El presente trabajo titulado sistemas termoeléctricos de generación de potencia y de refrigeración, se realiza buscando responder a la pregunta ¿Es necesario que un sistema de refrigeración sea tan complicado? ¿Será factible lograr el mismo efecto de una manera más directa? ; Estas preguntas se orientan a lograr el objetivo de recopilar y comparar información de sistemas termoeléctricos de refrigeración y generación de potencia de los efectos de Peltier, el efecto de Seebaecky efecto Thomson.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA
INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
CURSO: TERMODINÁMICA
Informe
SISTEMAS TERMOELÉCTRICOS DE GENERACIÓN DE POTENCIA Y DE
REFRIGERACIÓN
1. RESÚMEN
El presente trabajo titulado sistemas termoeléctricos de generación de potencia y de
refrigeración, se realiza buscando responder a la pregunta ¿Es necesario que un sistema de
refrigeración sea tan complicado? ¿Será factible lograr el mismo efecto de una manera más
directa? ; Estas preguntas se orientan a lograr el objetivo de recopilar y comparar información
de sistemas termoeléctricos de refrigeración y generación de potencia de los efectos de Peltier,
el efecto de Seebaecky efecto Thomson.
2. INTRODUCCIÓN
La interacción entre un fenómeno eléctrico y térmico se conoce desde el siglo XIX, cuando
Joule observó que la materia ofrece cierta resistencia al movimiento de los electrones, los cuales
ceden energía cinética al entorno en los sucesivos choques. Esta energía proporcionada por los
electrones se disipa en forma de calor. Sin embargo, no es éste el único fenómeno de
interacción termoeléctrica. Otros efectos son los denominados Seebeck, Peltier y Thomson.
El efecto Peltier fue descubierto en el año 1834 por el físico francés Peltier J. C. A. surgió sobre
la base del descubrimiento del físico alemán Seebeck T.J. en 1821, quien observó que en un

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circuito formado por dos conductores distintos, cuyas uniones soldadas se encuentran en medios
con temperaturas distintas, aparece entre ambos una diferencia de potencial. Esta diferencia de
potencial es función de la naturaleza de los conductores y de la diferencia de temperaturas. Este
dispositivo se conoce como termopar. La esencia del efecto Peltier, que básicamente es el
contrario del efecto Seebeck, consiste en hacer pasar una corriente procedente de una fuente de
energía eléctrica continua, a través de un circuito formado por dos conductores de distinta
naturaleza, obteniéndose que una de sus uniones absorbe calor y la otra lo cede. El calor que
cede el foco caliente será la suma de la energía eléctrica aportada al termoelemento y el calor
que absorbe el foco frío. Estos termoelementos, configurados de este modo, constituyen una
máquina frigorífica.
En el presente trabajo que abordamos temas que tienen que ver con la termoelectricidad, el
efecto Seeback, el efecto Peltier y el efectoThomson; así mismo de un sistema de refrigerador
termoeléctrico, circuito termoeléctrico, dispositivo termoeléctrico y generadores termoeléctricos.
IMPORTANCIA
Todos los sistemas de refrigeración estudiados antes incluyen muchas partes móviles y
componentes voluminosos y complejos. Por ello, la siguiente pregunta viene a la mente: ¿Es
necesario que un sistema de refrigeración sea tan complicado? ¿Será factible lograr el mismo
efecto de una manera más directa?
La respuesta a estas preguntas es sí. Es posible emplear la energía eléctricade manera más
directa para producir enfriamiento sin involucrar ningún refrigerante ni partes móviles. A
continuación se analiza uno de esos sistemas, llamado refrigerador termoeléctrico.
Considere dos alambres de diferentes metales unidos en ambos extremos(uniones), formando
un circuito cerrado. Ordinariamente no ocurrirá nada.
Sin embargo, cuando se calienta uno de los extremos sucede algo interesante: una corriente
fluye continuamente en el circuito.
Esto se conoce como el efecto Seebeck, en honor a Thomas Seebeck, quien realizó este
descubrimiento en 1821. El circuito que incorpora efectos térmicos además de eléctricos se

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denomina circuito termoeléctrico, y un dispositivo que opera en este circuito se denomina
dispositivo termoeléctrico.
El efecto Seebeck tiene dos aplicaciones principales: la medición de temperatura y la
generación de potencia. Cuando el circuito termoeléctrico se rompe, como se muestra en la
figura 11-26, la corriente deja de fluir y es posible medir la fuerza impulsora (la fuerza
electromotriz) o el voltaje generadoen el circuito mediante un voltímetro. El voltaje generado es
una función de la diferencia de temperatura y de los materiales de los dos alambres utilizados.
Por consiguiente, se puede medir la temperatura a partir de los voltajes.
OBJETO DE ESTUDIO
En base al método de revisión bibliográfica, y a la recopilación de información el presente
estudio resume las caracterizas principales de los sistemas termoeléctricos y su explicación
basado en los sistemas termoeléctricos de refrigeración y generación de potencia de los
efectos de Peltier, el efecto de Seebaecky efecto Thomson.
3. DESARROLLO
TERMOELECTRICIDAD
Parte de la física que estudia la propiedad que tienen algunos cuerpos de emitir electricidad
cuando se calientan.
Se denominan fenómenos termoeléctricos o termoelectricidad a tres fenómenos
relacionados entre sí por las relaciones de Thomson, descubiertas por lord Kelvin: el efecto
Seebeck, el efecto Peltier y el calor de Thomson.
EFECTO JOULE
La más conocida interacción entre un fenómeno eléctrico, la conducción de corriente
eléctrica, y su fenómeno térmico asociado, el calentamiento del conductor por el que circula
la corriente, es el Efecto Joule. La materia ofrece cierta resistencia al movimiento de los

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electrones, los cuales ceden energíacinética al entorno en los sucesivos choques. Esta
energía proporcionadapor los electrones se disipa en forma de calor.
Q =
Donde Q es la energía calorífica producida por la corriente, Ies la intensidad de la corriente
que circula, R es la resistenciaeléctrica del conductor y t es el tiempo.
EFECTO SEEBACK
Thomas J. Seebeck descubrió que en un circuito formado por dos metales distintos
homogéneos, A y B, con dos uniones a diferente temperatura, T y T+ΔT, se establece un
flujo de corriente eléctrica J, o bien, si se abre el circuito una fuerza termo electromotriz
(f.t.e.m.) EAB que depende de los metales utilizados en la unión y de la diferencia de
temperatura entre las dos uniones. En la Figura se muestra el esquema de las
configuraciones mencionadas.
La relación entre la f.t.e.m., EAB, y la diferencia de temperaturas entre las uniones ΔT,
define el coeficiente Seebeck.
donde αA y αB son respectivamente las potencias termoeléctricas absolutas de A y B y son
características de cada metal.
En general, αAB no es constante, sino que depende de la temperatura T.
El siguiente es un experimento realizado para demostrar el efecto Seeback:
Materiales utilizados, Serán necesarios:

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─ Un recipiente con agua muy fría (con hielo).
─ Un recipiente con agua hirviendo.
─ Máquina Seebeck.
Paso a seguir:
1. Pon agua fría en los dos vasos. Al introducir losdos intercambiadores de calor en agua
fría no se observa ningún cambio; nada se mueve y, por lo tanto, no se produce trabajo
mecánico.
2. Llena con agua caliente los dos vasos, tampoco ocurre nada.
3. Rellena un vaso con agua muy fría –temperatura próxima al punto de congelación del
agua en condiciones normales de presión– y el otro, con agua cercana al punto de
ebullición. al introducir el convertidor termoeléctrico transforma parte del calor
procedente del weight loss diet foco caliente en energía eléctrica, que es aprovechada por
el motor del ventilador, produciéndose energía moving storage cinética de rotación.
(Fuente:http://www.madrimasd.org/experimentawiki/feria/El_efecto_Seebeck)
EFECTO PELTIER
El efecto Peltier consiste en el enfriamiento o calentamiento de una unión entre dos
conductores distintos al pasar una corriente eléctrica por ella y que depende
exclusivamente de la composición y temperatura de la unión.
Esquema del efecto Peltier

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La potencia calorífica intercambiada en la unión entre A yB es
donde πAB es el coeficiente Peltier, que se define como elcalor intercambiado en la unión
por unidad de tiempo y de corriente que circula a través de la misma, J es el flujo de
corriente eléctrica, ΔT la diferencia de temperatura absoluta entre A-B y αAB el coeficiente
Seebeck.
Por lo tanto, al conectar la celda fabricada a una fuente de alimentación de corriente
contínua, la potencia que se absorbe corresponde a un término debido al efecto Joule y otro
debido al efecto Peltier[4]. De (1) y (3) se determina la potencia absorbida.
(4)
donde Pent es la potencia suministrada por la fuente.
EFECTO THOMSON
El efecto Thomson consiste en la absorción o liberación de calor por parte de un conductor
eléctrico homogéneo, con una distribución de temperaturas no homogénea, por el que
circula una corriente.

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El flujo neto de potencia calorífica por unidad de volumen, en un conductor de resistividad r, con un
gradiente longitudinal de temperatura, por el que circula una densidad de corriente J será:
donde s es el coeficiente Thomson. El primer término corresponde al efecto Joule, irreversible,
mientras que el segundo expresa el efecto Thomson, reversible.
Desarrollando esta expresión para obtener la relación entre el coeficiente Thomson y Seebeck y
teniendo en cuenta las ecuaciones que rigen los efectos Peltier y Seebeck, se llega a
Quedando para la unión:
REFRIGERADOR TERMOELECTRICO
La refrigeración termoeléctrica utiliza el efecto Peltier para crear un flujo térmico a través
de la unión de dos materiales diferentes, como metales o semiconductores tipo P y N. Un
refrigerador o calentador Peltier o una bomba de calor termoeléctrica es una bomba de calor
activa en estado sólido que transfiere calor de un lado del dispositivo a otro oponiéndose al
gradiente de temperatura, consumiendo para ello energía eléctrica. Un instrumento de este
tipo también es conocido como dispositivo Peltier, diodo Peltier, bomba de calor Peltier,
refrigerador de estado sólido o refrigerador termoeléctrico.
4. CONCLUSIONES

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Concluimos que gracias a los inmensos avances en el campo de semiconductores, hoy en
día,se construyen sólidamente y en tamaño de una moneda. Los semiconductores
estánfabricados con Teluro y Bismuto para ser tipo P o N (buenos conductores
deelectricidad y malos del calor) y así facilitar el trasvase de calor del lado frío alcaliente
por el efecto de una corriente continua.
Como todo en esta vida, las unidades peltier también tienen algunosinconvenientes ha tener
en cuenta. Como pueden ser el alto consumo eléctrico, oque dependiendo de la temperatura
y la humedad puede producirse condensación yen determinadas condiciones incluso puede
formarse hielo.
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
─ YUNUS A. ÇENGEL Y MICHAEL A. BOLES. (2012). Termodinámica (7ma ed.). México D.F.:
McGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V.
─ https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection
_id=06f92d3ea9d04152aa8fbfe534ed5ee1c6de440d&writer=rdf2latex&return_to=Termoel
ectricidadttps://es.wikipedia.org/wiki/Termoelectricidad
─ http://www.unavarra.es/ets02/Introduccion%20a%20TE(c).htm
─ http://www.madrimasd.org/experimentawiki/feria/El_efecto_Seebeck
─ http://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=15
─ http://descargas.cetronic.es/EstudioPeltier.pdf