14) CHOQUE CHOQ UE TÉRMICO: TÉRMICO : 14.1) Definición: El concepto de colapso térmico o choque térmico se refiere a la rotura de algún material al sufrir un cambio cambio drástico drástico de tempera temperatura tura.. Sucede Sucede cuando cuando un material material sólido sólido se quiebra al someterse a un aumento aumento o descenso descenso de la temperatur temperatura. a. Objetos de vidrio o cerámica son vulnerables a este efecto debi debido do a su bajo bajo nive nivell de tenacidad, tenacidad , a su baj baja conductividad conductividad térmica a su alto coeficiente de e!pansión térmica. "lgunos materiales, como el vidrio o los refractarios cerámicos, pueden pueden sufrir roturas o desconchados desconchados por choque térmico cuando aparece un gradiente de temperaturas en el material. El astillamiento o rotura debido al choque térmico es un fenómeno que aparece asociado con cambios bruscos de temperatura, especialmente en materiales frágiles como vidrios. #n cambio brusco de temperatura, por ejemplo, un enfriamiento, provoca que las partes e!teriores del mater material ial redu$ redu$can can su tempe tempera ratur tura a más rápid rápidam amen ente te que que el inter interior ior.. %omo %omo conse consecue cuenci ncia a de la contracción térmica, la superficie tiende a contraerse más de lo que lo hace el núcleo, que restringe la libre contracción superficial. %omo se vio, anteriormente, esta contracción impedida da lugar a unas tensiones mecánicas que son la causa de las roturas o desconchados superficiales encontrados habitualmente en materiales frágiles. El choque térmico es un fenómeno que aparece como combinación de& • • • •
'estricciones 'estricciones a la dilatación o contracción (radientes de temperatura en el material %ambios bruscos de fase )sólo en casos espec*ficos+ aja ductilidad en el material -a resistencia al choque térmico se puede medir e!perimentalmente e!perimentalmente por diversos procedimientos. #no de ellos es la determinación del má!imo salto de temperatura que puede soportar una pie$a sin fracturarse al sumergirla en agua a temperatura ambiente. En los vidrios, en cambio, se determina por el número de sucesivos ciclos térmicos, inmersión en agua desde una temperatura dada calentamiento, que es capa$ de aguantar sin fracturarse. En el caso de materiales refractarios para servicio a alta temperatura )/0001%+ puede, sin embargo, deter determin minars arse e un *ndice *ndice anal* anal*tic tico o de resis resisten tencia cia al choqu choque e térmic térmico o
I r
que permite comparar comparar
material materiales es con fiabilid fiabilidad, ad, cuo valor depende depende tanto de caracter caracter*stica *sticas s mecánica mecánicas s como de las propiedades térmicas del material&
I r
=
K . R A . E . C e
K : Conductividad térmica R : Cargaderotura A Coeficiente Coeficiente de dilatació dilatación n =
E Módulo de Young C e Calor específico =
=
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Dr. Jorge A. Olortegui Yume,
#na alta conductividad térmica favorece la conducción la rápida eliminación de los gradientes de temperatura. #na alta carga de rotura ' permite soportar tensiones más altas sin fractura. -as tensiones por dilatación o contracción son proporcionales " a 2 E, por lo que una reducción en este factor permite reducir la dilatación o contracción. #n calor espec*fico elevado %e hace que, para una misma cantidad de calor suministrada al material, los cambios de temperatura afecten sólo a una parte más estrecha del material cerca de la superficie. Ello contribue a aumentar el gradiente térmico entre la superficie el centro de la pie$a , por tanto, disminue la resistencia al choque térmico.
Tabla N° 02 – Calores Específicos (en Kcal/kKg.°C.)
Tabla N° 03 – Coeficientes e ilataci!n "ineal (En °C #$0%(&'))
15) CONCLUSIONES: •
Objetos de vidrio o cerámica son los más vulnerables al choque térmico debido a su bajo nivel de tenacidad.
•
-os metales son los materiales que mejor resisten el choque térmico como por ejemplo el aluminio.
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