Ensayo Dilatación

Ensayo de dilatación

Tipo de ensayo

Este tipo de ensayo no es destructivo, ya que una vez el cuerpo recupere su temperatura volverá a su tamaña original, siempre que la temperatura esté dentro de unos límites ya que sobrepasada esa temperatura, dependiendo del material, se deformaría o se quemaría.

Teoría

Dilatación de los cuerpos

Los cuerpos por efecto del calor cogen temperatura y aumentan de tamaño, es lo que se llama dilatación. Hemos de tener claro el concepto de dilatación, pues en mecánica trabajamos con temperaturas a veces muy elevadas y debemos valorar este concepto.

Se define la dilatación como el incremento de tamaño adquirido por un cuerpo cuando pasa de la temperatura inicial o ambiente a la temperatura final de calentamiento, excepción del agua, que se contrae cuando su temperatura aumenta de 0 hasta 4°C. Cuando un cuerpo absorbe calor, sus moléculas adquieren mayor energía cinética y ocupa mayor espacio; en consecuencia, el cuerpo aumenta sus dimensiones, el espacio que se da entre las moléculas es conocido como coeficiente de dilatación y para cada material es diferente.

De los estados de la materia el sólido es el que se dilata menos en comparación con los fluidos, de los cuales el gas es el que mayor dilatación tiene.

La dilatación se considera, de manera general, de tres tipos: lineal, superficial y cúbica.

Si cogemos una barra, la cual conocemos su medida antes de templarla, la calentamos a una temperatura determinada y tomamos la medida de su longitud, veremos que esta ha aumentado de tamaño. A esa diferencia de medida le llamamos dilatación.

Todas las máquinas que trabajan por arranque de viruta lo hacen cortando material, y el roce de las herramientas con la pieza a mecanizar genera calor calentando las piezas mecanizadas. Si medimos en ese momento una cota determinada nos puede confundir, pues la pieza está dilatada por el aumento de temperatura.

Por eso debemos tener en cuenta que los laboratorios de metrología trabajan a temperatura constante de 20°C (es la temperatura normalizada de laboratorio).

Coeficiente de dilatación o expansión

Para determinar la expansión verdadera de la muestra, debe conocerse el coeficiente de dilatación.

Cuando dos varillas de diferente material son calentadas de 25°C a 68°C se observa que las dos aumentan su tamaño, pero no en la misma proporción. El incremento de tamaño de cada varilla, cuando su temperatura se eleva un grado Celsius, se conoce como coeficiente de dilatación y se define como el aumento que experimenta un cuerpo por cada grado centígrado que su temperatura aumente.

El coeficiente de dilatación no será el mismo siempre, dependerá de cuantas dimensiones del objeto consideremos. En el caso de la dilatación lineal será  y esta será el aumento de longitud de la pieza al elevar un grado centígrado la temperatura. Sin embargo, cuando consideramos dos dimensiones hablamos de dilatación superficial y multiplicaremos  por el número de dimensiones, en este caso dos y lo representamos como , al igual que en la dilatación cubica que como tomamos tres dimensiones se multiplica  por 3 y se representa por .

Material Coeficiente de dilatación lineal 1/°C Coeficiente de dilatación volumétrica

Acero

Aluminio

Zinc

Cobre

Cuarzo (fundible)

Inuar

Latón

Plomo

Sílice

Tungsteno

Vidrio común

...