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Coeficiente de Expansión Térmica: Metales, aleaciones y materiales comunes
Figura 1. Tabla periódica Tabla periódica [1]
Coeficiente de dilatación térmica de metales y aleaciones
|
Metal |
Expansión térmica |
|
Latón Almirantazgo |
11.2 |
|
3 |
|
|
13.1 |
|
|
Aluminio Bronce |
9.0 |
|
Antimonio |
5 |
|
Bario |
11.4 |
|
6.7 |
|
|
Berilio Cobre |
9.3 |
|
7.2 |
|
|
Latón |
10.4 |
|
Bronce |
10 |
|
Calcio |
12.4 |
|
Fundición gris |
5.8 |
|
Fundición de acero, 3% C |
7.0 |
|
2.9 |
|
|
3.3 |
|
|
6.7 |
|
|
9.8 |
|
|
Aleación a base de cobre - Bronce al manganeso |
11.8 |
|
Aleación a base de cobre - Níquel-Plata |
9.0 |
|
Cuproníquel |
9.0 |
|
6.8 |
|
|
19.4 |
|
|
5 |
|
|
Germanio |
3.4 |
|
7.9 |
|
|
3.3 |
|
|
Hastelloy C |
5.3 |
|
6.4 |
|
|
8.0 |
|
|
18.3 |
|
|
Invar |
0.67 |
|
3.3 |
|
|
Hierro nodular perlítico |
6.5 |
|
Hierro puro |
6.8 |
|
15.1 |
|
|
15.6 |
|
|
14 |
|
|
12 |
|
|
Manganeso Bronce |
11.8 |
|
Acero dulce |
5.9 |
|
3.0 |
|
|
Monel |
7.8 |
|
5.3 |
|
|
7.2 |
|
|
Níquel forjado |
7.4 |
|
3.9 |
|
|
Latón rojo |
10.4 |
|
Osmio |
2.8 |
|
5 |
|
|
Plutonio |
19.84 |
|
Potasio |
46 |
|
4.4 |
|
|
21 |
|
|
11 |
|
|
39 |
|
|
Acero inoxidable |
9.4 |
|
3.6 |
|
|
Torio |
6.7 |
|
5.7 |
|
|
12.8 |
|
|
4.8 |
|
|
2.5 |
|
|
Uranio |
7.4 |
|
4.4 |
|
|
14.6 |
|
|
19 |
|
|
3.2 |
Coeficiente de dilatación térmica de materiales comunes
|
Producto |
Temperatura Expansión |
|
ABS (Acrilonitrilo butadieno estireno) termoplástico |
72 - 108 |
|
ABS -reforzado con fibra de vidrio |
31 |
|
Acetal - reforzado con fibra de vidrio |
39 |
|
Acetales |
85 - 110 |
|
Acrílico |
68 - 75 |
|
Ámbar |
50 - 60 |
|
Arsénico |
4.7 |
|
Baquelita blanqueada |
22 |
|
Ferrita de bario |
10 |
|
Benzociclobuteno |
42 |
|
Latón |
18 - 19 |
|
Mampostería de ladrillo |
5 |
|
Bronce |
17.5 - 18 |
|
Caucho |
66 - 69 |
|
Hierro fundido Gris |
10.8 |
|
Celuloide |
100 |
|
Acetato de celulosa (CA) |
130 |
|
Acetato butinato de celulosa (CAB) |
96 - 171 |
|
Nitrato de celulosa (CN) |
80 - 120 |
|
Cloruro de polivinilo clorado (CPVC) |
63 - 66 |
|
Cromo |
6 - 7 |
|
Estructura de teja de arcilla |
5.9 |
|
Hormigón |
13 - 14 |
|
Estructura de hormigón |
9.8 |
|
Ebonita |
70 |
|
Epoxi - reforzado con fibra de vidrio |
36 |
|
Epoxi, resinas fundidas y compuestos, sin relleno |
45 - 65 |
|
Etileno etil acrilato (EEA) |
205 |
|
Etilvinilacetato (EVA) |
180 |
|
Fluoroetileno propileno (FEP) |
135 |
|
Fluorita, CaF2 |
19.5 |
|
Vidrio duro |
5.9 |
|
Vidrio plano |
9.0 |
|
Vidrio Pyrex |
4.0 |
|
Granito |
7.9 - 8.4 |
|
Grafito puro (carbono) |
4 -8 |
|
Bronce de cañón |
18 |
|
Hielo, 0oCagua |
51 |
|
Inconel |
11.5 - 12.6 |
|
Piedra caliza |
8 |
|
Macor |
9.3 |
|
Mármol |
5.5 - 14.1 |
|
Mampostería, ladrillo |
4.7 - 9.0 |
|
Mica |
3 |
|
Monel metal |
13.5 |
|
Mortero |
7.3 - 13.5 |
|
Nylon, uso general |
50 - 90 |
|
Nylon, reforzado con fibra de vidrio |
23 |
|
Bronce de fósforo |
16.7 |
|
Yeso |
17 |
|
Plásticos |
40 - 120 |
|
Policarbonato - reforzado con fibra de vidrio |
21.5 |
|
Poliéster |
124 |
|
Poliéster - reforzado con fibra de vidrio |
25 |
|
Polietileno (PE) |
108 - 200 |
|
Polietileno (PE) - Alto peso molecular |
108 |
|
Tereftalato de polietileno (PET) |
59.4 |
|
Polipropileno (PP), sin relleno |
72 - 90 |
|
Polipropileno reforzado con fibra de vidrio |
32 |
|
Politetrafluoretileno (PTFE) |
112 - 135 |
|
Cloruro de polivinilo (PVC) |
54 - 110 |
|
Porcelana industrial |
4 |
|
Cuarzo, fundido |
0.55 |
|
Cuarzo, mineral |
8 - 14 |
|
Arenisca |
11.6 |
|
Zafiro |
5.3 |
|
Cera |
2 - 15 |
|
Loza de Wedgwood |
8.9 |
|
Madera, transversal (perpendicular) a la veta |
30 |
|
Madera de abeto |
3.7 |
|
Madera, paralela a la fibra |
3 |
|
Madera de pino |
5 |
Nota: La mayoría de los coeficientes se registran a 25 grados Celsius (77 grados Fahrenheit).
Coeficiente de dilatación térmica: Preguntas frecuentes
1. ¿Qué es el coeficiente de dilatación térmica?
El coeficiente de dilatación térmica se refiere a la velocidad a la que un material se dilata o contrae cuando se somete a cambios de temperatura. Cuantifica el cambio de tamaño de un material en respuesta a las alteraciones de temperatura.
2. ¿Cómo se mide el coeficiente de dilatación térmica?
Los coeficientes de dilatación térmica suelen determinarse mediante métodos como la dilatometría o la interferometría, en los que el material se expone a cambios de temperatura controlados, lo que permite medir las alteraciones dimensionales subsiguientes.
3. ¿Por qué es importante el coeficiente de dilatación térmica?
Conocer los coeficientes de dilatación térmica es fundamental en diversos sectores, especialmente en la construcción, la ingeniería y la ciencia de los materiales. Ayuda a predecir cómo responderán los materiales a las variaciones de temperatura, evitando daños estructurales o fallos en aplicaciones expuestas a fluctuaciones de temperatura.
4. ¿Todos los materiales se dilatan o contraen a la misma velocidad?
No, los distintos materiales presentan diferentes coeficientes de dilatación térmica. Por ejemplo, los metales suelen tener coeficientes más altos que la cerámica o los polímeros. Comprender estas diferencias es vital a la hora de seleccionar materiales para aplicaciones específicas.
5. ¿Cómo afecta la dilatación térmica a las estructuras?
La dilatación térmica puede causar cambios dimensionales en las estructuras, provocando tensiones, alabeos o grietas cuando los materiales se dilatan o contraen de forma desigual debido a las variaciones de temperatura. Este fenómeno debe tenerse en cuenta en los diseños arquitectónicos y de ingeniería.
6. ¿Se pueden controlar los coeficientes de dilatación térmica?
Aunque es difícil alterar las características inherentes de dilatación térmica de un material, los ingenieros y diseñadores pueden mitigar sus efectos mediante consideraciones de diseño, selección de materiales y uso de materiales compuestos con propiedades adaptadas.
7. ¿La dilatación térmica es siempre indeseable?
Aunque la dilatación térmica puede plantear problemas en algunas aplicaciones, en otras puede ser beneficiosa. Por ejemplo, las tiras bimetálicas aprovechan los diferentes índices de dilatación térmica para actuar como termómetros o interruptores.
Referencias:
[1] Centro Nacional de Información Biotecnológica (2024). Tabla periódica de los elementos. Obtenido el 8 de enero de 2024 desde https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/periodic-table/.
Chin Trento
