Calculadora de Expansión Térmica del Acero
Vea cuánto se expanden el acero y otros metales a lo largo de un rango de temperatura — una vista de consulta en lugar de un cálculo único. Elija un material y una longitud, y lea la expansión a cada temperatura de servicio desde la ambiente hacia arriba, para dimensionar juntas de expansión, agujeros alargados y bucles de tubería de un vistazo.
Expansión a lo largo de un rango de temperatura
| Temp. de servicio | ΔT | Expansión | Por metro | Longitud final |
|---|
Expansión lineal ΔL = α L ΔT usando coeficientes cercanos a la ambiente. Por encima de aproximadamente 300 °C el coeficiente aumenta, por lo que las filas de alta temperatura deben tratarse como indicativas.
¿Necesita un valor único para un cambio de temperatura específico, en cualquier unidad? Use la calculadora de expansión térmica.
Por qué importa la expansión
Un miembro de acero al carbono de 10 m calentado de 20 °C a 60 °C crece aproximadamente 4.8 mm. Si se restringe ese movimiento, se genera una gran tensión térmica en su lugar — aproximadamente 2.4 MPa por °C para acero completamente restringido. Por eso los puentes tienen juntas de expansión, las tuberías tienen bucles o fuelles, y los rieles largos de revestimiento usan agujeros alargados.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto se expande el acero por metro y por grado?
Aproximadamente 0.012 mm por metro por °C para acero al carbono. En un aumento de 100 °C, eso es 1.2 mm por metro.
¿Qué tensión genera la expansión restringida?
Para acero al carbono completamente restringido, aproximadamente 2.4 MPa por °C (E x alfa = 200,000 x 12e-6). Un aumento de 50 °C puede generar alrededor de 120 MPa.
¿Qué acero se expande menos?
Entre las aleaciones comunes, el inoxidable ferrítico 430 (10.4) es menor que el austenítico 304 (17.3). Para una verdadera estabilidad dimensional, el Invar 36 con 1.2 está en una categoría aparte.
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Steel Temperature Expansion Calculator
Calculate the thermal expansion or contraction of steel elements due to temperature changes, essential for engineering design and construction applications.
Thermal Expansion Results
Thermal Expansion Visualization
Thermal Expansion Reference
Thermal Expansion Formulas
Linear expansion: ΔL = α × L₀ × ΔT
Area expansion: ΔA = 2α × A₀ × ΔT
Volume expansion: ΔV = 3α × V₀ × ΔT
Thermal stress: σ = E × α × ΔT
Where:
α = Coefficient of linear thermal expansion
ΔT = Temperature change
E = Young's modulus (≈ 200 GPa for steel)
Thermal Expansion Coefficients for Steel
| Steel Type | Coefficient (α) in 10⁻⁶/°C | Typical Applications |
|---|---|---|
| Carbon Steel | 11.7 | General construction, bridges, buildings |
| Mild Steel | 13.0 | Common structural steel, general fabrication |
| Stainless Steel 304 | 10.8 | Food equipment, kitchen fixtures, chemical tanks |
| Stainless Steel 316 | 16.0 | Marine applications, chemical processing |
| Structural Steel | 14.0 | Building frames, columns, beams |
| Tool Steel | 12.0 | Cutting tools, dies, industrial machinery |
| Low Expansion Steel | 10.0 | Precision instruments, measuring tools |
Engineering Considerations
- Expansion Joints: In long steel structures, expansion joints should be provided approximately every 30m (100ft) to accommodate thermal movement.
- Clearance Requirements: For steel elements that will experience temperature changes, provide approximately 1.5mm of clearance per meter of length for every 100°C temperature change.
- Thermal Bridging: When different materials connect, their different expansion rates can cause stresses at connection points.
- Pre-heating: For precision fits, components may need to be heated or cooled before installation to achieve the correct dimensions after reaching operating temperature.