O que é tensão térmica?

A tensão térmica se desenvolve quando um material é aquecido ou resfriado, mas não pode se expandir ou contrair livremente. Para um membro totalmente restringido: σ = E × α × ΔT, onde E é o módulo de elasticidade, α é o coeficiente de dilatação térmica (CTE) e ΔT é a variação de temperatura.

O que é o coeficiente de dilatação térmica (CTE)?

O CTE (α) mede quanto um material se expande por grau de variação de temperatura. Aço: ~12×10⁻⁶/°C, Alumínio: ~23×10⁻⁶/°C, Cobre: ~17×10⁻⁶/°C, Aço inoxidável: ~17×10⁻⁶/°C.

Quando ocorre a tensão térmica?

A tensão térmica ocorre quando a dilatação é restringida: tubulações fixas em ambas as extremidades, trilhos soldados continuamente, materiais diferentes unidos, seções espessas com gradientes de temperatura ou qualquer estrutura impedida de se mover livremente.

Como a tensão térmica pode ser reduzida?

Use juntas de expansão ou laços em tubulações, permita apoios deslizantes, escolha materiais com CTE mais baixo, reduza ΔT com isolamento ou use conexões flexíveis. Em sistemas bimetálicos, ajuste os valores de CTE o mais próximo possível.

A tensão térmica é sempre compressiva ao aquecer?

Sim, para um membro totalmente restringido aquecido uniformemente. O material tenta se expandir, mas não pode, então se desenvolve uma tensão compressiva interna. O resfriamento causa tensão de tração. O sinal depende se a expansão ou a contração é restringida.

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Calculadora de Tensão Térmica

Calcule a tensão térmica σ = E × α × ΔT para um elemento totalmente restringido submetido a variação de temperatura.

σ = E·α·ΔTElemento Restrito#169

Predefinição de Material

Módulo de Elasticidade E (GPa)

CTE α (×10⁻⁶ /°C)

Variação de Temperatura ΔT (°C)

Predefinições rápidas

Resultados

Tensão Térmica σ

—

Deformação Térmica ε

—

Tipo de Tensão

—

Tensão Térmica em Elementos Restritos

Valores Comuns de CTE

Material	E (GPa)	α (×10⁻⁶/°C)
Aço Carbono	200	12
Aço Inoxidável 304	193	17.3
Alumínio 6061	69	23.6
Cobre	117	16.6
Titânio	114	8.6
Latão	100	19

A tensão térmica desenvolve-se quando um material é aquecido ou arrefecido mas não se pode dilatar/contrair livremente. Para restrição total: σ = E × α × ΔT.

O CDT (α) é a variação fracionária de comprimento por grau. Aço: ~12×10⁻⁶/°C, Alumínio: ~23,6×10⁻⁶/°C, Cobre: ~16,6×10⁻⁶/°C.

Tubagens fixas em ambas as extremidades, carris soldados, materiais dissimilares ligados entre si, secções espessas com gradientes térmicos ou qualquer estrutura restringida.

Juntas de dilatação, apoios deslizantes, materiais com menor CDT, isolamento térmico para reduzir ΔT, ligações flexíveis ou compatibilização do CDT em sistemas bimetálicos.

Sim, para um elemento totalmente restringido. Aquecimento → o material tende a dilatar-se → a restrição impede-o → tensão de compressão. O arrefecimento causa tensão de tração.

Os procedimentos descritos nesta página foram desenvolvidos e testados em campo pela equipe da Vibromera utilizando o Balanset-1A, um balanceador portátil de dois canais e analisador de vibração para balanceamento de rotores no local.