Calculadora de la Tensión Térmica (Barra Coartada)

Qué hace esta herramienta

Una barra sujeta rígidamente por los dos extremos no puede crecer, y la dilatación que se le impide se convierte en tensión: σ = E × α × ΔT. Para el acero (E de unos 200 GPa, α de unos 12 × 10⁻⁶ por K) son unos 2,4 MPa por cada grado, así que una variación de 100 °C cargaría la barra con unos 240 MPa, del orden del límite elástico del acero de construcción corriente. Por eso los carriles, tuberías y tableros de puente llevan juntas de dilatación o liras. El resultado es un tope: los apoyos reales siempre ceden algo, y una barra larga comprimida pandea mucho antes de aplastarse. El calentamiento da compresión, el enfriamiento da tracción.

Fórmula

σ = E × α × ΔT (bar fully restrained) · F = σ × A · blocked strain = α × ΔT

Variables

Símbolo	Significado	Unidad
`em`	Módulo de Young	GPa
`al`	Coeficiente de dilatación térmica	10⁻⁶/K
`dt`	Variación de temperatura	°C
`ar`	Área	mm²
`sy`	Límite elástico del material (0 para omitir)	MPa
`SG`	Tensión térmica en la barra	MPa
`FC`	Fuerza en los apoyos	kN
`SN`	Deformación que queda impedida	%
`SR`	Tensión como porcentaje del límite elástico	%

Ejemplo resuelto

Módulo de Young200 GPa
Coeficiente de dilatación térmica12 10⁻⁶/K
Variación de temperatura50 °C
Área500 mm²
Límite elástico del material (0 para omitir)250 MPa

Tensión térmica en la barra120,0 MPa
Fuerza en los apoyos60,00 kN
Deformación que queda impedida0,0600 %
Tensión como porcentaje del límite elástico48 %

Limitaciones

La fórmula supone condiciones ideales: sin pérdidas por fricción, sin resistencia del aire y sin pérdidas de rendimiento salvo que las introduzca.
Mezclar unidades es la causa de error más común. Convierta todos los valores a las unidades indicadas junto a cada campo antes de calcular.