Calculadora de profundidad de piel

La profundidad de piel describe cuánto penetra un campo electromagnético alterno en un material conductor. La densidad de corriente y la amplitud del campo son máximas en la superficie y decaen exponencialmente al avanzar hacia el interior. A una profundidad de piel, la amplitud se reduce a aproximadamente el 36.8 por ciento de su valor superficial. Este comportamiento se llama efecto pelicular y cobra importancia al aumentar la frecuencia. Para un buen conductor, la calculadora usa la aproximación estándar: delta es la raíz cuadrada de uno dividido entre el producto de pi, frecuencia, permeabilidad absoluta y conductividad. La permeabilidad absoluta es la del vacío multiplicada por la permeabilidad relativa del material. La frecuencia se introduce en hercios, la conductividad en siemens por metro y la permeabilidad relativa como razón adimensional. La profundidad calculada se convierte de metros a micrómetros para facilitar su uso en ingeniería. La penetración es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia. Multiplicar la frecuencia por cien reduce la profundidad de piel a la décima parte. La conductividad actúa igual: el cobre muy conductor concentra la corriente más cerca de la superficie que un conductor peor a la misma frecuencia. Los materiales magnéticos pueden tener gran permeabilidad relativa, lo que también reduce la profundidad. Como la permeabilidad puede variar con la frecuencia y la intensidad del campo, conviene usar datos medidos para aleaciones magnéticas. En RF se usa la profundidad de piel para elegir espesor del conductor, recubrimiento y geometría de líneas de transmisión. Si el conductor tiene varias profundidades de piel de espesor, añadir más material aporta poco al transporte de corriente de alta frecuencia. Por eso las paredes de guías de onda huecas y los recubrimientos conductores finos funcionan bien en microondas. En transformadores e inductores se usan laminaciones, láminas o hilo de Litz para controlar pérdidas peliculares y de proximidad. En blindajes se compara el espesor con la profundidad de piel para estimar la pérdida por absorción. La aproximación supone un buen conductor uniforme, lineal e isotrópico y un campo sinusoidal en régimen permanente. No modela rugosidad superficial, conductores cercanos, efecto pelicular anómalo, corriente de desplazamiento dieléctrica ni propiedades dependientes de la frecuencia. Es una estimación de ingeniería, no un sustituto de una simulación electromagnética completa. Aun así, para metales comunes en radiofrecuencia ofrece una medida rápida y útil de la concentración de corriente y la penetración del campo. Usa entradas SI coherentes, verifica conductividad y permeabilidad para la aleación y frecuencia reales y considera varias profundidades de piel al diseñar blindajes o espesores de conductor.