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PROPIEDADES TERMICAS. POR "PROPIEDAD O CARACTERÍSTICA TÉRMICA" SE ENTIENDE LA RESPUESTA DE UN MATERIAL AL SER CALENTADO

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PROPIEDADES TERMICAS

POR "PROPIEDAD O CARACTERÍSTICA TÉRMICA" SE ENTIENDE LA RESPUESTA DE UN MATERIAL AL SER CALENTADO

A MEDIDA QUE UN SÓLIDO ABSORBE ENERGÍA EN FORMA DE CALOR, SU TEMPERATURA Y SUS DIMENSIONES AUMENTAN. LA ENERGÍA PUEDE TRANSPORTARSE DE LAS REGIONES CALIENTES A LAS REGIONES MÁS FRÍAS DE LA MUESTRA SI EXISTE UN GRADIENTE DE TEMPERATURA Y, FINALMENTE LA MUESTRA PUEDE FUNDIRSE

LA CAPACIDAD CALORÍFICA, LA DILATACIÓN TÉRMICA, LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA Y LA REFRACTARIEDAD (RESISTENCIA PIROSCÓPICA) SON PROPIEDADES MUY IMPORTANTES EN LA UTILIZACIÓN PRÁCTICA DE LOS MATERIALES Y, EN PARTICULAR, DE LOS MATERIALES REFRACTARIOS.

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PROPIEDADES TERMICAS /DILATACION TERMICA

LOS FENÓMENOS QUE DAN LUGAR A LA VARIACIÓN DE DIMENSIONES CON LA VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA SON:

1.- DILATACIÓN TÉRMICA REVERSIBLE (COEFICIENTE a), QUE ES UNA CARÁCTERÍSTICA INTRÍNSECA DEL MATERIAL RELACIONADA CON LA ENERGÍA DEL ENLACE QUÍMICO

2.- CAMBIOS POLIMÓRFICOS, CORRESPONDIENTES A TRANSFORMACIONES DE FASE CON VARIACIÓN DE VOLUMEN (V).

PUEDEN SER REVERSIBLES O IRREVERSIBLES

3.- SINTERIZACIÓN, DURANTE LA CUAL SE PUEDEN PRODUCIR REORDENACIONES, CRECIMIENTO DE GRANOS, NUCLEACIÓN DE POROS Y DENSIFICACIÓN

4.- REACCIONES INVARIANTES, TALES COMO CRISTALIZACIONES, DISOLUCIONES Y EXOLUCIONES Y FUSIONES.

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PROPIEDADES TERMICAS /DILATACION TERMICA

EN LA FIGURA SE INDICAN LAS DILATACIONES LINEALES REVERSIBLES DE ALGUNOS MATERIALES REFRACTARIOS.

1 magnesia

2 cromo magnesia

3 cromita

4 sílice

5 óxido de circonio

6 corindón 99

7 corindón 90

8 chamota

9 silimanita

10 circonio

11 carburo de silicio

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PROPIEDADES TERMICAS /DILATACION TERMICA

  • LA UTILIDAD DE LA INFORMACIÓN SUMINISTRADA POR LOS ESTUDIOS DILATOMÉTRICOS ES IMPORTANTE
  • 1.- EN LA FABRICACIÓN DE LOS MATERIALES REFRACTARIOS.
  • - CURVAS DE SECADO Y COCCIÓN.
  • - SINTERIZACIÓN
  • 2.- EN LA UTILIZACIÓN DE LOS MATERIALES REFRACTARIOS.
  • PREVISIÓN DE CAMBIOS DIMENSIONALES Y FORMAS
  • DISEÑO DE ESTRUCTURAS O MAMPOSTERÍAS REFRACTARIAS
  • -TENSIONES TERMOMECÁNICAS EN EL INTERIOR DE PIEZAS DE MATERIALES COMPUESTOS (POLIFÁSICOS)
  • - RESPUESTAS A LOS CHOQUES TÉRMICOS ASOCIADAS A EXPANSIONES Y CONTRACCIONES.
  • COMPORTAMIENTO ANTE LOS CICLOS TÉRMICOS
  • RESISTENCIA AL DESCONCHADO (SPALLING)
  • TENSIONES ENTRE ELEMENTOS DEL REVESTIMIENTO REFRACTARIO
  • - CALCULO DE JUNTAS DE DILATACIÓN ADECUADAS, PARA QUE NO QUEDEN ABIERTAS LO QUE DARIA LUGAR A UN AFLOJAMIENTO DE LA MAMPOSTERÍA Y SE PRODUCIRIAN FUGAS O PARA QUE NO SE APRIETEN PRODUCIENDO CARGAS DE PRESIÓN QUE PUEDEN CAUSAR ROTURAS.
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PROPIEDADES TERMICAS /CONDUCTIVIDAD TERMICA

LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA ES UNA PROPIEDAD MUY IMPORTANTE A LA HORA DE ELEGIR EL MATERIAL MÁS ADECUADO DESDE EL PUNTO DE VISTA DE AISLAMIENTO TÉRMICO. EN GENERAL, EN LOS MATERIALES REFRACTARIOS, Y ESPECIALMENTE EN LOS AISLANTES, SE REQUIERE UNA BAJA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA AL OBJETO DE MINIMIZAR LAS PÉRDIDAS DE CALOR POR LAS PAREDES DE LOS HORNOS INDUSTRIALES, ETC

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LA TRANSMISIÓN DE CALOR A TRAVÉS DE UN MATERIAL REFRACTARIO ES UN FENÓMENO DE TRANSPORTE COMPLEJO, DEBIDO A QUE AL SER UN SÓLIDO POROSO INTERVIENEN EN ÉL, EN MAYOR O MENOR GRADO, LOS TRES MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE CALOR:

‑ CONDUCCION (EN EL SÓLIDO Y EN EL GAS ENCERRADO EN LOS POROS)

‑ CONVECCION (EN EL GAS)

‑ RADIACION (EN EL GAS)

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PROPIEDADES TERMICAS /CONDUCTIVIDAD TERMICA

Modelos de distribución de dos fases o componentes en un material compuesto.

(a).- Láminas paralelas que pueden estar orientadas paralela o perpendicularmente a la dirección del flujo de calor.

(b).- Fase matriz continua, con una dispersión de partículas discontinua

(c).- Grandes granos aislados separados por fase continua minoritaria.

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PROPIEDADES TERMICAS /CONDUCTIVIDAD TERMICA

Se deduce que el efecto de la radiación sobre la conductividad en los poros es proporcional a su diámetro y al cubo de la temperatura absoluta. Así, los poros de mayor tamaño contribuyen a aumentar la conductividad térmica a altas temperaturas, mientras que los poros de pequeño tamaño son una buena barrera al flujo de calor.

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En la figura se da conductividad térmica efectiva de una circona, con un 20 % de porosidad, en función de la temperatura y del tamaño de los poros y de la emisividad o emitancia