14) CHOQUE TRMICO:14.1) Definicin:El concepto de colapso trmico o choque trmico se refiere a la rotura de algn material al sufrir un cambio drstico de temperatura. Sucede cuando un material slido se quiebra al someterse a un aumento o descenso de la temperatura. Objetos de vidrio o cermica son vulnerables a este efecto debido a su bajo nivel de tenacidad, a su baja conductividad trmica y a su alto coeficiente de expansin trmica.

Algunos materiales, como el vidrio o los refractarios cermicos, pueden sufrir roturas o desconchados por choque trmico cuando aparece un gradiente de temperaturas en el material.

El astillamiento o rotura debido al choque trmico es un fenmeno que aparece asociado con cambios bruscos de temperatura, especialmente en materiales frgiles como vidrios. Un cambio brusco de temperatura, por ejemplo, un enfriamiento, provoca que las partes exteriores del material reduzcan su temperatura ms rpidamente que el interior. Como consecuencia de la contraccin trmica, la superficie tiende a contraerse ms de lo que lo hace el ncleo, que restringe la libre contraccin superficial. Como se vio, anteriormente, esta contraccin impedida da lugar a unas tensiones mecnicas que son la causa de las roturas o desconchados superficiales encontrados habitualmente en materiales frgiles.

El choque trmico es un fenmeno que aparece como combinacin de:

Restricciones a la dilatacin o contraccin

Gradientes de temperatura en el material

Cambios bruscos de fase (slo en casos especficos)

Baja ductilidad en el material

La resistencia al choque trmico se puede medir experimentalmente por diversos procedimientos. Uno de ellos es la determinacin del mximo salto de temperatura que puede soportar una pieza sin fracturarse al sumergirla en agua a temperatura ambiente. En los vidrios, en cambio, se determina por el nmero de sucesivos ciclos trmicos, inmersin en agua desde una temperatura dada calentamiento, que es capaz de aguantar sin fracturarse.

En el caso de materiales refractarios para servicio a alta temperatura (>1000C) puede, sin embargo, determinarse un ndice analtico de resistencia al choque trmico que permite comparar materiales con fiabilidad, y cuyo valor depende tanto de caractersticas mecnicas como de las propiedades trmicas del material:

Una alta conductividad trmica favorece la conduccin y la rpida eliminacin de los gradientes de temperatura.Una alta carga de rotura R permite soportar tensiones ms altas sin fractura.Las tensiones por dilatacin o contraccin son proporcionales A a E, por lo que una reduccin en este factor permite reducir la dilatacin o contraccin. Un calor especfico elevado Ce hace que, para una misma cantidad de calor suministrada al material, los cambios de temperatura afecten slo a una parte ms estrecha del material cerca de la superficie. Ello contribuye a aumentar el gradiente trmico entre la superficie y el centro de la pieza y, por tanto, disminuye la resistencia al choque trmico.

Tabla N 02 Calores Especficos (en Kcal/kKg.C.)

Tabla N 03 Coeficientes De Dilatacin Lineal (En C X10^(-6))

15) CONCLUSIONES: Objetos de vidrio o cermica son los ms vulnerables al choque trmico debido a su bajo nivel de tenacidad. Los metales son los materiales que mejor resisten el choque trmico como por ejemplo el aluminio.

Escuela de Ingeniera Mecnica Dr. Jorge A. Olortegui Yume, Ph.D. 1