Casi todos los materiales experimentan una ligera deformación en respuesta a los cambios de temperatura. Se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. Este es un factor importante a considerar para las piezas de la máquina o componentes estructurales que existen en entornos con temperaturas fluctuantes. Si una pieza se expande, puede crear tensiones en otras partes estructurales y posiblemente causar fallas. La deformación exacta de cualquier objeto depende de su geometría y su constante de expansión térmica.
Pasos
Busque la constante de expansión térmica del material. La constante de expansión térmica es una cantidad que indica el cambio porcentual en la longitud de un material para cada grado de cambio de temperatura. Por ejemplo, una pulgada de aluminio se convertirá en 0,0000131 pulgadas más cuando se calienta en 1 grado Fahrenheit.
Determine la oscilación de temperatura a la que está sometido el cilindro. Es de suponer que la pieza fue diseñada a una temperatura base, como la temperatura ambiente, en la que no experimenta estrés térmico. Encuentre la diferencia entre la temperatura base y la temperatura máxima o mínima a la que está expuesto el cilindro.
Calcule la tensión. La tensión es una cantidad adimensional igual al cambio de longitud sobre la longitud original. Puede calcular la tensión multiplicando la constante térmica de expansión por el cambio de temperatura.
Obtenga la altura y el diámetro del cilindro. Puede medir estas cantidades u obtenerlas de especificaciones pregrabadas.
Multiplique la tensión por el diámetro o la altura del cilindro para encontrar el cambio de longitud en cualquier dirección. Si el cilindro se asienta en un bolsillo o manga y necesita conocer su cambio en la circunferencia, multiplique el cambio de diámetro por el número pi (3.14).
Consejo
El volumen de un cilindro es igual a pi multiplicado por el cuadrado de su radio multiplicado por su altura. Para encontrar el cambio en el volumen debido a la expansión térmica, calcule las dimensiones antes y después de la expansión, y aplique la fórmula para el volumen en cada caso. Recuerde que el radio es la mitad de diámetro.
