Resistencia Térmica por Convección Natural
Rsa = 1 / (h × A)
Respuesta rápida
Esta calculadora resuelve R_sa = 1 / (h × A) para Rth de Superficie a Ambiente. Con Coeficiente de Convección 0.5, Área de Superficie 10 cm², el resultado es 2000 °C/W.
Calculadora
Fórmula
Descripción
La resistencia térmica de superficie a ambiente para la convección natural (libre) depende del coeficiente de transferencia de calor h y del área de superficie efectiva. Para la convección natural en aire en reposo, h es típicamente de 5-25 W/(m²·K) dependiendo de la orientación de la superficie, la geometría y la diferencia de temperatura. Las superficies verticales con grandes diferencias de temperatura tienen un h más alto. Esta fórmula es fundamental para estimar el rendimiento de refrigeración de disipadores de calor, PCB y carcasas sin flujo de aire forzado. En muchos sistemas embebidos, la convección natural es el único mecanismo de refrigeración disponible.
Variables
- R_sa — Resistencia térmica de superficie a ambiente (°C/W)
- h — Coeficiente de transferencia de calor por convección (W/(m²·K), típicamente 5-25 para convección natural)
- A — Área de superficie de refrigeración efectiva (m²)
Notas prácticas
Valores típicos de h en W/(m²·K): convección natural placa vertical 5-10, placa horizontal (lado caliente arriba) 6-12, placa horizontal (lado caliente abajo) 3-6, convección forzada 25-250 dependiendo de la velocidad del aire. La radiación también contribuye significativamente a temperaturas moderadas (añade 5-10 W/(m²·K) efectivos). Para estimaciones aproximadas en convección natural, h ≈ 10 W/(m²·K) es un punto de partida común.
Símbolos y unidades
| Símbolo | Significado | Unidad por defecto | Unidades aceptadas |
|---|---|---|---|
| Rsa | Rth de Superficie a Ambiente | °C/W | °C/W |
| h | Coeficiente de Convección | — | — |
| A | Área de Superficie | cm² | mm², cm², m² |
Paso a paso
- 1. Datos conocidos: Coeficiente de Convección 0.5, Área de Superficie 10 cm²
- 2. La relación: R_sa = 1 / (h × A)
- 3. Sustituir: h = 0.5, A = 10 cm²
- 4. Resultado: Rth de Superficie a Ambiente = 2000 °C/W
Ejemplos resueltos
Rango mínimo
Datos: Coeficiente de Convección 0.025, Área de Superficie 10 mm²
Resultado: Rth de Superficie a Ambiente = 4 × 10⁶ °C/W
Rango bajo
Datos: Coeficiente de Convección 0.25, Área de Superficie 1 cm²
Resultado: Rth de Superficie a Ambiente = 40000 °C/W
Típico
Datos: Coeficiente de Convección 0.5, Área de Superficie 10 cm²
Resultado: Rth de Superficie a Ambiente = 2000 °C/W
Rango alto
Datos: Coeficiente de Convección 0.8, Área de Superficie 100 cm²
Resultado: Rth de Superficie a Ambiente = 125 °C/W
Rango máximo
Datos: Coeficiente de Convección 8, Área de Superficie 0.1 m²
Resultado: Rth de Superficie a Ambiente = 1.25 °C/W
Cómo varía Rth de Superficie a Ambiente con Coeficiente de Convección
| Coeficiente de Convección (entrada) | Rth de Superficie a Ambiente (resultado) |
|---|---|
| 0.05 | 20000 °C/W |
| 0.125 | 8000 °C/W |
| 0.25 | 4000 °C/W |
| 0.375 | 2667 °C/W |
| 0.5 | 2000 °C/W |
| 0.75 | 1333 °C/W |
| 1 | 1000 °C/W |
| 2 | 500 °C/W |
| 3.5 | 285.7 °C/W |
| 5 | 200 °C/W |
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¿Cómo se calcula Resistencia Térmica por Convección Natural?
Usa R_sa = 1 / (h × A). Con Coeficiente de Convección 0.5, Área de Superficie 10 cm², Rth de Superficie a Ambiente resulta 2000 °C/W.
¿Cuál es la fórmula de Resistencia Térmica por Convección Natural?
La fórmula es R_sa = 1 / (h × A). La resistencia térmica de superficie a ambiente para la convección natural (libre) depende del coeficiente de transferencia de calor h y del área de superficie efectiva.
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