Modelamiento de sistemas térmicos

En los sistemas térmicos las señales comúnmente empleadas son laS temperatura T y la potencia p(t) (flujo de calor por unidad de tiempo).

El modelade es en principip complicado, ya que la temperatura no suele se homogénea en los cuerpos, lo que dará a lugar a ecuaciones diferenciles en derivadas parciales y, por lo tanto, a modelos de parámetros distribuidos. Se sule simplificar en muchos casos dividiendo el cuerpo en varias partes, o considerandola una sola, suponiendo temperatura homogénea. Así se obtienen diferenciales ordianrias y, por lo tanto modelos de parametros concentrados.

El calor puede fluir por conduccion, por conveccion y por radiacion, El primer fenómeno es practicamente lineal, el flujo de calor es proporcional a las diferencias de temperaturas. La convección es debida al flujo, dobre la superficie del cuerpo de sustancias gaseosas o liquidas. La refrigeracion de semiconductores en pequeñas potencias se realiza principalmente por conveccion de aire. En transformadores de potencia elevadas la refrigeracion se hace por aceite. La conveccion no es estrictamente un fenomeno lineal, aunque puede suponerse así en margenes discretos de temperaturas. La radiacion es un fenomeno no lineal que depende de T^4.

La resistencia termica R (K/W o °C/W) es un parametro utilizado en conduccion y, linealizando para pequeñas variaciones, en conveccion y radiacion. Es la relacion entre el flujo de calor por unidad de tiempo evacuada a traves de un conductor termico y el gradiente de temperaturas: