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Tema: Refrigeración Liquida Peltiers(TEC) [WorkLog]- Mini-Guia

  1. #1
    El señor de los forillos Avatar de Alarcarr
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    Predeterminado Refrigeración Liquida Peltiers(TEC) [WorkLog]- Mini-Guia

    Fecha Ultima Actualizacion :18/05/2010 19:25
    Iré actualizando el hilo poco a poco según haga las cosas.Lo he posteado tan pronto por si acaso me sacáis de algún error que cometa etc..
    Cita Iniciado por Update Log
    16/05/2010 13:08 Post Creado--
    16/05/2010 19:17 Añadida parte del Cambiador de Calor/ Esquema de la instalación Doble
    18/05/2010 19:25 Añadida parte sobre las curvas del peltier/Superado el post en dos para una más cómoda edición.
    0.Introduccion
    Wenas , hoy os presento el sistema que se esta montando un amigo para su equipo .Aún esta en fase de pruebas ya falta conseguir un correcto aislamiento del sistema y calcular mas precisamente su rendimiento real.Por poner ejemplo el cambiador de calor cuando lo vi me parecio una autentica chapuza amen de los tornillos.
    Ahora pasare a describiros el sistema y un poco su funcionamiento el principio es un esquema teórico de la instalación con su correspondiente analisis termodinámico.El que este interesado obviamente puede saltársela.

    Aunque he tratado de que sea accesible a todos los usuarios de este foro pueden exisitir partes que no comprendáis por lo que podéis preguntar libremente.

    Tengo que dar las gracias a moiquintanillas por sus aportaciones y por haberme tenido que soportar en el traspaso del Hilo Phenom x6.

    1.¿Qué es el efecto peltier? [TERMINADO]
    El efecto Peltier es una propiedad termoeléctrica descubierta en 1834 por Jean Peltier, trece años después del descubrimiento de Seebeck.

    Consiste en la creación de una diferencia de temperaturas a partir de una diferencia de voltaje. Ocurre cuando una corriente pasa a través de dos metales diferentes o semiconductores (tipo-n y tipo-p) que están conectados entre sí en dos soldaduras (uniones Peltier). La corriente produce una transferencia de calor desde una unión, que se enfría, hasta la otra, que se calienta. El efecto es utilizado para la refrigeración termoeléctrica.

    La dirección de la transferencia de calor es controlada por la polaridad de la corriente. Al invertir la polaridad se cambia la dirección de la transferencia y, como consecuencia, la unión donde se desprendía calor lo absorberá y donde se absorbía lo desprenderá.

    Esquema:




    2.Aspecto de una celula pelier: [Terminado]



    3.Parametros a tener en cuenta en el funcionamiento de un peltier y Curvas caracteristicas del Peltier [Terminado]

    • Voltaje Máximo (VMax):Contrariamente a lo que el nombre indica es e voltaje al cual el peltier es capaz de generar una máxima diferencia de temperaturas entre caras.
    • Intesidad Máxima (Imax):Igual que antes es la intensidad a la cual el peltier genera la maxima diferencia de temperatura entre caras.
    • Peltier Factor
    • Diferencia(delta) máxima de temperatura entre caras[DMx]
    • Temperatura de cara caliente(THot)
    • Temperatura de cara fria (TCold)
    • Calor maximo (QMax):Calor tranferido cuando la diferencia de temperatura entre caras es cero.

    FAQ (buenisima pero en ingles):http://www.tellurex.com/technology/peltier-faq.php

    Nota: Se ha intentado que el texto sea lo más ligero de leer posible por lo tanto puede que ciertas formas de expresar las cosas no sean totalmente precisos.

    Los peltiers funcionan extrayendo calor de una cara fría y depositandolo en su otra cara , pero como bien se supone esto no es un proceso espontaneo , es decir para que ocurra hay necesidad de un aporte energético (Consultar Segunda ley de la Termodinámica).Es decir si extraemos una cantidad de calor de la cara fría en la cara caliente se depositara ademas de la cantidad trasferida la energía que consuma el peltier que se transformará íntegramente en mas calor.

    Es decir matemáticamente : Qc=Qf+V*I donde V*I es la potencia que consume el peltier y Qc el calor extraído en la cara fira.

    Los no siempre desprenden igual cantidad de calor ni consiguen una diferencia de temperaturas igual depende de las condiciones de funcioanmiento(obvio).Para mostrar mas claramente me apoyare en un Software de Calculo básico de peltier TEC CAD Lite r.1.1 para la instalación directa.He usado el modelo 1MC06-126-05 se trata de ul Tec de baja potencia (~20W).
    Cita Iniciado por Caracteristicas 1MC06-126-05
    dTmax [K]: 69.73
    Imax [A]: 3.11
    Qmax [W]: 23.45
    Umax [V]: 12.55
    R [Ohm]: 2.98
    Time Const [sec]: 1.61
    • Calor Extraido de la cara fria vsDiferencia de temperatura conseguida.En esta se ve claramente que cuando funciona a máxima potencia la diferencia de temperaturas que se consigue es 0.Así como que aumentar la intensidad aplicada hace que podamos desalojar mas calor manteniendo el delta.:




      Tambien se puede ver como en PQ=23.45W corta con el eje DT=0 como bien dice la definicion de PQ.Asi que como la DT que se consigue con carga 0 de casi 70(69.73).
    • Las curvas tempertura-Intensidad y Voltaje -temperatura se explican analogamente :


      By alarcar at 2010-05-18
    • Tambien esta la curva COP-Temperatura que es una curva que indica la eficiencia de el sistema :
      Cita Iniciado por Wikipedia

      Esta definido de la suiguiente forma


      W: en nuestro caso trabajo electrico que aplicamos
      Qf=Potencia calorica que extraemos de la cara fria.
      La cantidad de calor que se puede bombear depende de la diferencia de temperatura entre los focos frío y caliente. Cuanto mayor sea ésta diferencia, menor será el rendimiento de la máquina.
      Las bombas térmicas tienen un rendimiento, denominado COP (coefficient of performance) mayor que la unidad. Aunque esto puede parecer imposible, se debe a que en realidad se está moviendo calor usando energía, en lugar de producir calor como en el caso de las resistencias eléctricas. Una parte muy importante de este calor se toma de la entalpía del aire atmosférico. En toda bomba de calor se verifica que el calor transmitido al foco caliente es la suma del calor extraído del foco frío más la potencia consumida por el compresor, que se transmite al fluido.


      By alarcar at 2010-05-18



    Consecuencias
    1. Queremos que nuestros peltiers trabajen al mínimo de potencia posible ya que contra mas calor se les exija mover mas ineficientes seran.
    2. Si queremos mover 250W comprar un peltier con 250W de QMAx es absurdo y contraproducente.



    4. Cálculos y Esquemas :

    4.1 Instalacion directa: [Terminado]

    (Traducido de Link Tellurex en Ingles)
    Cuando digo instalacion directa me refiero a el peltier directametne colocado entre el disipador y el componente electronico en cuestion.Una forma correcta de disipador componentes de bajo consumo pero que no nos servira en nuestro caso , aun asi es una solución valida para disipar el NorthBrigde.


    Imaginemos que el northbrigde disipa 20W la temperatura ambiente es de 35ºC (con temperatura ambiente se refiere a la temperatura del aire circundante siempre) y lo queremos enfriar hasta los 18º
    Q=15W
    Ta=35ºC
    Tc=:18ºC

    Primero debemos considerar que peltier en cuestion es adecuado para la operacion.Para ello comencemos por hallar la temperaturadel lado caliente de este:

    Th=Ta+(V*I+Q)*Rq
    Donde Rq es el coeficiente de resistividad termica del dispador (Cº/W).Consideremos que queremos tener la zona caliente a unos 15º por encima del ambiente.Para simplificar ya que los calculos de Rq son complejos debido a la geometria del disipador.

    Th=35º+15º=50º
    Por lo tanto tenemos que necesitamos un peltier que nos de una delta de temperaturas de :

    Dt=Th-Tc=50º-18º=32º

    Ahora viene el momento en el que hemos de seleccionar el peltier para ello tenemos que ver sus curvas características para encontrar unos voltajes e intensidades que nos sean "comodos".En el PDF que os linco eligen C1-34-1604 ZMax® :

    Toman el valor mas prximo es decir el de la linea diagonal de I=2,5A que para Q=15W da una delta de 37º 5º mas de lo requerido y el voltaje para ello so 10.2.

    Ahora proceden a la seleccion del disipador para ello despejan Rq en Th=Ta+(V*I+Q)*Rq y aplicando los valores hallados sale que Rq=0.37ºC/W y segun explican que casi disipador es valido ya que la mayoria tienen valor entre 0.10º/W -0.5º/W.


    4.2 Instalacion de doble circuito[Pendiente]



    Donde:
    • HX1:Cambiador de calor
    • CLR1:Radiador de la corriente caliente
    • CMP5:Bomba de agua caliente
    • HTR1:Bloque de RL del Procesador (o elemento a refrigerar)
    • CMP6:Bomba de agua fria



    5.Un pequeño problema: condensacion
    5.1 ¿Que es la condensacion?[Termiando]
    Se denomina condensación al cambio de estado de la materia que se encuentra en forma gaseosa a forma líquida. Es el proceso inverso a la vaporización. Si se produce un paso de estado gaseoso a estado sólido de manera directa, el proceso es llamado sublimación inversa.

    En la naturaleza se da el proceso de la condensación de vapor de agua al bajar la temperatura, por ejemplo, con el rocío en la madrugada. El vapor sólo se condensa en una superficie cuando la temperatura de dicha superficie es menor que la temperatura del vapor. Durante este proceso la molécula de agua libera energía en forma de calor, esto tiene parte de la responsabilidad de la sensación de temperatura mayor en un ambiente muy cálido y muy húmedo: la humedad que condensa en nuestra piel nos está transmitiendo un calor adicional. Adicionalmente, esta humedad hace inútil el proceso natural de refrigeración por sudor y evaporación. La temperatura ambiental también aumenta ligeramente.

    5.2 Problemas que ocasiona.[Pendiente]

    5.3 Soluciones[Pendiente]

    CONTINUA 2º POST
    Última edición por Alarcarr; 18/05/2010 a las 17:41

  2. #2
    El señor de los forillos Avatar de Alarcarr
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    Predeterminado Re: Refrigeración Liquida Peltiers(TEC) [WorkLog]- Mini-Guia

    6 .Cambiador de Calor[En progreso]
    6.1.¿Que es un intercambiador de calor?
    Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.
    Un intercambiador típico es el radiador del motor de un automóvil, en el que el fluido refrigerante, calentado por la acción del motor, se refrigera por la corriente de aire que fluye sobre él y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en el interior del mismo.

    Fuente : Wikipedia
    Ejemplos:

    • Cambiador de calor fluido-gas :



    • Cambiador de calor fluido-fluido:



    En concreto en nuestro caso queremos enfriar una corriente de agua por debajo de temperatura ambiente , para ello disponemos de otra corriente de agua a temperatura ambiente. No podemos montar un cambiador de calor estándar fluido-fluido porque no tendría sentido tener dos circuitos.

    Aqui es donde entran en juego los TECS (peltiers) , crear una diferencia de temperaturas entre una corriente (Ta) y la que queremos enfriar..



    Para ello necesitamos un cambiador de calor.Que en este caso esta hecho de forma totalmente artesanal dado que no se encuentro nada en mercado que sirviera..
    6.2 Fabricando el Cambiador (Versión 1)

    Por desgracia al verlo me dio la risa al final de toda la seccion os explicare el porque.

    Materiales Usados:

    • 2 Planchas cobre electritico 99% pureza de 15cm x 12cm* 15 (mm grosor) 20€
    • 2 Tecs 545W (Estos son de baja calidad y sin especificaciones precisas y van a ser sustituidos en la nueva versión). 15$ Ebay
    • Codos de Fontaneria
    • Racores de espiga para soldar.
    • Neopreno


    Materiales necesarios para el mecanizado

    • Brocas de 3/5/7/8 mm de la máxima longitud posible (las de 8mm deben ser al menos de 8 cm en este caso).
    • Soporte de Taladro Vertical
    • Aceite de Motor para engrasar mientras se taladra.
    • Lijas para lapeado.



    FOTOS Relevantes :
    Tras el proceso de lijado , notese que en cierto lugares parece oxidado esto es porque este cobre en cuanto lo tocas con las manos se oxida :


    Aquí podéis ver una de las dos partes con los TECS ya puestos y el neopreno puesto :



    Aqui el cambiador ya con las dos placas unida por tornillos (OMG , cuando vi esto se me cayo el alma al suelo ,el cambiador no lo hice yo (por suerte ya que si viera esto mi profesor de termo pasaria al mundo de los suspensos en esa asignatura) lo hizo un amigo mio en el Departamento de Materiales de la Escuela de Inginieria Industrial de Madrid):



    7.Aislamiento[Pendiente]


    8.Alimentacion.[Pendiente]

    9.Bloque de Procesador[Pendiente]

    10.Bombas[Pendiente]

    11.Radiadores[Pendiente]


    11.Resultados experimentales.[Pendiente]












    Última edición por Alarcarr; 18/05/2010 a las 17:23

  3. #3
    Con domicilio en Noticias3d.com Avatar de dagosal
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    Predeterminado Re: Refrigeración Liquida Peltiers(TEC) [WorkLog]- Mini-Guia

    Menuda pasada de guia y de refrigeracion Liquida Peltiers...asi como tus conocimientos, acabo de leerla y aun estoy alucinando. Felicidades por tu esfuerzo y a seguir disfrutando mientras "trasteais".

  4. #4
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    Predeterminado Re: Refrigeración Liquida Peltiers(TEC) [WorkLog]- Mini-Guia

    Peazo guia para mantener fresquito el pc. Sublime. Saludos.

  5. #5
    El señor de los forillos Avatar de Alarcarr
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    Predeterminado Re: Refrigeración Liquida Peltiers(TEC) [WorkLog]- Mini-Guia

    Cita Iniciado por dagosal Ver mensaje
    Menuda pasada de guia y de refrigeracion Liquida Peltiers...asi como tus conocimientos, acabo de leerla y aun estoy alucinando. Felicidades por tu esfuerzo y a seguir disfrutando mientras "trasteais".
    Si aun solo esta la primera parte.... falta mucho por hacer...

  6. #6
    El señor de los forillos Avatar de Alarcarr
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    Predeterminado Re: Refrigeración Liquida Peltiers(TEC) [WorkLog]- Mini-Guia

    Actualziado con la parte del Cambiador de Calor

    Cambiador de Calor

    Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.
    Un intercambiador típico es el radiador del motor de un automóvil, en el que el fluido refrigerante, calentado por la acción del motor, se refrigera por la corriente de aire que fluye sobre él y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en el interior del mismo.

    Fuente : Wikipedia
    Ejemplos:

    • Cambiador de calor fluido-gas :



    • Cambiador de calor fluido-fluido:



    En concreto en nuestro caso queremos enfriar una corriente de agua por debajo de temperatura ambiente , para ello disponemos de otra corriente de agua a temperatura ambiente. No podemos montar un cambiador de calor estándar fluido-fluido porque no tendría sentido tener dos circuitos.

    Aqui es donde entran en juego los TECS (peltiers) , crear una diferencia de temperaturas entre una corriente (Ta) y la que queremos enfriar..



    Para ello necesitamos un cambiador de calor.Que en este caso esta hecho de forma totalmente artesanal dado que no se encuentro nada en mercado que sirviera..
    Fabricando el Cambiador (Versión 1)

    Por desgracia al verlo me dio la risa al final de toda la seccion os explicare el porque.

    Materiales Usados:

    • 2 Planchas cobre electritico 99% pureza de 15cm x 12cm* 15 (mm grosor) 20€
    • 2 Tecs 545W (Estos son de baja calidad y sin especificaciones precisas y van a ser sustituidos en la nueva versión). 15$ Ebay
    • Codos de Fontaneria
    • Racores de espiga para soldar.
    • Neopreno


    Materiales necesarios para el mecanizado

    • Brocas de 3/5/7/8 mm de la máxima longitud posible (las de 8mm deben ser al menos de 8 cm en este caso).
    • Soporte de Taladro Vertical
    • Aceite de Motor para engrasar mientras se taladra.
    • Lijas para lapeado.


    Esquema de la instalación :



    Donde:
    • HX1:Cambiador de calor
    • CLR1:Radiador de la corriente caliente
    • CMP5:Bomba de agua caliente
    • HTR1:Bloque de RL del Procesador (o elemento a refrigerar)
    • CMP6:Bomba de agua fria

    FOTOS Relevantes :
    Tras el proceso de lijado , notese que en cierto lugares parece oxidado esto es porque este cobre en cuanto lo tocas con las manos se oxida :


    Aquí podéis ver una de las dos partes con los TECS ya puestos y el neopreno puesto :



    Aqui el cambiador ya con las dos placas unida por tornillos (OMG , cuando vi esto se me cayo el alma al suelo ,el cambiador no lo hice yo (por suerte ya que si viera esto mi profesor de termo pasaria al mundo de los suspensos en esa asignatura) lo hizo un amigo mio en el Departamento de Materiales de la Escuela de Inginieria Industrial de Madrid):



  7. #7

    Predeterminado Re: Refrigeración Liquida Peltiers(TEC) [WorkLog]- Mini-Guia

    joder maxo, menos mal que es miniguia.... xDD


  8. #8

    Predeterminado Re: Refrigeración Liquida Peltiers(TEC) [WorkLog]- Mini-Guia

    Enhorabuena por la guia. Esperamos los avances.

    Un saludo.
    AlenWare M17X r3 Nebula Red
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  9. #9
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    Predeterminado Re: Refrigeración Liquida Peltiers(TEC) [WorkLog]- Mini-Guia

    Fantastico, la verdad es que os lo currais un monton fabricando vuestra propia refrigeracion liquida.
    -Xeon X5650 @ 4.2Ghz & Noctua NH-D14
    -Asus Rampage III Extreme & Crucial Ballistix Tactical 1600Mhz Cl8 2X8Gb
    -Evga GTX970 FTW+ & BenQ G2420HD 24"
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  10. #10
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    Predeterminado Re: Refrigeración Liquida Peltiers(TEC) [WorkLog]- Mini-Guia

    Muy bueno

    Una pregunta, ¿cuál es el consumo estimado de esa célula peltier?

    Un saludo.

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