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 (utilizados por ej. por la Nasa en sus "rovers" alimentados por energía nuclear).
• 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 (los encontrarás en toda clase de neveras compactas y deshumidificadores que funcionan condensando la humedad en el lado frío).
• 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