{"id":49881,"date":"2020-01-08T11:13:12","date_gmt":"2020-01-08T10:13:12","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-la-conductividad-termica-de-solidos-y-metales-definicion\/"},"modified":"2020-01-08T11:15:21","modified_gmt":"2020-01-08T10:15:21","slug":"que-es-la-conductividad-termica-de-solidos-y-metales-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-conductividad-termica-de-solidos-y-metales-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es la conductividad t\u00e9rmica de s\u00f3lidos y metales? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-clearfix\">La conductividad t\u00e9rmica de s\u00f3lidos y metales puede deberse generalmente a dos efectos: la migraci\u00f3n de electrones libres y ondas vibratorias reticulares (fonones).\u00a0Ingenieria termal<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Conductividad t\u00e9rmica de s\u00f3lidos<\/h2>\n<p>El transporte de energ\u00eda t\u00e9rmica en s\u00f3lidos puede deberse generalmente a dos efectos:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>la migraci\u00f3n de electrones libres<\/strong><\/li>\n<li><strong>ondas vibratorias reticulares (fonones)<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p>Cuando los electrones y los fonones transportan energ\u00eda t\u00e9rmica que conduce a la transferencia de calor por conducci\u00f3n en un s\u00f3lido, la conductividad t\u00e9rmica puede expresarse como:<\/p>\n<p>k = k\u00a0<sub>e<\/sub>\u00a0+ k\u00a0<sub>ph<\/sub><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Conductividad t\u00e9rmica de metales<\/h2>\n<p><strong><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-conductivity-metals-table.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-full wp-image-20066 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-conductivity-metals-table.png\" alt=\"conductividad t\u00e9rmica - metales\" width=\"210\" height=\"388\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-conductivity-metals-table.png\" \/><\/a>Los metales<\/strong>\u00a0son s\u00f3lidos y, como tales, poseen una estructura cristalina donde los iones (n\u00facleos con sus capas circundantes de electrones centrales) ocupan posiciones translacionalmente equivalentes en la red cristalina.\u00a0<strong>Los metales<\/strong>\u00a0en general tienen\u00a0<strong>alta conductividad el\u00e9ctrica<\/strong>\u00a0,\u00a0<strong>alta conductividad t\u00e9rmica<\/strong>\u00a0y alta densidad.\u00a0En consecuencia, el transporte de energ\u00eda t\u00e9rmica puede deberse a dos efectos:<\/p>\n<ul>\n<li>la migraci\u00f3n de\u00a0<strong>electrones libres<\/strong><\/li>\n<li>Ondas reticuladas vibracionales (fonones).<\/li>\n<\/ul>\n<p>Cuando los electrones y los fonones transportan energ\u00eda t\u00e9rmica que conduce a la transferencia de calor por conducci\u00f3n en un s\u00f3lido, la conductividad t\u00e9rmica puede expresarse como:<\/p>\n<p>k = k\u00a0<sub>e<\/sub>\u00a0+ k\u00a0<sub>ph<\/sub><\/p>\n<p>La caracter\u00edstica \u00fanica de los metales en lo que respecta a su estructura es la presencia de portadores de carga, espec\u00edficamente\u00a0<strong>electrones<\/strong>\u00a0.\u00a0Las conductividades el\u00e9ctricas y t\u00e9rmicas de los metales se\u00a0<strong>originan por<\/strong>\u00a0el hecho de que sus\u00a0<strong>electrones externos est\u00e1n deslocalizados<\/strong>\u00a0.\u00a0Su contribuci\u00f3n a la conductividad t\u00e9rmica se conoce como\u00a0<strong>conductividad t\u00e9rmica electr\u00f3nica, k\u00a0<sub>e<\/sub><\/strong>\u00a0.\u00a0De hecho, en metales puros como el oro, la plata, el cobre y el aluminio, la corriente de calor asociada con el flujo de electrones supera con creces una peque\u00f1a contribuci\u00f3n debido al flujo de fonones.\u00a0Por el contrario, para las aleaciones, la contribuci\u00f3n de k\u00a0<sub>ph<\/sub>\u00a0a k ya no es despreciable.<\/p>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<h2><span>Conductividad t\u00e9rmica de no metales<\/span><\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-conductivity-building-materials-table.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-full wp-image-20065 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-conductivity-building-materials-table.png\" alt=\"conductividad t\u00e9rmica - materiales de construcci\u00f3n\" width=\"182\" height=\"275\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-conductivity-building-materials-table.png\" \/><\/a><span>Para los\u00a0<\/span><strong><span>s\u00f3lidos no met\u00e1licos<\/span><\/strong><span>\u00a0,\u00a0<\/span><strong><span>k<\/span><\/strong><span>\u00a0est\u00e1 determinado principalmente por\u00a0<\/span><strong><span>k\u00a0<\/span><sub><span>ph<\/span><\/sub><\/strong><span>\u00a0, que aumenta a medida que disminuye la frecuencia de las interacciones entre los \u00e1tomos y la red.\u00a0De hecho, la conducci\u00f3n t\u00e9rmica en celos\u00eda es el mecanismo de conducci\u00f3n t\u00e9rmica dominante en los no metales, si no el \u00fanico.\u00a0En los s\u00f3lidos, los \u00e1tomos vibran alrededor de sus posiciones de equilibrio (red cristalina).\u00a0Las vibraciones de los \u00e1tomos no son independientes entre s\u00ed, sino que est\u00e1n fuertemente acopladas con los \u00e1tomos vecinos.\u00a0La regularidad de la disposici\u00f3n reticular tiene un efecto importante en\u00a0<\/span><strong><span>k\u00a0<\/span><sub><span>ph<\/span><\/sub><\/strong><span>\u00a0, con materiales cristalinos (bien ordenados) como el\u00a0<\/span><strong><span>cuarzo.<\/span><\/strong><span>que tiene una conductividad t\u00e9rmica m\u00e1s alta que los materiales amorfos como el vidrio.\u00a0A temperaturas suficientemente altas k\u00a0<\/span><sub><span>ph<\/span><\/sub><span>\u00a0\u221d 1 \/ T.<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-conductivity-solids-and-other-table.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-full wp-image-20062 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-conductivity-solids-and-other-table.png\" alt=\"conductividad t\u00e9rmica - s\u00f3lidos\" width=\"247\" height=\"317\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-conductivity-solids-and-other-table.png\" \/><\/a><span>Los\u00a0<\/span><strong><span>cuantos<\/span><\/strong><span>\u00a0del campo vibratorio de cristal se denominan &#8221;\u00a0<\/span><strong><span>fonones<\/span><\/strong><span>\u00a0&#8221;\u00a0. Un fon\u00f3n es una excitaci\u00f3n colectiva en una disposici\u00f3n peri\u00f3dica y el\u00e1stica de \u00e1tomos o mol\u00e9culas en materia condensada, como s\u00f3lidos y algunos l\u00edquidos.\u00a0Los fonones juegan un papel importante en muchas de las propiedades f\u00edsicas de la materia condensada, como la conductividad t\u00e9rmica y la conductividad el\u00e9ctrica.\u00a0De hecho, para s\u00f3lidos cristalinos no met\u00e1licos como el diamante, k\u00a0<\/span><sub><span>ph<\/span><\/sub><span>\u00a0puede ser bastante grande, excediendo los valores de k asociados con buenos conductores, como el aluminio.\u00a0En particular, el diamante tiene la mayor dureza y conductividad t\u00e9rmica (k = 1000 W \/ mK) de cualquier material a granel.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Conductividad t\u00e9rmica del di\u00f3xido de uranio<\/span><\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Thermal-conduction-thermal-conductivity-uranium-dioxide.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-20048 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Thermal-conduction-thermal-conductivity-uranium-dioxide-300x288.png\" alt=\"Conducci\u00f3n t\u00e9rmica - conductividad t\u00e9rmica - di\u00f3xido de uranio\" width=\"300\" height=\"288\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Thermal-conduction-thermal-conductivity-uranium-dioxide-300x288.png\" \/><\/a><span>La mayor\u00eda de los\u00a0<\/span><a title=\"PWR - Reactor de agua a presi\u00f3n\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/pwr-pressurized-water-reactor\/\"><span>PWR<\/span><\/a><span>\u00a0utilizan el\u00a0<\/span><a title=\"Uranio\" href=\"https:\/\/www.periodic-table.org\/uranium-periodic-table\/\"><strong><span>combustible de uranio<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0, que est\u00e1 en forma de\u00a0<\/span><strong><span>di\u00f3xido<\/span><\/strong><span>\u00a0de\u00a0<strong>uranio<\/strong>\u00a0.\u00a0El di\u00f3xido de uranio es un s\u00f3lido semiconductor negro con\u00a0<\/span><strong><span>muy baja conductividad t\u00e9rmica<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Por otro lado, el di\u00f3xido de uranio tiene\u00a0<\/span><strong><span>un punto de fusi\u00f3n muy alto<\/span><\/strong><span>\u00a0y tiene un\u00a0<\/span><strong><span>comportamiento bien conocido<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0El UO2 se presiona en\u00a0<\/span><strong><span>gr\u00e1nulos<\/span><\/strong><span>\u00a0, estos gr\u00e1nulos se sinterizan en el s\u00f3lido.<\/span><\/p>\n<p><span>Estos\u00a0<\/span><strong><span>gr\u00e1nulos<\/span><\/strong><span>\u00a0se cargan y encapsulan dentro de una barra de combustible (o pasador de combustible), que est\u00e1 hecha de aleaciones de circonio debido a su\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/neutron-cross-section\/\"><span>secci\u00f3n transversal de<\/span><\/a><span>\u00a0muy baja absorci\u00f3n\u00a0(a diferencia del acero inoxidable).\u00a0La superficie del tubo, que cubre los gr\u00e1nulos, se llama\u00a0<\/span><strong><span>revestimiento de combustible<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Las barras de combustible son el elemento base de un conjunto de combustible.<\/span><\/p>\n<p><span>La\u00a0<\/span><strong><span>conductividad t\u00e9rmica<\/span><\/strong><span>\u00a0del\u00a0<\/span><strong><span>di\u00f3xido<\/span><\/strong><span>\u00a0de\u00a0<strong>uranio<\/strong>\u00a0es muy baja en comparaci\u00f3n con el uranio met\u00e1lico, nitruro de uranio, carburo de uranio y material de revestimiento de circonio.\u00a0La conductividad t\u00e9rmica es uno de los par\u00e1metros que determinan la\u00a0<\/span><strong><span>temperatura de la l\u00ednea central<\/span><\/strong><span>\u00a0del\u00a0<strong>combustible<\/strong>\u00a0.\u00a0Esta baja conductividad t\u00e9rmica puede provocar un sobrecalentamiento localizado en la l\u00ednea central del combustible y, por lo tanto, se debe evitar este sobrecalentamiento.\u00a0El sobrecalentamiento del combustible se evita manteniendo la\u00a0<\/span><strong><span>tasa de calor lineal m\u00e1xima<\/span><\/strong><span>\u00a0(LHR) en\u00a0estado estable\u00a0o el\u00a0<\/span><a title=\"Factor de canal caliente de flujo de calor - FQ (z)\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/reactor-operation\/normal-operation-reactor-control\/heat-flux-hot-channel-factor-fqz\/\"><span>factor de canal caliente del flujo de calor &#8211; F\u00a0<\/span><sub><span>Q<\/span><\/sub><span>\u00a0(z)<\/span><\/a><span>debajo del nivel en el cual ocurre la fusi\u00f3n de la l\u00ednea central del combustible.\u00a0La expansi\u00f3n de la pastilla de combustible al derretirse en la l\u00ednea central puede hacer que la pastilla tensione el revestimiento hasta el punto de falla.<\/span><\/p>\n<p><strong><span>La conductividad t\u00e9rmica<\/span><\/strong><span>\u00a0del UO\u00a0<\/span><sub><span>2<\/span><\/sub><span>\u00a0s\u00f3lido\u00a0con una densidad del 95% se estima mediante la siguiente correlaci\u00f3n [Klimenko;\u00a0Zorin]:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-conductivity-of-uranium-equation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20053 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-conductivity-of-uranium-equation.png\" alt=\"conductividad t\u00e9rmica del uranio - ecuaci\u00f3n\" width=\"504\" height=\"60\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/thermal-conductivity-of-uranium-equation.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>donde \u03c4 = T \/ 1000.\u00a0La incertidumbre de esta correlaci\u00f3n es + 10% en el rango de 298.15 a 2000 K y + 20% en el rango de 2000 a 3120 K.<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Thermal-Conductivity-Uranium-Dioxide-chart.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20050 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Thermal-Conductivity-Uranium-Dioxide-chart.png\" alt=\"Conductividad t\u00e9rmica - Di\u00f3xido de uranio - gr\u00e1fico\" width=\"635\" height=\"428\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Thermal-Conductivity-Uranium-Dioxide-chart.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>Referencia especial: Centrales t\u00e9rmicas y nucleares \/ Manual ed.\u00a0por AV Klimenko y VM Zorin.\u00a0MEI Press, 2003.<\/span><\/p>\n<p><span>Referencia especial: Propiedades termof\u00edsicas de los materiales para la ingenier\u00eda nuclear: un tutorial y recopilaci\u00f3n de datos.\u00a0IAEA-THPH, IAEA, Viena, 2008. ISBN 978\u201392\u20130\u2013106508\u20137.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Conductividad t\u00e9rmica de circonio<\/span><\/h2>\n<p><strong><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Thermal-conduction-thermal-conductivity-zirconium.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-full wp-image-20049 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Thermal-conduction-thermal-conductivity-zirconium.png\" alt=\"Conducci\u00f3n t\u00e9rmica - conductividad t\u00e9rmica - circonio\" width=\"626\" height=\"606\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Thermal-conduction-thermal-conductivity-zirconium.png\" \/><\/a><span>El circonio<\/span><\/strong><span>\u00a0es un metal de transici\u00f3n brillante, de color blanco gris\u00e1ceo y fuerte que se asemeja al hafnio y, en menor medida, al titanio.\u00a0<\/span><strong><span>El circonio<\/span><\/strong><span>\u00a0se usa principalmente como refractario y opacificador, aunque se usan peque\u00f1as cantidades como agente de aleaci\u00f3n por su fuerte resistencia a la corrosi\u00f3n.\u00a0La aleaci\u00f3n de circonio (por ejemplo, Zr + 1% Nb) se usa ampliamente como revestimiento para combustibles de reactores nucleares.\u00a0Las propiedades deseadas de estas aleaciones son una secci\u00f3n transversal de baja captura de neutrones y resistencia a la corrosi\u00f3n en condiciones normales de servicio.\u00a0Las aleaciones de circonio tienen una conductividad t\u00e9rmica m\u00e1s baja (aproximadamente 18 W \/ mK) que el metal de circonio puro (aproximadamente 22 W \/ mK).<\/span><\/p>\n<p><span>Referencia especial: Propiedades termof\u00edsicas de los materiales para la ingenier\u00eda nuclear: un tutorial y recopilaci\u00f3n de datos.\u00a0IAEA-THPH, IAEA, Viena, 2008. ISBN 978\u201392\u20130\u2013106508\u20137.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Este art\u00edculo se basa en la traducci\u00f3n autom\u00e1tica del art\u00edculo original en ingl\u00e9s. Para m\u00e1s informaci\u00f3n vea el art\u00edculo en ingl\u00e9s. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducci\u00f3n, env\u00edela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducci\u00f3n en l\u00ednea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducci\u00f3n lo antes posible. Gracias.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>La conductividad t\u00e9rmica de s\u00f3lidos y metales puede deberse generalmente a dos efectos: la migraci\u00f3n de electrones libres y ondas vibratorias reticulares (fonones).\u00a0Ingenieria termal Conductividad t\u00e9rmica de s\u00f3lidos El transporte de energ\u00eda t\u00e9rmica en s\u00f3lidos puede deberse generalmente a dos efectos: la migraci\u00f3n de electrones libres ondas vibratorias reticulares (fonones) Cuando los electrones y los &#8230; <a title=\"\u00bfQu\u00e9 es la conductividad t\u00e9rmica de s\u00f3lidos y metales? Definici\u00f3n\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-conductividad-termica-de-solidos-y-metales-definicion\/\" aria-label=\"M\u00e1s en \u00bfQu\u00e9 es la conductividad t\u00e9rmica de s\u00f3lidos y metales? 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