Un estudio reciente publicado por los autores Hasan et al. [1] en la revista “Thermal Advances” de la editorial “Elsevier”, destaca cómo COMSOL Multiphysics^® es una herramienta con gran potencial para diseñar y optimizar el rendimiento de enfriadores avanzados de tecnología termoeléctrica (TEC: Thermoelectric Coolers) basados en un material llamado telurio de plomo (PbTe). Esto permite predecir el comportamiento de los dispositivos antes de fabricarlos.

La Figura 1 muestra la geometría y materiales de los que está compuesto el refrigerador TEC objetivo de estudio y modelizado por los investigadores en COMSOL Multiphysics^®.

Figura 1.Esquema del refrigerador TEC de material PbTe, con dimensiones y materiales.

¿Qué herramientas de COMSOL Multiphysics® se utilizaron?

Para entender cómo funciona el enfriador, los investigadores conectaron diferentes módulos del programa:

• Módulo de Transferencia de Calor: Se usó para observar cómo varía la temperatura desde la cara fría (donde se absorbe el calor) hasta la cara caliente (donde se expulsa).
• Módulo AC/DC (Electricidad): Permitió calcular cuánta energía eléctrica se necesita y cómo fluye la corriente a través de los componentes para generar el efecto de enfriamiento.

¿Qué se logró descubrir gracias a COMSOL Multiphysics®?

Gracias a estas simulaciones, el equipo pudo ajustar el diseño sin gastar en materiales, logrando resultados muy precisos:

• Optimización del tamaño: Se probaron diferentes grosores para las capas de cobre y cerámica hasta encontrar el equilibrio perfecto donde el sistema no pierde energía.
• Resultados exactos: La simulación predijo una diferencia de temperatura máxima de 52.83 K y una potencia térmica de 2.55 W, valores que coinciden casi exactamente con las mediciones reales llevadas a cabo en laboratorio y que, por tanto, muestran como COMSOL Multiphysics® es una herramienta excelente que permite calibrar y validar modelos.
• Mapas visuales: El programa generó mapas de colores, como el análisis térmico que se muestra en la Figura 2, que muestran dónde se calienta más el dispositivo, permitiendo a los ingenieros reforzar esas zonas para que el enfriador dure más tiempo.

Figura 2.Resultados de simulación del refrigerador TEC en COMSOL Multiphysics. Análisis térmico.

En conclusión, el uso de COMSOL Multiphysics^® no solo acelera la investigación, sino que permite crear dispositivos de enfriamiento más ecológicos y potentes, esenciales para la electrónica del futuro y sistemas de control de temperatura de alta precisión.

Referencias

[1] Hasan et al. Optimizing the thermoelectric cooler performance of PbTe through numerical modeling using COMSOL multiphysics. Thermal Advances (2026) 100102.