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Gonzales, R., (2020). Análisis de parámetros que determinan el desempeño energético y la selección de componentes de un sistema de refrigeración termoeléctrico [Trabajo de suficiencia profesional, Universidad Nacional de Ingeniería]. http://hdl.handle.net/20.500.14076/21752
Gonzales, R., Análisis de parámetros que determinan el desempeño energético y la selección de componentes de un sistema de refrigeración termoeléctrico [Trabajo de suficiencia profesional]. PE: Universidad Nacional de Ingeniería; 2020. http://hdl.handle.net/20.500.14076/21752
@misc{sunedu/3504434,
title = "Análisis de parámetros que determinan el desempeño energético y la selección de componentes de un sistema de refrigeración termoeléctrico",
author = "Gonzales Toledo, Richard Daniel",
publisher = "Universidad Nacional de Ingeniería",
year = "2020"
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El efecto Peltier, el cual se origina por el paso de una corriente eléctrica a través de la unión de dos conductores distintos, es un fenómeno aprovechado en sistemas de refrigeración y aire acondicionado. Sin embargo, su uso es limitado debido a su desempeño energético, el cual no es comparable con las tecnologías convencionales. A pesar de ello, es una opción viable; además, su principal ventaja es que estos sistemas no requieren gases refrigerantes. El objetivo del presente trabajo de investigación es analizar los parámetros que determinan el desempeño energético de un sistema de refrigeración termoeléctrico y con base en los resultados, evaluar la selección de sus componentes. Para realizar el análisis se ha establecido, como unidad de estudio, a un refrigerador de 50 litros de capacidad y una carga térmica de refrigeración de 50 W (valores nominales); comparable con equipos domésticos portátiles. Para establecer los modelos matemáticos, aplicables a la unidad de análisis, se ha determinado los procesos físicos; que incluyen: flujo de calor y trabajo en un módulo o celda Peltier; transferencia de calor por las paredes del refrigerador y las superficies extendidas; además se incluye el análisis de cargas térmicas a compensar para mantener la temperatura interior del área refrigerada. Se han planteado restricciones de diseño, para resolver las ecuaciones planteadas. Incluye restricciones geométricas; restricciones de temperatura (interior y exterior) y el régimen del flujo aire (laminar). Adicionalmente, se ha considerado constante a los valores de conductividad térmica, resistividad eléctrica, coeficiente de Seebeck. Los componentes analizados en el presente trabajo corresponden a: El módulo Peltier; las superficies extendidas, los ventiladores y la caja térmica de refrigeración. Se analizaron tres módulos Peltier capaces de proporcionar la carga térmica de diseño. Se seleccionó el módulo Peltier TEC1-12724, del fabricante Thermonamic. Se determinaron sus parámetros efectivos para el coeficiente de Seebeck, conductancia térmica y resistencia eléctrica. Con estos parámetros se determinó su despeño energético. Se estableció la temperatura del área refrigerada en 6°𝐶 (279 𝐾) y la temperatura el foco frío de módulo en 2°𝐶 (275 𝐾). Bajo estas condiciones, el módulo Peltier tiene un coeficiente de desempeño máximo de 0,403 y es capaz de extraer una carga térmica de 51,4 𝑊. Para extraer la potencia de refrigeración se dimensionaron las superficies extendidas. Las resistencias térmicas (resistencia térmica total), para el foco frío y caliente, respectivamente, son: 0,0795 𝐾⁄𝑊 y 0,1288 𝐾⁄𝑊. Se realizó el análisis del material aislante de la caja térmica, para determinar el espesor que minimice la ganancia de calor por transmisión del exterior. Al utilizar poliuretano expandido, se obtiene una ganancia térmica de calor de 5,16 𝑊, para un espesor de 6 𝑐𝑚. Finalmente, las ecuaciones que describen cada fenómeno físico han sido resueltas utilizando el software: “Engineering Equation Solver (EES)”, que cuenta una librería de propiedades termofísicas de diversos materiales y sustancias.
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