Proyecto de transformación del calor residual de gases de combustión de un automóvil en energía eléctrica, como contribución al cuidado del medio ambiente
Barra lateral del artículo
Publicado:
Jul 15, 2019
Palabras clave:
Peltier Cell, Seebek Effect, Temperature, Voltage, Dissipator
Contenido principal del artículo
Resumen
La presente investigación consiste en diseñar un dispositivo que permite generar un voltaje continuo (5 voltios), utilizando un dispositivo conformado por celdas Peltier, disipadores y un bloque base, la unión adecuada de estos elementos podrán cargara una batería portátil, el cual podrá ser implementado para cargar dispositivos electrónicos que funcionen con un voltaje. El objetivo de este estudio se basa en el efecto Seebek que consiste en la producción de corriente eléctrica a partir del contacto entre dos metales diferentes, dos semiconductores, o un metal y un semiconductor, que se hallan en un mismo circuito, debido a la diferencia de temperatura entre ellos. Con base en lo expuesto anteriormente, se elaboró un dispositivo que se podrá adaptar al tubo de escape de un automóvil el cual nos permitirá absorber el calor desperdiciado por este y de esta manera calentar una de las caras de la Celda Peltier, mientras que el otro lado de la cara se conectará un disipador, este a través del movimiento del vehículo disipará el calor por medio de la convección generando así una diferencia de temperatura entre las dos caras de la celda. Para confirmar la viabilidad del dispositivo se realizó un análisis experimental en el cual se elaboró una fracción del dispositivo por medio de una Celda Peltier, un disipador y un bloque de aluminio, simulando las condiciones más críticas que se podría generar en condiciones reales de uso con los cuales se obtuvo un voltaje de 2.5 V con una diferencia de temperatura de 70.4 °C como un valor máximo sometiendo a la celda a su máxima capacidad, sin embargo consideramos que se trabajaría con una diferencia de temperatura de 54 °C ya que con ello se obtiene un voltaje de 2.4 V lo cual no es una variación significativa en voltaje, pero si representa un nivel de temperatura más seguro para la durabilidad de la celda.
Descargas
La descarga de datos todavía no está disponible.
Metrics
Cargando métricas ...
Detalles del artículo
Cómo citar
Balseca Sampedro, O. F., Mayorga Pérez, D. F., & Viteri Núñez, E. F. (2019). Proyecto de transformación del calor residual de gases de combustión de un automóvil en energía eléctrica, como contribución al cuidado del medio ambiente. Ciencia Digital, 3(3.1), 54-73. https://doi.org/10.33262/cienciadigital.v3i3.1.676
Sección
Artículos
Citas
[1] Ángeles, A., & Juan, J. (2016). Instrumentación de un sistema de paneles solares para el diseño de un controlador de temperatura basado en el efecto Peltier-Seebeck (Doctoral dissertation).
[2] Argüelles Guerrero, Rodrigo. (2011). Análisis experimental de un generador Peltier y sus procesos irreversibles (doctoral dissertation).
[3] Arroyo. (2013). Medida de parámetros termoeléctricos en un sistemaconstituido por dispositivos Peltier-Seebeck.
[4] Beltrán Pitarch, B. (2017). Nuevo método de medida de la conductividad y difusividad térmica usando un módulo termoeléctrico.
[5] Bollati, E., & Corporex, S. A. (2007). Generadores termoeléctricos. Petrotecnia, 1, 85.
[6] Cengel. F (1992). Transferencia de Calor. Mexico : Mc Graw Hill.
[7] Chover, G. (2013). Diseño de un sistema de control de temperatura para un prototipo de generación de frío y calor, basado en células Peltier (Doctoral dissertation).
[8] Díaz García, S. (2017). Análisis de viabilidad de recuperación de energía mediante efecto termoeléctrico.
[9] Duque Solís, M. (2013). Diseño de paneles generadores de electricidad por efecto Seebeck (Doctoral dissertation, Universidad EIA).
[10] Echeverria, M. (2015). 41, Quito: s.n., 2015, Vol. 17.
[11] Esparza Zárate, I. (2016). Estudio y simulación de nuevas estructuras de módulos termoeléctricos para generación de energía eléctrica mediante efecto Seebeck.
[12] Fernández, J. (2014). [En línea] septiembre de 2014. [Citado el: 8 de febrero de 2019.] upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/23357/memoria%20Joan%20Fernandez%20PFC.pdf.
[13] Flórez, J. O. V., & Martínez, A. F. (2017). Implementación de la Celda Peltier en fuentes térmicas de calor residuales, para aprovechamiento de generación de energía eléctrica y climatización por frio en el hogar. VISIÓN-Revista de Investigaciones UNICIENCIA, 2(2), 62-69.
[14] Fouille, M. (2006). Compendio de electrónica. España: Editorial Coizareu.
[15] García Rivera, J. D., & Live Sevilla, J. A. (2013). Generación de Energía por Gradiente de Temperatura (Bachelor's thesis, QUITO/EPN/2013).
[16] González Martín, S. (2011). Estudio y caracterización de aleaciones Zn-Sb para aplicaciones termoeléctricas.
[17] Guamán, G., Fabricio, L., Palomino, U., & Pablo, J. (2014). Análisis del comportamiento de módulos termoeléctricos para transformación del calor existente en el colector de escape a energía eléctrica en un motor G10 (Bachelor's thesis).
[18] Jiménez, H. (2016). Desarrollo de un sistema de conversión de calor en energía eléctrica.
[19] Jiménez Sara. 2016. Desarrollo de un sistema de conversión e calor en energía eléctrica. Madrid: s.n., 2016. La recuperación termoeléctrica del calor residual, una fuente de energía ambientalmente amigable.
[20] Joan. (2014). Análisis del aprovechamiento de calores residuales de los gases de escape del motor térmico mediante efecto Seebeck en unión Cu-al upc. Scielo.
[21] Juanicó, L., & Rinalde, F. (2010). Análisis comparativo de paneles termoeléctricos y fotovoltaicos para electrificación de hogares aislados. Interciencia, 35(2).
[22] Leal, J. F., León, M. M., & Sepúlveda, S. B. (2015). El diodo Schottky como atenuador del efecto Seebeck en una celda Peltier para un control PID de temperatura. Entre Ciencia e Ingeniería, 9(18), 75-83.
[23] Mario, E. (2015). Materiales termoeléctricos que permiten transformar calor residual de automóviles que permiten transformar calor residual de automóviles en energía eléctrica. Scielo.
[24] Medrano Parra, L. A. (2016). Diseño, construcción y evaluación de un generador termoeléctrico acoplado a una estufa ecológica (Doctoral dissertation, Instituto de Ciencias Básicas y aplicadas-Ingeniería en Energías Renovables-UNICACH).
[25] Montejo, V. M. R., Lara, M. N., & Garfias, J. D. J. N. S. (2017). Obtención de clústeres metálicos con propiedades Superconductoras para su evaluación del efecto Seebeck. Jóvenes en la ciencia, 2(1), 1409-1412.
[26] Palacios, R., Arenas, A., Vazquez, J., Pagola, F. L., & Pecharromán, R. R. (2006). Caracterización experimental de un Paramento Transparente Activo Termoeléctrico (PTA). Climamed 2006. Congrès Méditerranéen des Climaticiens. p. 305-314. Lyon, France, 20-21 November 2006.
[27] Patterson, G., & Sobral, M. (2007). Efecto Peltier. Departamento de Física FCEyN, Universidad de Buenos Aires.
[28] Pérez Asiain, J. (2014). Estudio experimental de la resistencia térmica en función de la relación entre el área de módulos Peltier y el área de la base de un heat pipe.
[29] Pérez Valdeblanquez, H. E., Parra, M., & Dubiel, Y. Generación de Condensado con Celdas de Peltier.
[30] Pérez, M., & Alberto, J. (2018). Estudio de aplicación de células Peltier para la obtención de electricidad en automóviles (Doctoral dissertation).
[31] Plata Gerardo, Badillo Carlos, Olivares Miguel. (2014). Pistas educativas. [En línea] octubre de 2014. [Citado el: 16 de febrero de 2019.] itcelaya.edu.mx/ojs/index.php/pistas/article/download/1390/1202.
[32] Ramírez, C. R., Lizarazo, G. M., & Duarte, E. V. (2017). Termoelectricidad: uso de las celdas Peltier en el campo de la refrigeración y sus principales aplicaciones. INVENTUM, 12(22), 9-16.
[33] Rivera, E. M. L. (2008). Generación Eléctrica Por Pila Termoeléctrica - Efecto Seebeck. Isagogé, (5), 10.
[34] Rodríguez, J. (2010). 41, Bogotá: Momento, 2010. Materiales termoeléctricos que permiten transformar calor residual de automóviles en energía eléctrica.
[35] Rodríguez, R. (2012). Instalación para el aprovechamiento energético de los gases de escape de once motores de biogas. Madrid: s.n., 2012.
[36] Rof Ballús, A. (2015). Estudio y parametrización de un generador termoeléctrico (Bachelor's thesis, Universitat Politècnica de Catalunya).
[37] Romo, C., Medrano, C., Romero, H., Arvizu, J., Huacuz, J. & Beltran, J. (2012). Comisión Federal de Electricidad. [En línea] Octubre de 2012. [Citado el: 16 de febrero de 2019.] ineelmx/docu/Guia-RUS.pdf.
[38] Sandoval, & Espinosa, E. (2008). Celdas Peltier: Una alternativa para sistemas de enfriamiento con base. Instituto de Electrónica. Universidad Tecnológica de la Mixteca.
[39] Ángeles, A., & Juan, J. (2016). Instrumentación de un sistema de paneles solares para el diseño de un controlador de temperatura basado en el efecto PeltierSeebeck (Doctoral dissertation).
[40] Santacruz López, H., López Puente, S. I., Esquivel Castro, Y., Solís Martínez, E. E., & Ortíz Baltazar, J. A. (2017). Alternativa Peltier. Solsona, J. A. C. MATERIALES TERMOELECTRICOS. APLICACIONES PARA LA REFRIGERACION Y LA GENERACION DE ELECTRICIDAD.
[41] Yánez, M. E. E., & Romero, E. M. C. (2018). MATERIALES TERMOELÉCTRICAS QUE PERMITEN TRANSFORMAR CALOR RESIDUAL DE AUTOMÓVILES EN ENERGÍA ELÉCTRICA. Ciencia, 17(1).
[42] Zavala Pavón, P. E. (2011). Potencial termodinámico para dispositivos termoeléctricos (Doctoral dissertation).
[43] Zukauskas, F. Jakob, G., (1942). Transferencia de Calor y Masa. Correlaciones empíricas de Nusselt. Referencia 14.
[2] Argüelles Guerrero, Rodrigo. (2011). Análisis experimental de un generador Peltier y sus procesos irreversibles (doctoral dissertation).
[3] Arroyo. (2013). Medida de parámetros termoeléctricos en un sistemaconstituido por dispositivos Peltier-Seebeck.
[4] Beltrán Pitarch, B. (2017). Nuevo método de medida de la conductividad y difusividad térmica usando un módulo termoeléctrico.
[5] Bollati, E., & Corporex, S. A. (2007). Generadores termoeléctricos. Petrotecnia, 1, 85.
[6] Cengel. F (1992). Transferencia de Calor. Mexico : Mc Graw Hill.
[7] Chover, G. (2013). Diseño de un sistema de control de temperatura para un prototipo de generación de frío y calor, basado en células Peltier (Doctoral dissertation).
[8] Díaz García, S. (2017). Análisis de viabilidad de recuperación de energía mediante efecto termoeléctrico.
[9] Duque Solís, M. (2013). Diseño de paneles generadores de electricidad por efecto Seebeck (Doctoral dissertation, Universidad EIA).
[10] Echeverria, M. (2015). 41, Quito: s.n., 2015, Vol. 17.
[11] Esparza Zárate, I. (2016). Estudio y simulación de nuevas estructuras de módulos termoeléctricos para generación de energía eléctrica mediante efecto Seebeck.
[12] Fernández, J. (2014). [En línea] septiembre de 2014. [Citado el: 8 de febrero de 2019.] upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/23357/memoria%20Joan%20Fernandez%20PFC.pdf.
[13] Flórez, J. O. V., & Martínez, A. F. (2017). Implementación de la Celda Peltier en fuentes térmicas de calor residuales, para aprovechamiento de generación de energía eléctrica y climatización por frio en el hogar. VISIÓN-Revista de Investigaciones UNICIENCIA, 2(2), 62-69.
[14] Fouille, M. (2006). Compendio de electrónica. España: Editorial Coizareu.
[15] García Rivera, J. D., & Live Sevilla, J. A. (2013). Generación de Energía por Gradiente de Temperatura (Bachelor's thesis, QUITO/EPN/2013).
[16] González Martín, S. (2011). Estudio y caracterización de aleaciones Zn-Sb para aplicaciones termoeléctricas.
[17] Guamán, G., Fabricio, L., Palomino, U., & Pablo, J. (2014). Análisis del comportamiento de módulos termoeléctricos para transformación del calor existente en el colector de escape a energía eléctrica en un motor G10 (Bachelor's thesis).
[18] Jiménez, H. (2016). Desarrollo de un sistema de conversión de calor en energía eléctrica.
[19] Jiménez Sara. 2016. Desarrollo de un sistema de conversión e calor en energía eléctrica. Madrid: s.n., 2016. La recuperación termoeléctrica del calor residual, una fuente de energía ambientalmente amigable.
[20] Joan. (2014). Análisis del aprovechamiento de calores residuales de los gases de escape del motor térmico mediante efecto Seebeck en unión Cu-al upc. Scielo.
[21] Juanicó, L., & Rinalde, F. (2010). Análisis comparativo de paneles termoeléctricos y fotovoltaicos para electrificación de hogares aislados. Interciencia, 35(2).
[22] Leal, J. F., León, M. M., & Sepúlveda, S. B. (2015). El diodo Schottky como atenuador del efecto Seebeck en una celda Peltier para un control PID de temperatura. Entre Ciencia e Ingeniería, 9(18), 75-83.
[23] Mario, E. (2015). Materiales termoeléctricos que permiten transformar calor residual de automóviles que permiten transformar calor residual de automóviles en energía eléctrica. Scielo.
[24] Medrano Parra, L. A. (2016). Diseño, construcción y evaluación de un generador termoeléctrico acoplado a una estufa ecológica (Doctoral dissertation, Instituto de Ciencias Básicas y aplicadas-Ingeniería en Energías Renovables-UNICACH).
[25] Montejo, V. M. R., Lara, M. N., & Garfias, J. D. J. N. S. (2017). Obtención de clústeres metálicos con propiedades Superconductoras para su evaluación del efecto Seebeck. Jóvenes en la ciencia, 2(1), 1409-1412.
[26] Palacios, R., Arenas, A., Vazquez, J., Pagola, F. L., & Pecharromán, R. R. (2006). Caracterización experimental de un Paramento Transparente Activo Termoeléctrico (PTA). Climamed 2006. Congrès Méditerranéen des Climaticiens. p. 305-314. Lyon, France, 20-21 November 2006.
[27] Patterson, G., & Sobral, M. (2007). Efecto Peltier. Departamento de Física FCEyN, Universidad de Buenos Aires.
[28] Pérez Asiain, J. (2014). Estudio experimental de la resistencia térmica en función de la relación entre el área de módulos Peltier y el área de la base de un heat pipe.
[29] Pérez Valdeblanquez, H. E., Parra, M., & Dubiel, Y. Generación de Condensado con Celdas de Peltier.
[30] Pérez, M., & Alberto, J. (2018). Estudio de aplicación de células Peltier para la obtención de electricidad en automóviles (Doctoral dissertation).
[31] Plata Gerardo, Badillo Carlos, Olivares Miguel. (2014). Pistas educativas. [En línea] octubre de 2014. [Citado el: 16 de febrero de 2019.] itcelaya.edu.mx/ojs/index.php/pistas/article/download/1390/1202.
[32] Ramírez, C. R., Lizarazo, G. M., & Duarte, E. V. (2017). Termoelectricidad: uso de las celdas Peltier en el campo de la refrigeración y sus principales aplicaciones. INVENTUM, 12(22), 9-16.
[33] Rivera, E. M. L. (2008). Generación Eléctrica Por Pila Termoeléctrica - Efecto Seebeck. Isagogé, (5), 10.
[34] Rodríguez, J. (2010). 41, Bogotá: Momento, 2010. Materiales termoeléctricos que permiten transformar calor residual de automóviles en energía eléctrica.
[35] Rodríguez, R. (2012). Instalación para el aprovechamiento energético de los gases de escape de once motores de biogas. Madrid: s.n., 2012.
[36] Rof Ballús, A. (2015). Estudio y parametrización de un generador termoeléctrico (Bachelor's thesis, Universitat Politècnica de Catalunya).
[37] Romo, C., Medrano, C., Romero, H., Arvizu, J., Huacuz, J. & Beltran, J. (2012). Comisión Federal de Electricidad. [En línea] Octubre de 2012. [Citado el: 16 de febrero de 2019.] ineelmx/docu/Guia-RUS.pdf.
[38] Sandoval, & Espinosa, E. (2008). Celdas Peltier: Una alternativa para sistemas de enfriamiento con base. Instituto de Electrónica. Universidad Tecnológica de la Mixteca.
[39] Ángeles, A., & Juan, J. (2016). Instrumentación de un sistema de paneles solares para el diseño de un controlador de temperatura basado en el efecto PeltierSeebeck (Doctoral dissertation).
[40] Santacruz López, H., López Puente, S. I., Esquivel Castro, Y., Solís Martínez, E. E., & Ortíz Baltazar, J. A. (2017). Alternativa Peltier. Solsona, J. A. C. MATERIALES TERMOELECTRICOS. APLICACIONES PARA LA REFRIGERACION Y LA GENERACION DE ELECTRICIDAD.
[41] Yánez, M. E. E., & Romero, E. M. C. (2018). MATERIALES TERMOELÉCTRICAS QUE PERMITEN TRANSFORMAR CALOR RESIDUAL DE AUTOMÓVILES EN ENERGÍA ELÉCTRICA. Ciencia, 17(1).
[42] Zavala Pavón, P. E. (2011). Potencial termodinámico para dispositivos termoeléctricos (Doctoral dissertation).
[43] Zukauskas, F. Jakob, G., (1942). Transferencia de Calor y Masa. Correlaciones empíricas de Nusselt. Referencia 14.