Resumen-En este trabajo se presenta el diseño y construcción de un sistema de refrigeración y dosificación de líquido para aplicaciones de investigación en las áreas de la Física, Química y de las Ciencias Médico-Biológicas, basado en el uso de semiconductores, obteniendo un prototipo liviano y de tamaño reducido. El sistema controla la temperatura a la que se requiere enfriar/calentar mediante la regulación de la potencia entregada a una Celda Peltier, esto se logra por medio de un algoritmo implementado en un micro-controlador; un sensor de temperatura situado en la etapa del intercambiador térmico retroalimenta la información al sistema de control para mantener una temperatura determinada. El sistema es versátil y permite la modificación de los parámetros de control, con esto es posible ajustarlo de acuerdo a las necesidades de la aplicación específica.Palabras clave: Bomba peristáltica, Celda Peltier, Refrigeración termoeléctrica.
I. INTRODUCCIÓNActualmente existen una gran cantidad de procedimientos científicos, médicos e industriales en los que se requiere controlar la temperatura de un determinado objeto o medio, estos pueden ser el control de la velocidad de reacciones químicas, el tratamiento de lesiones musculares mediante termo-terapia, cultivos celulares, sistemas de redes ópticas, entre otras [1][2][3].Los sistemas de refrigeración basados en dispositivos de efecto Peltier poseen grandes ventajas en comparación con los sistemas de refrigeración por compresión mecánica, por ejemplo menor tamaño, menor peso, ausencia de partes mecánicas móviles, no generan ruido, control preciso de temperatura, respuesta rápida, larga vida útil, etc [4].Las Celdas Peltier funcionan en corriente continua relativamente baja (1-10 A), considerando esto es posible diseñar un circuito de control de temperatura a partir de un regulador lineal, sin embargo estos tienen baja eficiencia. Los reguladores conmutados (Switching Regulator), son otra forma de controlar la potencia entregada a una carga. En estas topologías, el transistor trabaja como interruptor y periódicamente restringe el paso de energía proveniente de la fuente hacía la carga; operan a frecuencias iguales o superiores a los 20 kHz.Como el elemento de control está en corte o saturación, se disipa muy poca potencia en el mismo, aun cuando la diferencia de tensión entre la entrada y la salida sea muy grande. Los reguladores conmutados operan con una eficiencia en el orden del 80%.De forma complementaria, se realizó el diseño y construcción de una bomba peristáltica, dispositivo mediante el cual puede dosificarse fluido a un intercambiador de calor, lo que permite considerar el sistema diseñado como una primera contribución para el diseño de sistemas de preservación hipotérmica pulsátil para la conservación de órganos u otras aplicaciones de la refrigeración líquida.
II. METODOLOGÍAEl diseño del prototipo consta de 4 etapas principales: Etapa de potencia (regulador conmutado). Etapa de sensado y acondicionamiento de temperatura (retroalimentación). Bomba peri...