Notas de Aplicaciones
10oct/12

Aspectos relevantes de la tecnología Peltier aplicada a las estufas incubadoras refrigeradas Selecta / Relevant aspects of Peltier technology applied to Selecta refrigerated incubators

Desde el primer día de su actividad J.P. Selecta ha procurado estar al corriente de las últimas tecnologías y metodologías aplicadas en el campo de los equipos para laboratorio. Siguiendo con este afán innovador, tan pronto se tuvo noticia de los nuevos elementos electrónicos para producir a la vez frío y calor mediante el principio denominado Peltier, se iniciaron una serie de trabajos de investigación encaminados a crear una nueva incubadora refrigerada basada en este sistema.

Los primeros trabajos con elementos Peltier destinados a conocer la tecnología ya se iniciaron a principios de la década de los 80 y no fue hasta 1990 cuando ya finalmente salió al mercado la primera estufa de incubación, novedad a nivel mundial, funcionando solamente mediante elementos Peltier.

A lo largo de estos 32 años en que tenemos nuestras incubadoras refrigeradas con el sistema Peltier en el mercado, se ha demostrado su gran eficacia y utilidad siendo esta la línea de estufas de mayor prestigio de nuestra marca.

En particular cabe destacar una larga lista de ventajas si las comparamos con las tradicionales fabricadas con elementos calefactores y grupos de frío convencionales:

Con la tecnología Peltier se realizan los procesos de calentamiento y enfriamiento en un solo y compacto sistema. Tanto el excelente nivel de ajuste como la oscilación reducida hasta lo mínimo de la temperatura obtenida se producen gracias al perfecto desarrollo de la técnica de refrigeración y calentamiento, con un ahorro energético considerable y respetuosas con el medio ambiente.

Aplicaciones:

Biotecnología, Bacteriología, Fracciones de plasma, Biología, Test encimático, Investigación, Estudios de sérum, Metrología, Botánica, Fitofarmacia, Cosmética, Análisis de aguas, Industria, Agricultura.

Prestaciones:

PRESTACIONES
ESPECIFICACIÓN
a 5ºC a 37ºC a 60ºC
Estabilidad ±0,05 °C ±0,05 °C ±0,05 °C
Homogeneidad ±0,35 ±0,30 ±0,75 °C
Error de consigna ±0,25 °C ±0,20 °C ±0,40 °C

Modelos
Aspectos más importantes:

  • Reducción del consumo energético de hasta el 90%, trabajando a temperatura ambiente de 22ºC.
  • No se produce intercambio de aire con el ambiente. El sistema de refrigeración trabaja cerrado.
  • Sistema de refrigeración hermético.
  • Óptima distribución de la temperatura.
  • Silenciosa.
  • Estable.
  • Exenta de vibraciones.
  • Exenta de condensaciones.
  • Gran precisión.
  • Puerta interior de cristal templado.
  • Antecedentes del Sistema Peltier.

El descubrimiento de los fenómenos termoeléctricos hace dos siglos, y la búsqueda de nuevas alternativas de generación de energía, ha permitido un avance continuo en la tecnología termoeléctrica en los últimos años. Desde 1834 es conocido como efecto Peltier; no obstante, su aplicación práctica necesitó del desarrollo de los materiales semiconductores. El efecto Peltier se caracteriza por la aparición de una diferencia de temperaturas entre las dos caras de un semiconductor cuando por él circula una corriente. Por lo general dicha celdas están fabricadas con Bismuto para la cara del semiconductor tipo P y Telurio para la cara tipo N.

Teoría de Funcionamiento

El establecimiento de un flujo de calor, opuesto a la difusión térmica, cuando un material sometido a un gradiente de temperatura es atravesado por una corriente eléctrica, permite pensar en aplicaciones de refrigeración termoeléctrica. Esta solución alternativa a la refrigeración clásica que utiliza ciclos de compresión-expansión no necesita de partes móviles, lo que incrementa su fiabilidad. Además de ser totalmente silenciosas, tienen un tamaño y un peso muy reducido, soportan sin problemas golpes y vibraciones, se pueden utilizar en cualquier posición, vertical, horizontal, inclinadas y, además, gracias a ellas, se puede regular la potencia frigorífica variando simplemente la corriente de alimentación.

Lo que las hace aún más interesantes es el hecho de que, al invertir la polaridad de alimentación, se invierta también su funcionamiento; es decir: la superficie que antes generaba frío empieza a generar calor y la que generaba calor, empieza a generar frío. Estas propiedades son fundamentales en aplicaciones en las que la temperatura debe ser regulada de forma muy precisa y fiable, como por ejemplo en los contenedores empleados en el transporte de órganos para trasplantes o en aquellas en las que las vibraciones son un inconveniente grave, como por ejemplo: los sistemas de guía que emplean láser, o los circuitos integrados. Además, la posibilidad de crear un flujo térmico a partir de una corriente eléctrica de manera directa hace inútil el empleo de gases como el freón, que resultan perjudiciales para la capa de ozono.

Además, la gran fiabilidad y durabilidad de estos sistemas (gracias a la ausencia de partes móviles) ha motivado su empleo en la alimentación eléctrica de sondas espaciales, como ocurre en la sonda espacial Voyager, lanzada al espacio en 1977. En ella el flujo de calor establecido entre el material fisible PuO2 (el PuO2 es radiactivo y se desintegra, constituyendo entonces una fuente de calor) y el exterior atraviesa un sistema de conversión termoeléctrica a base de SiGe (un termopar de silicio y germanio), permitiendo de esta manera la alimentación eléctrica de la sonda (las sondas espaciales no pueden alimentarse mediante paneles solares más allá de Marte, ya que el flujo solar es demasiado débil).

Como se verá a continuación, los sistemas de conversión que utilizan el efecto termoeléctrico tienen un rendimiento muy pequeño. De momento sus aplicaciones están limitadas a sectores comerciales en los que la fiabilidad y la durabilidad son más importantes que el precio.

Algunos Usos Típicos del Enfriamiento y Calentamiento Termoeléctrico

EQUIPOS DE LABORATORIO Y CIENTÍFICOS

Electrónica, diodos láser, placas de control de temperatura, cámaras de proceso y climáticas, baños de referencia de punto de congelación, baños de temperatura constante, higrómetros de punto de rocío, osmómetros, etapas del microscopio.

TECNOLOGÍA DEL TRANSPORTE

Cajas móviles, cabinas o contenedores para distribución de comida, equipos médicos, farmacéuticos, por tierra, mar o aire.

MÉDICO

Almacenamiento móvil o estacionario de sangre o farmacéuticas, instrumentos, mantas de hipotermia, enfriadores, congeladores de córnea oftálmica, analizadores de sangre, preparación y almacenaje de tejidos.

MILITAR Y AEROESPACIAL

Cajas portátiles de temperatura constante para distribución de sangre y suministros farmacéuticos, dispositivos electrónicos, sistemas de orientación inerciales de enfriamiento y calentamiento, amplificadores paramétricos y otros equipos en barcos, submarinos, camiones, aviones y naves espaciales.

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Ricard Cardus
Departamento I+D

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