Celda Peltier, funcionamiento, construcción, prueba y “reparación”

Índice. 00:00 Introducción 00:29 Funcionamiento de una celda Peltier 01:07 Como esta construida una celda Peltier 01:52 Como medir y probar una celda Peltier 02:43 Como quemar una celda Peltier 03:17 Reparando una celda Peltier 05:45 Ventajas y desventajas de las celdas Peltier Jean Charles Athanase Peltier realizó estudios que lo llevaron a descubrir que si se hace circular corriente en un semiconductor cubico, una de sus caras se enfría mientras la otra se calienta en la misma proporción (idealmente, porque la misma circulación de corriente genera un calentamiento adicional del semiconductor) y este comportamiento es contrario si se utilizan semiconductores tipo N y tipo P, por decir, la cara donde entra la corriente se enfría en un tipo, mientras en el otro tipo se calienta. Un dato adicional, si se invierte el sentido de la corriente el efecto también se invierte, la cara que se calentaba, se enfriará y viceversa. Tal vez pienses que la celda que compramos de manera comercial, es un solo trozo de semiconductor del tamaño de la cerámica, por decir 4 cm x 4 cm, pero no, separe una y miren lo que hay dentro, incluye 252 células Peltier (16x16) acopladas eléctricamente en conexión serie, si una se quema o se desolda toda la celda dejará de funcionar. Están acomodados intercalando celdas N y P para que sumen sus caras calientes y frías. ¿Cómo medir si funciona una celda Peltier? es muy sencillo, con multímetro, en la escala más baja para medir, su resistencia debe ser menor de 10 Ohms, cada célula es cercana a 0 Ohms. Si quieres probarla con voltaje usa una fuente de 5V, con una resistencia de unos 100 Ohms en serie y hazlo por periodos muy pequeños de tiempo. Las celdas Peltier son muy especiales, si no se les acompaña de un disipador y/o ventilador con pasta térmica es muy fácil que se quemen, miren aquí, el calentamiento que se produce en la cara caliente es muy rápido y si aquí medí externamente 100 grados centígrados internamente debió ser mucho más, bueno con solo 20 segundos la celda dejo de funcionar, aquí se ve que se encuentra abierta. Pero ahora ¿Se puede reparar una celda Peltier? Esto será solo de manera didáctica. Aquí voy a dibujar sobre la cerámica el circuito que siguen las celdas Peltier internas, voy a buscar el camino más largo donde haya continuidad picando lateralmente con la punta del multímetro, ¡Ups! Aquí veo que se perdieron, o quemaron, o que se yo, pero faltan unas células. Como sea, el total de líneas perdidas midiendo desde la terminal negativa son 2 (32 células, o sea un 12.5% de la celda total). Ahora el intento, voy a soldar un puente desde donde llega el cable negro hasta el lateral en donde si había continuidad. Probando con una resistencia en serie se ve que si da unos grados de diferencia entre sus caras, pero al instalarlo en su trabajo, no duró nada, se abrió el circuito en otro lugar. Definitivamente no recomiendo tratar de reparar las celdas Peltier, en primera porque no es costoso remplazarlas y en el ejemplo anterior esta trabajaría al 87.5%, habría que modificar su voltaje de trabajo compensándolo al 87.5%, o bien colocar una resistencia en serie que simule las celdas dañadas. Y siempre existirá el riesgo de que, es una celda ya dañada y que hay al menos 252 células que ya recibieron un exceso y que pueden fallar en cualquier momento. Como recomendación final, no las usen sin un ventilador para retirarles el calor en exceso, es más, cambien un ventilador nuevo con cada cambio de celda . Su uso es variado en aplicaciones de enfriamiento o calentamiento. Y solo por no dejarlo al aire sus ventajas son, que el elemento que genera el diferencial de temperatura no tiene partes móviles, no utiliza gases o sea sin tuberías, fugas, mantenimiento, etc. son pequeñas, tienen una vida larga sin mantenimiento y la temperatura es regulable tan solo con cambios en la tensión de alimentación. Sus desventajas son que su aplicación es en uso donde no se requiera una gran diferencia de temperatura y su desempeño energético es muy pobre comparado con otros métodos.