Propiedades de los Materiales

Conductividad Térmica

Q = (λ ⋅ s ⋅ t ⋅ ΔT) / L

Donde:

• λ = Conductividad térmica del material (W ⋅ m^-1 ⋅ K^-1)
• s = Sección del material (m²)
• t = Tiempo en que actúa la acción (segundos)
• ΔT = Incremento de la temperatura (K)
• L = Longitud del material (m)
• Q = Cantidad de calor (J)

Potencia Térmica

P = (λ ⋅ s ⋅ t ⋅ ΔT) / L

Donde:

• P = Potencia (W)
• Los demás parámetros son los mismos que en la conductividad térmica.

Dilatación Térmica

ΔL / L₀ = α ⋅ ΔT

Donde:

• L₀ = Longitud inicial del metal (m)
• ΔL = L – L₀ = Variación de longitud (m)
• ΔT = T_f – T_i = Incremento de temperatura (K)
• α = Coeficiente de dilatación lineal (K^-1)

Conductividad Eléctrica

R = (r ⋅ L) / s

Donde:

• R = Resistencia del conductor (Ω)
• r = Resistividad del conductor (Ω ⋅ mm² / m)
• s = Sección del conductor (mm²)
• L = Longitud del cable (m)

Ensayos de Materiales

Esfuerzo/Tensión

σ = F / s

Donde:

• F = Fuerza a la que se somete el material (N)
• s = Sección del material (m²)
• σ = Tensión o esfuerzo (Pa)

Velocidad de Corte

V_c = π ⋅ D ⋅ n / 1000

Donde:

• V_c = Velocidad de corte (m/min)
• D = Diámetro de la herramienta de corte (mm)
• n = Revoluciones por minuto (rpm)

Deformación Unitaria/Alargamiento Unitario

ε = ΔL / L₀

Donde:

ε = Deformación unitaria L₀ = Longitud inicial del metal (m) ΔL = L – L₀ = Variación de longitud (m)

Módulo de Hooke

E = σ / ε

Donde:

• E = Módulo de Young (N/m²)
• σ = Tensión o esfuerzo (Pa)
• ε = Deformación unitaria

Fuerza Necesaria para una Deformación Unitaria Específica

F = E ⋅ A ⋅ ε

Donde:

• E = Módulo de Young (N/m²)
• A = Área de la sección transversal del material (m²)
• ε = Deformación unitaria
• F = Fuerza (N)

Otras Propiedades de los Materiales

• Convertidores: Conversión de acero de hierro fundido con la eliminación de carbono excesivo mediante soplado de aire.
• Siderurgia: Procesos que debe sufrir el mineral de hierro hasta que se obtiene el metal utilizable.
• Tenacidad: Capacidad de un material de soportar, sin deformarse ni romperse, los esfuerzos bruscos.
• Fragilidad: Facilidad para romperse.
• Elasticidad: Capacidad de algunos materiales para recobrar su forma después de una deformación.
• Plasticidad: Aptitud de los materiales de adquirir deformaciones permanentes.
• Dureza: Oposición de un material a ser rayado por otro.
• Fatiga: Propiedad que indica el comportamiento de un material ante esfuerzos inferiores al de rotura.
• Ductilidad: Propiedad de poder estirarse sin romperse.
• Maleabilidad: Posibilidad de separarse en láminas delgadas.
• Resiliencia: Medida de la energía que se debe aportar a un material para romperlo.
• Resistencia mecánica: Capacidad de soportar distintos esfuerzos sin deformarse permanentemente.
• Soldabilidad: Posibilidad de poder ser soldados.
• Colabilidad: Aptitud para ser fundido para llenar un molde.
• Mecanibilidad: Facilidad de ser mecanizados por viruta.
• Acritud: Aumento de dureza y fragilidad cuando son deformados en frío.

Cálculo de Pérdida de Calor en una Pared

Ejemplo 1:

Datos:

• s = 2.3 m ⋅ 4 m
• L = 0.3 m
• λ_p = 0.7 W/(m⋅K)
• T_ex = 22 °C
• T_in = 10 °C

Cálculo:

P_pared = 0.7 ⋅ (2.3 ⋅ 4) ⋅ (22 – 10) / 0.3 = 257.6 W

Ejemplo 2:

Datos:

• s = 1 m ⋅ 0.8 m
• L = 0.003 m
• λ_p = 0.9 W/(m⋅K)
• T_ex = 22 °C
• T_in = 10 °C

Cálculo:

P_ventana = 0.9 ⋅ (1 ⋅ 0.8) ⋅ (22 – 10) / 0.003 = 2880 W

Pérdida Total:

P_{total (pared + ventana)} = P_pared – P_{pared donde está la ventana} + P_ventana

P_total = 257.6 – 22.4 + 2880 = 3115.2 W

Coeficiente de Seguridad

C_s = Tensión de rotura / Tensión aplicada

Deformación Unitaria

ε = Deformación unitaria = Por cada 1 m se deforma X m

Factores de Conversión

• mm² ⋅ 10^-6 = m²
• MPa = Pa ⋅ 10⁶
• GPa = Pa ⋅ 10⁹

Resiliencia

• K = E_c / S
• HBW = 0.102 ⋅ F / S

Donde:

• K: Resiliencia (J/m³)
• E_c: Energía de deformación hasta el límite elástico (J)
• S: Superficie de la sección transversal (m²)
• HBW: Dureza Brinell (kgf/mm²)
• F: Carga aplicada (kgf)