calor corporal; una alternativa para tu...

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CENTRO EDUCATIVO CRUZ AZUL BACHILLERATO CRUZ AZUL Incorporado a la UNAM SÍ Clave: 6914 Acuerdo 86/98 del 02 de Junio 1998 Sección Lagunas Oaxaca CALOR CORPORAL; UNA ALTERNATIVA PARA TU TELEFONO Folio: CIN2015A20065 Autores: Hernández Cabrera Hugo Fernando Hernández Toledo María de los Ángeles Tolentino Martínez Valeria del Carmen Asesor: Juan Gerardo Hernández Narváez Área del conocimiento: Físico -matemático Disciplina: Física Tipo de investigación: Documental y experimental Ciclo escolar 2014-2015 Lagunas Oaxaca, Febrero del 2015

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CENTRO EDUCATIVO CRUZ

AZUL

BACHILLERATO CRUZ AZUL

Incorporado a la UNAM SÍ

Clave: 6914

Acuerdo 86/98 del 02 de Junio 1998

Sección Lagunas Oaxaca

CALOR CORPORAL; UNA ALTERNATIVA PARA TU TELEFONO

Folio: CIN2015A20065

Autores: Hernández Cabrera Hugo Fernando

Hernández Toledo María de los Ángeles

Tolentino Martínez Valeria del Carmen

Asesor: Juan Gerardo Hernández Narváez

Área del conocimiento: Físico -matemático

Disciplina: Física

Tipo de investigación: Documental y experimental

Ciclo escolar 2014-2015

Lagunas Oaxaca, Febrero del 2015

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INDICE

Introducción .................................................................................................................................. 1

Objetivo ......................................................................................................................................... 2

Hipótesis ........................................................................................................................................ 2

Marco Teórico ............................................................................................................................... 3

Metodología ................................................................................................................................ 12

Procedimiento: ............................................................................................................................ 13

Resultados ................................................................................................................................... 14

Conclusiones ............................................................................................................................... 15

Referencias ..................................................................................................................................... I

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RESUMEN

En el proyecto a desarrollar, se tendrá como objetivo la generación de energía

eléctrica a través de la temperatura creada por el calor del cuerpo y una base

fría que en este caso sería la temperatura ambiente. Se estudiará este efecto

de manera tanto teórica como práctica. En donde, se podrá apreciar que al unir

dos materiales distintos y someterlos a una diferencia de temperatura aparece

una diferencia de potencial que será la que generará energía, a esto se le llama

efecto Seebeck uno de los fenómenos que representan la termoelectricidad.

Sin embargo ¿Cómo podemos aprovechar estos fenómenos?, Recientemente

se ha diseñado un dispositivo conocido como: “Celda Peltier”, la cual está

basada en los principios mencionados anteriormente y consiste simplemente,

en la conexión “en serie” de varios termopares. Es ampliamente utilizada en

sistemas de refrigeración, sin embargo mi propósito en el presente trabajo será

utilizar éste dispositivo para generar la corriente eléctrica necesaria para cargar

la batería de un teléfono celular de 5 voltios. Con base en lo anterior se elaboró

un dispositivo que permita someter cada cara de la Peltier a diferentes

temperaturas para para cargar la batería de 5 voltios y cuando se le suministre

corriente eléctrica a la celda con una fuente de alta tensión.

ABSTRACT

The project to be developed, will target the energy generation through

temperature difference created by a solar oven and a cold base, in this case

water with ice. This effect will be studied in a theoretically and practice way.

Where, it will be appreciated that by joining two different materials and submit

them to a temperature difference it will appears a potential difference which it

will generate the energy that is need, this is know as the Seebeck effect, one of

the phenomena that represent thermoelectricity. But; how we can take

advantage of these phenomena?, Recently we have designed a device known

as " Peltier cell " which is based on the above principles and simply consists in

connecting "series " of several thermocouples. It is widely used in refrigeration

systems , however my purpose in this paper will use this device to generate the

electricity needed to charge a cell phone battery 5 volts. Based on the above, a

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device for subjecting each side of the Peltier at different temperatures for

charging 5V and when electric current is supplied to the cell with a high voltage

source was developed.

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1

INTRODUCCIÓN

Frente a la problemática de la durabilidad en la carga de la batería de los celulares

inteligentes modernos, a veces es necesario cargarlo más de una vez al día y no

siempre se cuenta con una corriente eléctrica al alcance, y en la actualidad el tiempo

es esencial y el teléfono celular una herramienta indispensable para ejecutivos o

inversionistas por ejemplo, incluso para los adolescentes modernos que están

acostumbrados al flujo rápido de información; se tiene la opción ya comercial de

adquirir una batería portátil que alimente al celular, pero proponemos una

innovadora y ecológica idea para cargar el celular de manera portátil sin necesidad

de utilizar la corriente eléctrica de ninguna manera para esto, que aprovecha un

recurso con el que cargamos todos los días, el calor de nuestro cuerpo, empleando

la diferencia de esta con la temperatura del exterior, esto es conocido como el efecto

Seebeck.

El efecto termoeléctrico es la conversión directa de las diferencias de temperatura a

tensión eléctrica y viceversa. Un dispositivo termoeléctrico crea tensión cuando hay

una temperatura diferente en cada lado. A la inversa, cuando se aplica un voltaje a

la misma, se crea una diferencia de temperatura. A escala atómica, un gradiente de

temperatura aplicado hace que los portadores de carga en el material a difundir

desde el lado caliente al lado frío. Este efecto puede ser utilizado para generar

electricidad, la temperatura medida o cambiar la temperatura de los objetos. Debido

a que la dirección de la calefacción y la refrigeración se determina por la polaridad

de la tensión aplicada, los dispositivos termoeléctricos se pueden utilizar como

controladores de temperatura. El término "efecto termoeléctrico" abarca tres efectos

identificados por separado: el efecto Seebeck, el efecto Peltier y Thomson efecto.

Los libros de texto pueden referirse a él como el efecto Peltier-Seebeck. Esta

separación se deriva de los descubrimientos independientes del físico francés Jean

Charles Athanase Peltier y bálticos físico alemán Thomas Johann Seebeck.

Calentamiento de Joule, el calor que se genera cada vez que se aplica un voltaje a

través de un material resistivo, se relaciona a pesar de que no se denomina

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generalmente un efecto termoeléctrico. Los efectos Peltier-Seebeck y Thomson son

termodinámicamente reversibles, mientras que no es el calentamiento Joule.

Este proyecto se basa únicamente en el efecto seebeck que es la conversión de las

diferencias de temperatura directamente en electricidad; en 1821 Seebeck descubrió

que una aguja de la brújula se desvía por un circuito cerrado formado por dos

metales unidos en dos lugares, con una diferencia de temperatura entre las uniones.

Esto era debido a que los metales respondieron de manera diferente a la diferencia

de temperatura, la creación de un bucle de corriente y un campo magnético.

Seebeck no reconoció que había una corriente eléctrica en cuestión, por lo que

llamó el fenómeno del efecto termomagnético. El físico danés Hans Christian

DECPR rectifica el error y acuñó el término "termoelectricidad".

OBJETIVO

Realizar un prototipo basado en el efecto Seebeck que se alimente de la diferencia

de temperatura del cuerpo y del medio ambiente, y genere energía eléctrica para

cargar la batería de un celular y así reducir los contaminantes y gastos económicos

que generan los cargadores convencionales.

Saber cómo el efecto seebeck funciona y qué hace que pueda generar

energia viable para cargar un celular de manera mas economica.

Mediante investigaciones, analizar qué es la termoelectricidad y conocer

cómo funciona una celda peltier.

HIPÓTESIS

Proponemos un boceto de prototipo que genere una energía viable para cargar la

batería de un teléfono celular a base de una placa peltier que se alimente del calor

del cuerpo humano considerando éste de 36°c y la diferencia de temperatura que se

presente con el medio ambiente, entiéndase como el efecto Seebeck.

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MARCO TEÓRICO

Conocemos con el nombre de termoelectricidad al efecto de producir electricidad

mediante la acción de calor. Macedonio Melloni, en 1830, Construyó la primera

papila térmica: una serie de barras de dos metales diferentes producen corriente

cuando uno de los extremos se calienta.1

La termoelectricidad se considera como la rama de la termodinámica superpuesta a

la electricidad donde se estudian fenómenos en los que intervienen el calor y la

electricidad, el fenómeno más conocido es el de electricidad generada por la

aplicación de calor a la unión de dos materiales diferentes. Si se unen por ambos

extremos dos alambres de distinto material (este circuito se denomina termopar), y

una de las uniones se mantiene a una temperatura superior a la otra, surge una

diferencia de tensión que hace fluir una corriente eléctrica entre las uniones caliente

y fría. Este fenómeno fue observado por primera vez en 1821 por el físico alemán

Thomas Seebeck, y se conoce como efecto Seebeck. 2

En 1821, soldando dos alambres de metales diferentes (cobre y bismuto) en un lazo,

descubrió accidentalmente que al calentar uno a alta temperatura y mientras el otro

se mantenía a baja temperatura, se producía un campo magnético.

Seebeck no creyó, o no divulgó que una corriente eléctrica era generada cuando el

calor se aplicaba a la soldadura de los dos metales. En cambio, utilizó el término

termomagnetismo para referirse a su descubrimiento. Actualmente se lo conoce

como efecto Peltier-Seebeck o efecto termoeléctrico y es la base del funcionamiento

de los termopares.

El efecto Seebeck consiste en la creación de una diferencia térmica a partir de una

diferencia de potencial eléctrico. Ocurre cuando una corriente pasa a través de dos

metales similares que están conectados entre sí en dos uniones. La corriente

conduce una transferencia de calor desde una unión hasta la otra. 1Una unión se

1Santamaría Germán y Castejón Agustín (2009) Electrotecnia Ciclos Formativos Electricidad y electrónica, Editex, pág.

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enfría mientras que la otra se calienta. El efecto es utilizado para refrigeración

termoeléctrica.2

Thomas J. Seebeck descubrió que si se cierra el circuito por la unión de dos

materiales distintos a diferente temperatura, ésta produce una diferencia de

potencial que se genera en la unión de los metales. En 1834 el físico francés Jean

C. A. Peltier descubrió el efecto inverso al que había descubierto Thomas. Si una

corriente pasa a través del circuito descrito por Seebeck (termopar), la temperatura

de una parte de este circuito aumenta y la temperatura en la otra sección disminuye,

así que el calor es transferido desde una unión a otra. La cantidad de calor que se

transmite es proporcional a la corriente generada.

Para una pareja de materiales determinada, la diferencia de tensión es directamente

proporcional a la diferencia de temperaturas. Esta relación puede emplearse para la

medida precisa de temperaturas mediante un termopar en el que una de las uniones

se mantiene a una temperatura de referencia conocida (por ejemplo, un baño de

hielo) y la otra se coloca en el lugar cuya temperatura quiere medirse. A

temperaturas moderadas (hasta unos 260 °C) suelen emplearse combinaciones de

hierro y cobre, hierro y constatan (una aleación de cobre y níquel), y cobre y

constatan. A temperaturas mayores (hasta unos 1.650 °C) se utiliza platino y una

aleación de platino y rodio. Como los alambres de los termopares pueden tener

dimensiones muy pequeñas, también permiten medir con precisión las temperaturas

locales en un punto. La corriente generada puede aumentarse empleando

semiconductores en lugar de metales, y puede alcanzarse una potencia de unos

pocos vatios con eficiencias de hasta el 6%. Estos generadores termoeléctricos,

calentados con quemadores de queroseno, son muy utilizados en zonas remotas de

Rusia para alimentar receptores de radio.3

Cuando se hace pasar una corriente por un circuito compuesto de materiales

distintos cuyas uniones están a la misma temperatura, se produce el efecto inverso.

En este caso, se absorbe calor en una unión y se desprende en la otra. Este

fenómeno se conoce como efecto Peltier, en honor al físico francés Jean Peltier

2Lorrio Romera Jose Javier (2010) MODELIZACIÓN, VALIDACIÓN Y APLICACIÓN DE UN SISTEMA DE AUTO-

REFRIGERACIÓN TERMOELÉCTRICA, Pamplona, Universidad Pública de Navarra. 3Cid Sarria Saúl y Rodríguez Rebelo Fernando (2011) Termoelectricidad. Aplicación de las placas Peltier a la

generación de energía eléctrica en plataformas flotantes. San Cibrao da Viñas, Parque Tecnolóxico de Galicia,Ourense

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quién lo descubrió en 1834. Es posible usar sistemas de semiconductores basados

en el efecto Peltier como refrigeradores para aplicaciones especiales.2

Aunque se considera como descubridor del efecto termoeléctrico a Seebeck, al

revisar los estudios de A. Volta se ha constatado que en sus trabajos pioneros sobre

electricidad midió diferencias de potencial debidas a la termoelectricidad al usar

contactos entre diversos metales, sin embargo no prestó demasiada atención a

dicho efecto.2

Seebek realizó notables investigaciones en varios campos de la física, intentando

establecer la conexión entre calor y electricidad. Llegó así a descubrir, en 1821, que

uniendo una lámina de cobre con otra de bismuto, en un circuito cerrado, al calentar

una de las uniones se genera una corriente eléctrica que fluye por el circuito en tanto

persista la diferencia de temperatura, fenómeno que se utiliza aún para el diseño de

dispositivos que permiten realizar mediciones de temperatura con una gran

sensibilidad y precisión (termopar), así como para generar energía eléctrica para

aplicaciones especiales.

La cantidad de electricidad producida dependerá de los dos metales elegidos y

también de la diferencia de temperatura entre la unión de ambos y los extremos

libres. Incluso en el mejor de los

casos, la cantidad de electricidad

será bastante modesta, sin

embargo, estos termopares

pueden ser verdaderamente

pequeños, por lo que, en poco

espacio se pueden disponer

muchas de ellas en serie

(sumamos tensiones), o en

paralelo (sumamos intensidad),

o3mezcla de ambos (serie y paralelo). De este modo, la cantidad de electricidad

generada puede ser significativa.4

4 Celdas Peltier: Una alternativa para sistemas de enfriamiento con base en semiconductor. Arturo P. Sandoval. Universidad

Tecnológica de la Mixteca. http://www.utm.mx/~mtello/Extensos/extenso020709.pdf. 5. Fouillé André. Compendio de electrotecnia. España. Edit. Boixareu. Págs: 96–98

6 P. Vincent (1981) El cuerpo humano, Reverte, págs. 265-267

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Una celda peltier es una matriz con muchos termopares (celdas) dispuestas en un

espacio muy reducido.

Las células que se comercializan en el mercado, esencialmente están compuestas

por dos tipos de elementos semiconductores, telururo de bismuto y el seleniuro de

antimonio. Debido a la escasez de alguno de los componentes y a su baja

producción, el coste de estos aún es elevado en el mercado. Las placas cerámicas

que están dispuestas en ambas caras llevan pistas de cobre que permiten unir los

semiconductores eléctricamente en serie y térmicamente en paralelo.

Para obtener un voltaje útil hace falta una diferencia de temperatura de 100 ºC o

más, o conectar muchas células en serie.

Los termopares que la conforman no están hechos de simples metales sino con

semiconductores. Por lo general dichas celdas están fabricadas con Bismuto para la

cara del semiconductor tipo P y Telurio para la cara tipo N.

Dichas celdas están dispuestas eléctricamente en serie mediante conductores de

cobre. Para aislar los conductores de cobre del disipador se agrega entre ellos una

placa de cerámica que funciona como aislante.

Una polarización como la mostrada en la

figura anterior, se distribuye a lo largo de

cada elemento semiconductor de la

celda, es decir, cada elemento semiconductor posee una diferencia de potencial

proporcional a la polarización de entrada. Por esta razón, los portadores

mayoritarios, electrones débilmente ligados, emigran hacia el lado positivo de cada

uno de sus extremos en los elementos semiconductores tipo N, debido a la atracción

de cargas de diferente signo. Mientras que los portadores mayoritarios, huecos de

los elementos semiconductores P, emigran hacia la terminal negativa que se

encuentra en cada uno de sus extremos. Esta ausencia de cargas en cada elemento

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semiconductor cerca de la unión metal - semiconductor provoca un enrarecimiento

de cargas y el consecuente descenso de temperatura en el área circundante. Por

otro lado, la compresión o acumulación de portadores cerca de la unión metal

semiconductor en la parte baja de los elementos semiconductores en la figura

anterior, provoca un ascenso de temperatura. Este comportamiento nos permite

afirmar que si invertimos la polaridad de la fuente de alimentación, la cara fría ahora

calentará y la cara caliente sufrirá un descenso de temperatura.5

En los últimos años la termoelectricidad ha avanzado enormemente, motivo de ello

es que hoy en ida la mayoría de la gente ha oído hablar sobre este fenómeno o al

menos ha visto alguna aplicación en él. Cada día hay mayor interés en esta rama de

la física, las aplicaciones son tantas como la imaginación pueda desarrollarlas,

especialmente en aplicaciones en las cuales un control de la temperatura es

necesario.

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 y elimina

los ruidos y vibraciones.

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 basados 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.

El hecho de poder refrigerar o calentar una zona concreta y de reducido tamaño es

muy interesante en campos de la ingeniería eléctrica. En el mercado hay ya una

serie de empresas trabajando en este sector y con grandes inquietudes de mejorar

sus productos.

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Ya existen aplicaciones muy comerciales como por ejemplo las neveras portátiles, y

en un futuro no muy lejano es de desear el poder desarrollar un acondicionador de

aire para automóviles, el poder refrigerar el turbo, aire acondicionado portátil, un

chaleco refrigerado, un zapato que soporte todo tipo de climas, cajas de transportes

auto regulables térmicamente, en fin mil y una aplicación que aun esta por

desarrollarse.

Desde hace décadas se vienen estudiando materiales termoeléctricos que funcionen

a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente, especialmente a base de

aleaciones de bismuto y teluro, aunque en la actualidad se experimenta con otros

tipos diferentes, como el germanio, que pueden convertir calor en luz y viceversa

mucho más eficientemente.7

CALOR PRODUCIDO POR EL CUERPO HUMANO

Según el libro ‘El cuerpo humano’ de P. Vincent de la pagina 265 a 267; Todos los

seres vivos, animales o vegetales, producen calor; pero sólo los animales con

temperatura constante (homeotermos) tienen una temperatura interna independiente

de la del exterior.

Esta temperatura oscila entre los 35 y 44 °C según las especies. El valor medio de la

del hombre, tomada en el recto, es 37 °C.

Si se toma la temperatura rectal de un hombre adulto diferentes horas del día, se

comprueba que alcanzó un mínimo de 36.7 °C a las seis de la madrugada y un

máximo de 37.5 °C a las seis de la tarde.

Asimismo, la temperatura presenta diferencias según los órganos. En la figura 226

se representa en forma de esquema la circulación, el reparto de las temperaturas

endilgues. Se compró de manera correcta que la sangre se calientan liga de los

músculos, por el contrario, se enfrían los pulmones y en la vecindad de la piel.

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Lo

expuesto anteriormente permite deducir que:

Existen órganos que producen calor a temperatura normalmente alta

(hígado y músculos)

Hay órganos que eliminen calor a temperaturas normalmente más baja

(pulmones, piel)

El flujo constante de calor padres primeros organizar los segundos,

siguiendo la circulación sanguínea.

Producción de calor

Toda célula vida produce calor, pero está la supremacía de los sistemas músculos y

las glándulas merecen ser considerados como órganos productores.

Los músculos en reposo producen el 40% del calor total. En el transcurso del trabajo

intenso esta cifra se incrementa rápidamente puede llegar al 80%. De las glándulas,

el hígado por sí solo ya produce normalmente del 25 al 30% del calor corporal.

Todo órgano en actividad produce normalmente calor, y por ello el calor animal

aparece como una pérdida inevitable, una especie de despilfarro. Es una pérdida, ya

que la energía así gastada no se puedo utilizar para nada. Es un despilfarro, ya que

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es necesario que el calor producido sea inmediatamente liberado el exterior, con el

fin de evitar el recalentamiento del órgano productor. 6

CARGA DE UN SMARTPHONE

Las Baterías consisten de dos piezas separadas, llamadas electrodos, hechos de

dos metales diferentes. Una sustancia líquida, llamada electrolito, toca cada

electrodo. Cuando se aplica una fuerza externa de electricidad como un

tomacorriente, las reacciones químicas entre los electrodos y los electrolitos hacen

que fluya una corriente eléctrica, lo que da a las baterías su “combustible” o energía.

Según una popular página de internet (eHow), el sitio oficial de Apple y el

conocimiento previo de nuestro asesor de proyecto el profesor Juan Gerardo

Hernández Narváez, físico de nuestra institución; el iPhone utiliza una batería de

polímero de iones de litio. La batería tiene una capacidad de 1400mAh y 3,7 voltios;

utiliza un cargador con un adaptador USB. Éste ofrece aproximadamente 5 voltios,

aunque hay alguna variación menor con el uso. Cualquier otro cargador o alternativa

de carga también debe ofrecer aproximadamente 5 voltios.

OPTIMIZAR EL EFECTO SEEBECK

Unos investigadores que estaban estudiando un efecto magnético que convierte

calor en electricidad han descubierto cómo amplificarlo mil veces, un primer paso

para hacer que esta tecnología sea más práctica y viable comercialmente.

El efecto en cuestión, llamado efecto Seebeck de espín, fue descubierto en 2008, y

consiste en una redistribución del espín como consecuencia de la aplicación de un

gradiente de temperatura. El espín de los electrones crea una corriente en

materiales magnéticos que se detecta como un voltaje en un metal adyacente.

Unos investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han descubierto cómo crear

un efecto similar en un semiconductor no magnético, y producir más energía

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eléctrica. A este efecto amplificado le han dado el nombre de Efecto Seebeck

gigante de espín.

El equipo de científicos ha conseguido incrementar de modo espectacular la

cantidad de voltaje producido por grado de cambio de la temperatura dentro del

semiconductor, pasando de los pocos microvoltios que hasta ahora se lograban por

la vía convencional, a varios milivoltios, un aumento de mil veces en el voltaje.

Aunque los voltajes logrados con esta versión gigante del efecto siguen siendo

diminutos, ese aumento de mil veces en el voltaje generado resulta toda una proeza

tecnológica, y un importante paso hacia una fase futura de desarrollo que permita

darle a este efecto una utilidad práctica y hacer viable comercialmente un generador

basado en él.

La meta final del equipo de Joseph Heremans es lograr un dispositivo de estado

sólido, que sea barato y que convierta con gran eficiencia el calor en electricidad.

Los dispositivos de esta clase no tendrían ninguna pieza móvil, no se desgastarían

con facilidad, y serían muy fiables.

Esta línea de investigación podría posibilitar que los dispositivos electrónicos

reciclasen parte de su propio calor residual, generado electricidad extra a partir del

mismo. En un ordenador, un sistema de conversión eficiente de esa clase podría

hacer posible la computación energizada por calor, o, actuando a la inversa, podría

proporcionar refrigeración.

Investigadores de muchas partes del mundo están trabajando para desarrollar una

electrónica que se valga del espín de los electrones para leer y escribir datos. La

espintrónica, que es como se le llama a esa clase de electrónica, cuenta con

muchas ventajas potenciales, ya que los dispositivos espintrónicos podrían

almacenar más datos en menos espacio, procesar con mayor rapidez esos datos y

consumir menos energía. Y el efecto Seebeck de espín puede impulsar el concepto

de la espintrónica aún más allá, al usar el calor para inducir una "corriente

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espintrónica". Por ahora, el uso práctico del efecto Seebeck gigante de espín aún

está lejos en el horizonte tecnológico, puesto que primero habrá que solucionar

varios impedimentos técnicos importantes. Sin embargo, el camino ya está abierto.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Roberto Myers,

Christopher Jaworski y Ezekiel Johnston-Halperin.8

METODOLOGÍA

El proyecto se dividió en dos fases, la primera fue una investigación documental

ya que recopilamos la información para poder tener un mayor sustento teórico

sobre el tema, donde la mayor parte de la información se buscó en fuentes

electrónicas, para contar con las bases las herramientas a utilizar para elaborar el

prototipo.

La segunda fase fue una investigación de tipo experimental que consistió en

realizar un prototipo que generara electricidad a base de la diferencia de

temperaturas.

CANTIDAD MATERIAL DESCRIPCIÓN

2 disipador para

microprocesador

De 50 mm x 50mm

2 botes De 1 L

1 celda Peltier De 135 wats de 40mm x

40mm

1 motor De 2 voltios, corriente directa

1 tubo de silicon rojo Forma JuntexTF

1 fuente de alta tension obtenida de un CPU

descompuesta

2 Termómetros Escala de -10°C a 260°C

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Para esta según da fase utilizamos el siguiente procedimiento:

PROCEDIMIENTO:

Primera parte: elaboración

1. Recortar en la tapa de uno de los botes, un rectángulo, a manera de que se

pueda encajar uno de los disipadores. Después de encajarlo sellarlo usando el

silicón rojo cubriendo perfectamente cualquier orificio a través del cual se pueda salir

el agua. (bote 1)

2. Repetir el mismo procedimiento, pero esta vez utilizando la base de otro de los

botes. (bote 2)

3. En el tercer bote hacer otro orificio para que se pueda fijar el motor con las aspas

(se puede hacer otro orificio par que salgan los cables del motor)

Segunda parte: procedimiento:

1. Llenar el bote 1 de agua caliente.

2. Llenar el bote 2 de agua fría con hielos.

3. Unir el cable rojo de la Peltier al cable positivo del motor y el cable negro al lado

negativo.

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4. Colocar la celda Peltier entre las caras de los 2 disipadores, a manera que quede

un bote sobre otro y entre ellos este la Peltier. No importa cual cara este en el lado

caliente y cual en el lado frio.

5. Medir el voltaje obtenido utilizando el multímetro

RESULTADOS

La celda Peltier utilizada utiliza un voltaje máximo de 12v y una intensidad de

corriente máxima de 9A. Con la fuente de alta tensión se le aplica un voltaje de 10.9

v y se obtiene una intensidad de corriente promedio de 2.8A.

Intentos con: Temperatura

agua caliente

Temperatura

agua fría

Diferencia de

temperatura

Voltaje

obtenido

Dos hielos 74° C 0° C 74° C 2.1 V

Un hielo 74° C 0° C 74° C 1.49 V

Agua fría 70° C 7° C 63° C 0.6 V

En los resultados se puede apreciar un aumento en el voltaje obtenido conforme

aumentaba la diferencia de temperaturas en ambas caras y también con respecto a

la superficie de contacto (como es el caso de los 2 hielos).

PROPUESTA:

Ya que fracasamos al creer que la temperatura del cuerpo sería suficiente

para cargar un teléfono celular, proponemos este dispositivo con el que

realizamos nuestro primer experimento, que si bien no es práctico y portátil

como la propuesta inicial, es una manera creativa y ecológica de cargar tu

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teléfono celular, ya que este tipo de energía, al alimentarse únicamente de

una diferencia de temperatura, no presenta el más mínimo daño al ambiente.

Proponemos también continuar con las investigaciones hasta hallar una

manera de representar la propuesta original, con la certeza de que puede

lograrse basándonos en investigaciones recientes de un tema muy reciente

que aún desconocemos, Efecto Seebeck gigante de espín.

CONCLUSIONES

La diferencia de temperatura suficiente para producir los 5 volts que se esperaban

es mayor a la lograda con 2 hielos que solo produjeron 2 V, lo cual atribuyo al

aumento de contacto con la superficie de la placa Peltier, ya que cuando se utilizó

solo un hielo a pesar de que la diferencia de temperaturas es la misma no se

alcanzó el voltaje deseado. Sin embargo se puede apreciar la influencia de la

diferencia de temperaturas en la generación de voltaje, cuando se ven los resultados

al utilizar el agua fría ya que la diferencia disminuyo 11˚C y también disminuyó

considerablemente el voltaje.

En este primer experimento, medimos qué diferencia de temperatura se necesita

para producir cuánto voltaje. Obtuvimos que se necesita una diferencia de

temperatura mayor a 74° C para conseguir 5 V necesarios para poder realizar la

carga de un Smartphone, por lo tanto la diferencia de temperatura del cuerpo y el

medio ambiente no será suficiente para alimentar una placa peltier que cargue la

batería de un teléfono celular.

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I

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termoelectricidad-contra-el-despilfarro-de-tecnologias-deficientes.

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