113.048 Generador eléctrico con frío y calor

Nota
Las maquetas de OPITEC, una vez terminadas, no
deberían ser consideradas como juguetes en el
sentido comercial del término. De hecho, se trata
de material didáctico adecuado para un trabajo
pedagógico.
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G e n e r a d o r e l é c t r i c o c o n f r í o
y calor
MATERIAL SUMINISTRADO
Herramientas necesarias:
Aceite o lubricante
Destornillador
Cantidad Medidas (mm) Aplicación No. pza.
Perfil de aluminio en U 2 90x40x20 Perfil conductor 1
Caja de plástico 2 75x75x50 Recipiente de agua 2
Célula Peltier 1 30x30x4,7 Fuente de energía 3
Hélice 1 4
Motor solar 1 ø20 Motor 5
Regleta 1 Conexión de cables 6
Anillos de goma 1 ø40 Fijación de motor 7
1

2
PRÓLOGO
Es verdaderamente fascinante ver cómo se mueve una hélice por el juego entre cubos de hielo y agua caliente.
Esto es lo que logra una célula Peltier (también llamada termoelemento o elemento Seebeck), cuando se calienta
un lado y se enfría el otro.
Estas células Peltier son pequeñas piezas de cerámica con cristales de bismutio y telurio, que se utilizan para diferentes
fines. Se envía electricidad continua a los alambres de conexión (p.ej. 8 V y 3 A en el caso de nuestro elemento),
y entonces pasa una cosa muy curiosa:
Una parte del componente se calienta a 60º, mientras que la otra parte se enfría a 5º. Con este efecto logramos
tener una pequeña bomba de calor, como la que tienen las bolsas neveras para los campings, o como las que se
utilizan para enfriar aparatos científicos. Si se tiene una fuente adecuada de electricidad continua con 8 V, 4 A, se
puede llevar a cabo un experimento. Se para el motor y se conecta la fuente de electricidad. Después de poco
tiempo, una de las chapas está caliente, la otra fría. Si se rellena agua en ambos recipientes, uno de los recipientes
de agua se calienta lentamente y el otro se enfría.
Atención: este experimento no debe llevarse a cabo durante mucho tiempo, dado que en caso contrario se sobrecalienta
el lado caliente y se estropea la célula Peltier.
Nosotros no utilizamos este elemento de esta forma, es decir, no le introducimos energía, sino que, al contrario,
queremos sacarle energía.
Por ello, procedemos a la inversa:
Calentamos un lado y enfriamos el otro. Inmediatamente, el kit produce 0,5-2 Voltios de tensión. Para ello no necesitamos
girar la manivela de un dinamo, ni hacemos ruidos. Simplemente transformamos diferencias de temperatura,
de forma ecológica, en una corriente eléctrica.
¿Por qué hoy en día casi nadie conoce esta forma de generar electricidad, lo cual lleva a que técnicamente no se
utilice esta posibilidad? Para ello hay muchas razones. Una de ellas es que el rendimiento de las células Peltier
actuales sólo alcanza el 5%, y los componentes son caros. Pero actualmente se están llevando a cabo investigaciones
que nos hacen esperar que en un futuro no muy lejano, habrá células Peltier más económicas y muchísimo
más eficientes. Entonces sí que la utilización de diferencias de temperaturas (p.ej. el calor emitido en procesos de
combustión y diferencias naturales de temperatura) podría volverse económicamente interesante. Hoy en día ya
se incorporan termogeneradores en los automóviles. Aprovechan la alta temperatura de los gases emitidos como
fuente de calor, y el aire exterior para enfriar. Con el termogenerador se puede, p.ej. recargar la batería. Nos alegra
poder explorar esta forma ecológica de generación de energía con Vds.
Notas para experimentos adicionales:
si se desea hacer más potente el termogenerador, se puede incorporar un termoelemento más grande (N°: 207.147)
en vez del más pequeño.
Advertencias:
Cuidado con el agua caliente - existe el riesgo de quemaduras graves. Esto es especialmente cierto en experimentos
con alumnos jóvenes. Se recomienda en estos casos crear las diferencias de temperaturas mediante la adición
de más cubos de hielo, en vez de aumentando la temperatura del otro lado con agua caliente.
También se debe tener en cuenta que la base de trabajo (escritorios, mesas, etc.) pueden resultar estropeadas por el
contacto con agua. Se recomienda proteger estas superficies o utilizar bases resistentes al agua.
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1. Introducir el eje del motor (5) en la
perforación posterior de la hélice (4).
4. Sujetar ambos perfiles conductores y
la célula Peltier con dos gomas (7).
7. Fijar el motor por adelante con ambas
gomas, tal como se ilustra.
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INSTRUCCIONES DE MONTAJE
10. Llenar uno de los recipientes con agua
caliente, y el otro con agua muy fría (lo
mejor son los cubitos de hielo o nieve).
Mientras mayor sea la diferencia de
temperatura, mejor funcionará el motor,
y durante más tiempo.
2. Poner una gota de aceite (no aceite
de oliva, dado que se vuelve gomoso)
o de lubricante en ambas (!)
superficies cerámicas de la célula
Peltier, y esparcir.
5. Colocar los recipientes de plástico (2)
sin tapa en un lado, con las paredes
una al lado de otra, y deslizarles encima
el perfil conductor.
8. Conectar los cables rojos y negros de
conexión del motor y de la célula
Peltier mediante una regleta (6).
Fijar los delgados cables del motor
con cuidado, para asegurar que los
extremos pelados estén en contacto
con el conector metálico interior.
5 cm
Kabel
3. Colocar la célula Peltier como se muestra,
a unos 5 cm del borde inferior
del perfil conductor (1), de tal forma
que los cables de la célula Peltier
queden en el lado largo del perfil
conductor.
6. Pasar los cables de conexión del
motor (5) por debajo de la goma
superior y entre las dos mitades de
los perfiles conductores.
9. Termogenerador listo para su funcionamiento.
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