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MECÁNICA DE MATERIALES
ESTRÉS TÉRMICO
En mecánica y termodinámica, el estrés térmico es el estrés mecánico creado por cualquier cambio en la
temperatura de un material. Estas tensiones pueden provocar fractura o deformación plástica dependiendo de
las otras variables de calentamiento, que incluyen tipos de materiales y restricciones. Los gradientes de
temperatura, la expansión o contracción térmica y los choques térmicos son cosas que pueden provocar estrés
térmico. Este tipo de tensión depende en gran medida del coeficiente de expansión térmica, que varía de un
material a otro. En general, cuanto mayor sea el cambio de temperatura, mayor será el nivel de estrés que
puede producirse. El choque térmico puede ser el resultado de un cambio rápido de temperatura, lo que resulta
en grietas o roturas.
Gradientes de temperatura
Cuando un material se calienta o enfría rápidamente, la superficie y la temperatura interna tendrán una
diferencia de temperatura. El calentamiento o enfriamiento rápido causa expansión o contracción térmica
respectivamente, este movimiento localizado del material causa tensiones térmicas. Imagina calentar un
cilindro, primero la superficie aumenta de temperatura y el centro permanece a la misma temperatura inicial.
Después de un tiempo, el centro del cilindro alcanzará la misma temperatura que la superficie. Durante el
calentamiento, la superficie está relativamente más caliente y se expandirá más que el centro. Un ejemplo de
esto es que los empastes dentales pueden causar estrés térmico en la boca de una persona. A veces, los
dentistas usan empastes dentales con diferentes coeficientes de expansión térmica que el esmalte dental, los
empastes se expandirán más rápido que el esmalte y causarán dolor en la boca de una persona.
Expansión y contracción térmica
El material se expandirá o contraerá dependiendo del coeficiente de expansión térmica del material. Siempre
que el material se mueva libremente, el material puede expandirse o contraerse libremente sin generar
tensiones. Una vez que este material se une a un cuerpo rígido en múltiples ubicaciones, se pueden crear
tensiones térmicas en la región geométricamente restringida. Esta tensión se calcula multiplicando el cambio
de temperatura, el coeficiente de expansión térmica del material y el módulo de Young del material (consulte la
fórmula a continuación).
