechero adicional al lado del maletero (no podemos pedir mucho a la nevera por ese precio), percibí que los disipadores se desplazaban ligeramente; algo se había aflojado, así que la he desarmado para fijarlos mejor y de paso mostraros cómo funciona ;).
Las células Peltier son muy útiles si tienes imaginación; puedes desde refrigerar lo que quieras (bebidas, cajas de picnic), hasta construirte algún adorno animado por una vela calentando el lado, como un curioso helicóptero al aprovechar que también funciona al contrario; si provocamos diferencias de temperatura (calentando el lado caliente y enfriando el frío), producirá una pequeña corriente que con pequeños y eficientes motores (como los de vibrador de móvil) podemos producir un efecto curioso.
Curioso helicóptero alimentado con una vela y célula peltier

Características de las células Peltier:





  • Son poco eficientes enfriando; consumen mucho por frigoría.
  • Capaces de generar electricidad si un lado se mantiene frio y el otro caliente.
  • No vibra ni produce ruidos al funcionar (excepto los ventiladores que necesite).
  • Larga duración; sus semiconductores, trabajando en un rango seguro, duran muchos años.
  • Ocupan poco espacio; ideal para enfriar pequeños aparatos.
  • Suelen trabajar entre 5V y 15V DC; a mayor voltaje más potencia y consumo, pero menos eficiente y menor duración; resistencia entre 1,3 y 5Ω, dependiendo de la célula.

Desarmando la nevera

Ésta tiene unos tornillos en la tapa; cuatro pequeños a los lados y otros 10 ocultos debajo de la goma de caucho sellante que retiraremos con cuidado. La tapa de la parte enfriadora protege y dirige el aire del ventilador al disipador del lado frío, que va fijada con pestañas de plástico.


Soltamos los tornillos que sujetan el disipador para acceder a la célula Peltier:


Podemos levantar, y en la parte inferior vemos el disipador de calor; la célula peltier medio fijada con pasta conductora de calor blanca, luego un tocho de aluminio para superar el aislamiento de porexpán hasta el otro lado, donde va fijado el refrigerador de la parte que se enfría, más pequeño.


El funcionamiento no podía ser más sencillo; no lleva ningún control de potencia; sólo se trata de un interruptor que alimenta directamente los dos pequeños motores de los ventiladores y la célula peltier, además de un pequeño diodo con una resistencia para bajarle el voltaje.


Al ser de poca potencia, hay poco peligro de que se forme escarcha, y tras varias horas de uso se mantienen como unos 5 o 10ºC menos de diferencia con el exterior.
Habría que ver qué tal se portaría si pusiéramos un pack de dos células apiladas, (lado frío con caliente de la otra) aumentando de este modo el efecto y consiguiendo todavía más diferencia de temperatura.

Detalle de la pasta conductora para mejorar el contacto

Para amarrar mejor los disipadores, he utilizado la socorrida silicona en el lado del porexpan, que aguanta muy bien bajas y altas temperaturas (-60º a 200ºC, hablo de memoria).


Ya sólo nos queda ir a la inversa y montarla como estaba, con cuidado de que los tornillos de los disipadores queden bien fijos, pues si la célula no hiciera un contacto adecuado con los disipadores, se estropearía enseguida y enfriaría muy poco.

Felices chapucillas y hasta la próxima!

Enlaces y más info:
Efecto termoeléctrico en Wikipedia
Refrigeración termoeléctrica: Células Peltier, Efecto Peltier y Seebeck
Otro interesante artículo sobre las células Peltier

30 comentarios:

  1. Anónimo3/8/15 18:13

    Buenas, tengo una nevera portatil de 12V y 220V. Desde que se compro nunca funciono, hace un ligero "click", pero nada. ¿Sabes que podria ser? Gracias de antemano

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  2. LA CARGA DE LA BATERIA PUEDE ESTAR BAJA Y HACE CLIC PEROINO ARRRANCA , YO SI NO ARRANCO EL MOTOR DEL COCHE NO TIENE FUERZA PARA QUE FUNCUINE

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  3. Me interesa lo de poner dos celulas en una nevera. ¿Alguien lo ha probado?

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  4. Anónimo26/9/15 1:54

    enchufe sin darme cuenta la nevera en 24 volts me quemo el fusible le puse otro pero no anda que se puede haber quemado?

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    1. Revisa el cableado, que le llegue a la célula 12V; si le llegan y no enfría, es que tienes que sustituir la propia célula por otra (cuestan 5€). Saludos

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  5. Anónimo3/3/16 23:15

    como seria el plano electrico de esto.
    me intereza mucho saberlo. saludos medellin colombia.
    sipuedes me lo envias al correo s.ortiz.c@hotmail.com

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    1. Es tan sencillo que no necesita plano; conectas directamente la célula peltier a 12V DC (respetando polaridades) y ya la tienes funcionando (que no se sobrecaliente el lado caliente o se estropeará). Y luego ya si quieres le añades un interruptor y listo!

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  6. hola, tengo un panel solar de 12V y 5W de potencia, es suficiente para que la nevera funcione?

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    1. Qué va, estas neveras consumen mucho; necesitarás un panel de 100W al menos. Son mucho más eficientes las mecánicas de toda la vida...

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    2. Muchas gracias David. Un saludo desde Sevilla

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  7. Hola muy buenas , que pasta o silicona se puede poner para pegar la célula ? Tengo una nevera de esta pequeñas y ya no enfría como antes la he desmontando y me fijé en el adhesivo blanco, le tengo que poner volver adhesivo para enfríe???

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    1. Hola Lolo, lo más importante es que esté lo más junta posible, vale cualquier silicona mientras quede la capa más fina de pegamento posible (porque aisla, y cuanto más separado peor).
      Podría ser que haya perdido eficacia si no estaba bien unido mientras funcionó. Saludos

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  8. amigo saludo adonden se puede comprar esas selda pertiel

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    1. De china por unos 3,5$:
      http://www.banggood.com/search/peltier.html

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  9. Hola yo quiero hacer que enfrie más la nevera como lo hago expliquenme por favor. Si pueden digan me lo por whatssap625227412

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  10. Excelente información, muy bien explicado y detallado, con todo lujo de detalles. Interesante saber cómo funciona una nevera eléctrica para, más en estas fechas donde su uso aumenta considereblamente.

    Saludos y gracias!! ;)

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  11. Hola! Enchufamos sin darnos cuenta la nevera a 220v y dejó de funcionar. Ke hemos cambiado la Célula Peltier y al probar la Célula hace su función frío -calor pero el motor nada, incluso huele a quemado... Que podría ser? No encuentro nada ni tampoco repuestos. Gracias!

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    1. Se os ha quemado también el motorcillo que ventila la célula, y sin él se os va a volver a quemar la célula. Tenéis que cambiarlo también. Saludos

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  12. Me interesa conocer la utilidad de estas celdas peltier para proporcionar calor a un miniinvernadero, que está a la intemperie, en los meses de invierno. Gracias

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    1. Hola anónimo, como indico en sus características, son poco eficientes, gastarás menos electricidad haciéndolo con aires acondicionados inverter.
      Conozco de una empresa de productos de la huerta que calienta sus invernaderos con el calor desprendido por unos generadores eléctricos diésel, y a su vez vende la electricidad generada a la eléctrica, pero dependiendo del país no es rentable.

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  13. Gracias David,el miniinvernadero que te comento es en realidad una mesa de cultivo de unos 0.3 m3 de volumen a calentar a una temperatura de entre 18 - 22 grados, con temperaturas exteriores mínimas de entre -2 a 6 grados. Por los trabajos que veo en tu excelente blog creo que lo más sencillo y económico va ser adoptar un sistema de captación solar con tubería de PVC negra que caliente el interior a modo de radiador. Lo complicado del asunto lo veo en cómo mantener la temperatura interior dentro de estos parámetros.

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  14. Hola. Sin llegar a probar la célula, ¿como se puede saber cual es la parte fría y cual la caliente? ¿Tiene algo que ver la posición de las polaridades? Gracias

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    1. Efectívamente, si colocas el positivo a tu derecha, el lado frío es el superior (ver fotos).

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  15. Muchísimas gracias por responder. Me has aclarado una gran inquitud...
    Saludos

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  16. Anónimo8/3/17 16:29

    Hola. Tengo la misma nevera que has usado para mostrar cómo se cambia la célula peltier. He comprado la misma célula que has mostrado, la TEC1-12710 que creo que es de 100w. La nevera trae de origen una de 50w.
    Le puse masilla térmica para unirla por ambos lados, uní los cable con una regleta.
    Bueno, pues cuando he hecho el cambio, los ventiladores hacen el intento de moverse pero no se mueven. Viendo que no iba bien, he vuelto a ponerle la suya para asegurarme de que lo había hecho bien.....y funcionaba perfectamente.
    Mi pregunta es....¿es mucha potencia 100w para esta nevera? En el caso de que no fuera mucha potencia para la nevera...¿qué tengo que hacer?

    Saludos

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    1. Hola Anónimo, me extraña que no te funcione, es posible que no tengas suficiente amperaje de alimentación (si la célula peltier, al estar en paralelo con la célula, "chupa" mucha energía, al ventilador no le llega suficiente). ¿Has probado a conectarla al coche o a un transformador?
      En todo caso, te funcionará mejor colocando dos iguales de menos potencia una junto a otra, de 30W por ej. cada una, paralelamente (ambos positivos unidos al positivo y lo mismo con los negativos), ya que se aprovechará más eficientemente la energía.

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    2. Anónimo8/3/17 16:58

      La enchufé a 220 con un transformador...

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    3. Enchúfala a 12V a la batería del coche y verás cómo funciona (ojo que te consumirá 100/12=8 Ah, hazlo con el coche encendido o menos de media hora). O consigue un transformador de 6 Amperios 12V al menos.

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  17. hola a todos,como puedo saber si esta estropeada la celula?

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