A2 Choque Térmico

Tópico

El régimen de cualquier choque térmico —si resulta severo o suave— lo determina el Número de Biot: compara qué tan rápido el calor entra o sale por la superficie de la pieza frente a qué tan rápido ese calor se conduce hacia el interior del material. Que la transferencia superficial sea mucho más rápida que la conducción interna hace que el Número de Biot sea alto y que el régimen resulte severo; que ambas velocidades sean comparables hace que el número sea bajo y el régimen resulte suave.

Que el régimen sea severo es, en el fondo, que el gradiente de temperatura entre la superficie y el interior de la pieza no alcance a disiparse a tiempo por esa misma conducción interna. Que ese gradiente no se disipe a tiempo hace que se genere un esfuerzo térmico transitorio dentro del material.

Que ese esfuerzo térmico transitorio supere un salto térmico crítico —una diferencia de temperatura más allá de la cual el material ya no resiste— hace que se produzca la iniciación de una grieta.

El parámetro de resistencia al choque térmico es el que predice, para un material dado, esa misma resistencia frente al choque térmico, medida en el punto en que se produce esa primera fractura, es decir, la iniciación de la grieta. Que este parámetro sea más alto hace que el material pueda tolerar un salto térmico mayor antes de que se produzca esa primera grieta.

Por eso la fractura inducida por esfuerzos térmicos transitorios, con la que se abre este modelo, depende de los mismos cuatro elementos en cadena: el Número de Biot que fija de entrada si el régimen es severo o suave, el gradiente de temperatura que ese régimen deja sin disipar a tiempo, el esfuerzo térmico transitorio que ese gradiente genera, y el salto térmico crítico —más alto cuanto mayor es el parámetro de resistencia al choque térmico de cada material— que ese esfuerzo tiene que superar para producir la iniciación de la grieta.

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