Calculadora de efecto pelicular: profundidad de penetración y resistencia en CA

Cómo funciona

δ = √[1 ÷ (π·f·μ₀·μᵣ·σ)] = √[2ρ ÷ (ω·μ)] · R_CA ≈ R_CC × r² ÷ [r² − (r − δ)²], válido cuando δ < r

La corriente alterna induce corrientes de Foucault que se oponen al flujo en el interior del conductor, así que la corriente se concentra cerca de la superficie, en una capa de espesor δ que se reduce con la raíz cuadrada de la frecuencia. Es el efecto pelicular, también llamado efecto piel o efecto skin. A 50 o 60 Hz, la profundidad de penetración en el cobre ronda los 9 mm y el cableado de una casa ni lo nota; a 1 MHz baja a unos 65 µm y, en la práctica, los conductores de radiofrecuencia trabajan como si fueran huecos. Por eso existen el hilo de Litz, el plateado y las guías de onda huecas. En materiales magnéticos como el acero, la permeabilidad multiplica el efecto y δ es mucho menor. La calculadora compara la resistencia en corriente alterna (CA) con la de corriente continua (CC, o CD).

Ejemplo resuelto

Luis trabaja con cable de cobre de 1 mm a 1 MHz. La profundidad de penetración es δ = 65.19 µm, así que casi toda la corriente viaja en un anillo exterior de unos 0.065 mm de espesor. Por eso la resistencia en CA sube a 0.088 Ω/m, 4.10 veces la resistencia en CC de 0.021 Ω/m. En ese mismo cable, el efecto empieza a pesar desde unos 17,000 Hz, cuando δ iguala el radio.

Preguntas frecuentes