Fórmula de dilatación térmica: ΔL = αLΔT explicada
La mayoría de los materiales crecen al calentarse y se encogen al enfriarse. La fórmula de dilatación térmica te dice cuánto, lo cual importa en tuberías, rieles, puentes y cualquier tramo largo que tenga cambios de temperatura.
La fórmula de dilatación térmica
La fórmula de dilatación lineal multiplica la longitud original por el coeficiente de dilatación y el cambio de temperatura:
ΔL = α × L × ΔT
L es la longitud original, α es el coeficiente de dilatación lineal (el crecimiento fraccional por grado) y ΔT es el cambio de temperatura. La calculadora de dilatación térmica aplica esto para acero, aluminio y otros materiales.
Ejemplo resuelto
Una barra de acero de 10 m calentada 50°C, con α = 0.000012 por °C: ΔL = 0.000012 × 10 × 50 = 0.006 m, o 6 mm. Es poco, pero en un tramo largo de tubería basta para deformar una junta fija, por eso existen las juntas y los lazos de dilatación.
Coeficientes de materiales comunes
El coeficiente de dilatación lineal define cuánto se mueve un material. Valores típicos por °C: acero y concreto cerca de 0.000012, cobre 0.000017, aluminio 0.000023, vidrio 0.000009. El aluminio crece casi el doble que el acero con el mismo calentamiento, por eso los ensambles de metales mixtos se aflojan o se traban con los ciclos. El calor que provoca el cambio sigue la fórmula de transferencia de calor, Q = m × c × ΔT.
Dilatación superficial y volumétrica
La fórmula lineal cubre una sola dimensión. El área crece con cerca del doble del coeficiente y el volumen con cerca del triple, porque la dilatación ocurre en todos los ejes. Para la mayoría de los trabajos de ingeniería, la forma lineal es la que necesitas.
La dilatación bloqueada se vuelve esfuerzo
Cuando una pieza no puede dilatarse libremente, el crecimiento no desaparece; se convierte en un gran esfuerzo interno. Por eso las tuberías usan soportes deslizantes y fuelles. El calor que eleva la temperatura se calcula con la calculadora de transferencia de calor.
Errores comunes
- Coeficiente equivocado. Cada material tiene su propio α; el acero y el aluminio no son iguales.
- Confundir dilatación lineal con superficial o volumétrica. La fórmula lineal cubre solo la longitud.
- Ignorar el enfriamiento. Un cambio de temperatura negativo da una contracción del mismo tamaño.
Referencia rápida
Dilatación térmica: ΔL = α × L × ΔT. Acero α ≈ 0.000012 por °C. Prueba tus propios valores en una calculadora en línea gratis de CalculateGuide.