¿El tipo correcto de cable de resistencia para el calentador cerca de la piel?

Seré sincero y diré que sé mucho sobre ingeniería eléctrica además de "los conductores se calientan cuando pasa corriente a través de ellos".

Estoy pensando en construir un calentador personal de bajo voltaje (~12-24 voltios) que pueda colocar en el interior de una chaqueta; Básicamente, una pequeña manta eléctrica alimentada por batería sin otro sistema de control que simplemente desenchufar la batería cuando hace demasiado calor y volver a enchufarla cuando hace demasiado frío. Sin embargo, no estoy seguro de cuán posible es hacerlo de manera segura.

Mi pregunta principal es, ¿qué debo usar para la bobina de calentamiento? Esperaba tener un cable largo que zigzagueara sobre la mayor parte de la parte posterior del interior de la chaqueta. El alambre Kanthal es realmente barato en este momento porque toda la gente quiere construir vaporizadores; ¿Es ese un material apropiado? Si es así, ¿qué mezcla y calibre específicos debo elegir?

En cuanto a los detalles, parece que está diseñado para temperaturas extremadamente altas, mientras que quiero algo que se mantenga alrededor de 30-40 grados centígrados con bajo voltaje. Sin embargo, parece que no puedo encontrar nada que diga que está diseñado para ese tipo de aplicación. ¿Estoy ladrando completamente al árbol equivocado?

¿Es esta una idea práctica en absoluto ?

Esto es más un problema térmico o un problema mecánico. La temperatura de la resistencia estará determinada por el tamaño y los materiales que la rodean. El cable Kanthal es de baja resistencia, por lo que se calentará rápidamente a qué temperatura, nadie lo sabe.
Considere el uso de elementos calefactores de lámina flexible PTC de "coeficiente de temperatura positivo". Como no requieren regulación adicional, son flexibles, livianos, diseñados para no tener puntos calientes, eficientes energéticamente, etc. Cómprelos para la temperatura deseada. Si una parte de la chaqueta pierde más calor que otra parte, entregará más calor al área necesaria.
Una fuente de bajo precio puede ser un calentador de asiento de automóvil ptc usado de un depósito de repuestos para automóviles o en línea. Si su batería fuera recargable, podría construir un enchufe para encendedor de cigarrillos automático, para cargar la batería y calentar inicialmente la chaqueta. Buena suerte, cuéntanos cómo te va.

Respuestas (3)

Probablemente sea factible.

Pero: ¡debe darse cuenta de que incluso para la electricidad, se aplica la conservación de la energía! Entonces, si desea producir 10,000 Ws (vatiosegundos) = 10 kJ de calor, necesita tener esa cantidad de energía en su batería.

Entonces, en tu lugar, comenzaría calculando qué cantidad de calor quieres producir. Eso es muy fácil. Calcule la cantidad de material (es decir, carne) que desea calentar, multiplíquelo por el calor específico del material (utilice el calor específico del agua, la carne es principalmente esa materia), y luego sabrá cuántos julios necesita. Un julio es 1 W · 1 s.

Luego, divida eso por el tiempo (en segundos) que desea permitir que el calentamiento caliente esa cantidad de material, y habrá calculado la potencia (en vatios) necesaria para calentar esa cantidad de material tan rápido.

Ahora, no creo que no sepas nada. Probablemente haya oído hablar de 1 W = 1 A · 1 V. Entonces, si tiene una batería de 12 V, para producir 1 W, necesita hacer 1 12  A flujo de corriente Si necesita 120 W, necesitará 10 A. Es así de simple.

Ahora que sabe cuánta corriente necesita gastar, puede calcular dos cosas:

  1. cuánto tiempo debe durar su calentador con una sola carga. La mayoría de las baterías están clasificadas en "amperios hora", Ah, así que tome una batería que crea que tenga un peso y tamaño aceptables, y averigüe cuánto tiempo podrá generar esa corriente.
  2. cuánta resistencia debe tener su cable, porque, la ley de Ohm, U = R · I -> R = U / I (la resistencia es la relación entre el voltaje U = 12V y la corriente I). El cable del calentador tiene una resistencia fija por longitud. Así puede calcular la longitud de cable necesaria.

Esto no aborda cosas como la coincidencia de impedancia de potencia máxima, etc., pero en teoría le da una buena idea de cómo debe ser su sistema.

Esta no es la forma correcta de calcular la potencia necesaria. No se trata de elevar la temperatura de la carne, sino de mantener la pérdida de calor a través de la chaqueta.
@OlinLathrop hm, esa es una forma razonable de verlo. Asumí que al final, querías calentar un pedazo de humano, y podías asumir que la chaqueta aislaba bien, pero veo la deficiencia inherente de eso (porque si tenías una chaqueta que aislaba bien, y no estás gravemente enfermo y/o gravemente desnutrido, debe entrar en calor en muy poco tiempo)

Su temperatura deseada es baja, pero el cable es pequeño, por lo que se calentará significativamente más que el aumento de temperatura general. Nichrome es probablemente una buena opción.

Sin embargo, el problema real es la energía total requerida y el tamaño de la batería que tomará. Mantener, digamos, un aumento de temperatura adicional de 10 °C sobre el área de la superficie de una chaqueta requerirá algo de energía. Tendrás que medir eso. Mi conjetura es que tomaría 10s de W.

Otro problema será la temperatura del cable. Probablemente envuelva el cable en zig-zag con un espacio mucho mayor que el diámetro del cable. Esto significa que el cable en sí estará significativamente más caliente que el aumento de temperatura promedio. Eso podría ser un problema si toca directamente la piel, o podría derretirse, dañar o incluso incendiar el aislamiento.

Otro problema más es que no quieres que el interior de la chaqueta esté a 40 °C. Eso está por encima de la temperatura corporal. Eso se volverá incómodo rápidamente y causará sudoración, lo cual es realmente malo en una situación de invierno.

Ve a buscar una mejor chaqueta en su lugar.

+1 Especialmente por la última oración. Dado que no querrá desperdiciar energía y esparcir el calor fuera de la chaqueta, terminará recubriendo los elementos calefactores con un muy buen aislante térmico en el lado exterior. Esa es una chaqueta mejor. Una vez que tenga un buen aislamiento, no necesitará calefacción interna de todos modos, a menos que esté tratando de ayudar a alguien que sufre de hipotermia.
Tal dispositivo podría ser útil solo en entornos muy extremos, donde la ropa similar a un traje espacial es casi obligatoria (trabajadores/exploradores de aguas profundas, pilotos de jets de gran altitud, etc.). No creo que ni siquiera las expediciones árticas necesitaran tales complicaciones (incluso durante el invierno ártico), pero puedo estar equivocado.
@Lorenzo - Puede que estés equivocado. Los exploradores del Ártico probablemente no lo necesiten porque son seleccionados por su buena salud: bastantes exploradores que no son del Ártico tienen problemas de salud en los que podría valer la pena un poco de ayuda para evitar la hipotermia. 100Wh más o menos de un "paquete de vuelo" de Li-Po que proporciona 50-100W durante una hora más o menos podría ser útil. Pero Olin ciertamente tiene razón en que 40C es demasiado, probablemente también lo sea 30C, excepto por unos minutos de aumento.
@BrianDrummond Sí, tienes un punto aquí. De todos modos, estoy de acuerdo en que la idea del OP tiene valor como una especie de equipo "médico" (es decir, "manta térmica" de emergencia). Sin embargo, tengo la impresión de que el OP quiere crear una "chaqueta reforzada térmicamente" como un dispositivo básico, lo que me parece un poco complicado.
La cuestión es que el abrigo me mantiene abrigado la mayor parte del tiempo, especialmente cuando estoy ejercitando los músculos de mi pecho, pero durante los primeros veinte minutos que lo uso o si tengo que dejar de moverme, siento un frío incómodo. Tenía la esperanza de obtener un impulso durante esos tiempos.
No estoy seguro de que "calentar ___ kg de agua" sea un modelo apropiado, en realidad, considerando que el agua quema una cantidad bastante considerable de combustible por sí sola. :PAG
Esta idea en realidad ya existe: kickstarter.com/projects/ravean/… después de haber usado uno, es agradable y cómodo, pero en realidad no vale $ 400

Totalmente aburrido pero https://www.makita.co.nz/products/model/DCJ200 resolvería el problema. Se calentará durante un par de horas con un paquete recargable de 18v.

Aburridas y caras , esas cosas cuestan cientos de dólares y ¡ni siquiera vienen con una batería! Encontré una forma de hacer funcionar una manta eléctrica de 12 voltios para usar en automóviles con un paquete de baterías y eso solo costó $ 100 en total; Habría ido por ella si pudiera encontrar una manta que fuera lo suficientemente pequeña.
¿El tipo correcto de cable de resistencia para el calentador cerca de la piel?
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