Estudio y diseño de un refrigerador utilizando Celdas Peltier y energía solar para almacenar medicamentos termolabiles

Abstract

Los denominados medicamentos termolábiles son aquellos que deben mantenerse a determinados rangos de bajas temperaturas, generalmente entre 2° y 8° para que su eficacia medica no se vea afectada, deben permanecer a estas temperaturas de refrigeración controlada desde su producción hasta su administración final, procedimiento denominado cadena de frio. La refrigeración requiere de un soporte de energía eléctrica constante, lo cual representa un problema para aquellas zonas que no tienen acceso a ella, como las zonas rurales. En la presente tesis se realiza el estudio y diseño de un refrigerador termoeléctrico, el cual utiliza dispositivos semiconductores de estado sólido denominados Celdas Peltier, los cuales producen una diferencia de temperaturas a partir de un flujo de corriente. Conectando el lado frío a un contenedor térmicamente aislado y el lado caliente a un disipador, se consigue un dispositivo refrigerador basado en el efecto Peltier. La energía eléctrica para el sistema de refrigeración será proporcionada por un sistema fotovoltaico que transforma la energía solar en energía eléctrica. Está energía será almacenada en un sistema de baterías e inyectará corriente eléctrica al dispositivo refrigerador a través de un sistema de control adecuado. Para diseñar el sistema primero se estudiaron las necesidades del dispositivo para poder evaluar los parámetros requeridos del diseño, con ello se calculó la carga térmica para saber el número y tipo de celdas Peltier a utilizar en base al calor que es necesario extraer para los requerimientos de temperaturas (2°C a 8°C) y el tipo de medicamentos, obteniéndose la potencia eléctrica necesaria y la corriente, con estos datos se determinó el sistema fotovoltaico y almacenamiento de energía. En base a la radiación diaria del Perú, se calculó comportamiento que tendría el sistema. Se logró diseñar el sistema de refrigeración para almacenar 5l de vacunas a temperaturas entre 4°C y 6°C a través de una celda Peltier (TEC) de una potencia eléctrica aproximada de 41.76W a 12V con un COP de 0.7. La energía eléctrica para el sistema es proporcionada por un módulo fotovoltaico de 150 W-p el cual se integra a un conjunto de baterías con una capacidad de 300 Ah.