Capítulo 3 ◆ MATERIALES COMPUESTOS ABLATIVOS Y SISTEMAS DE PROTECCIÓN TÉRMICA
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le permitan su desarrollo con poca dependencia tecnológica externa. Este capítulo describe inicialmente el comportamiento térmico de los materiales en general. A continuación se abordan los sistemas de protección térmica, tipos y clasificación de los materiales ablativos. Posteriormente se describen las principales técnicas de ensayo para su caracterización y la aplicación de este tipo de materiales, especialmente en el campo aeroespacial. Finalmente, los antecedentes en el desarrollo, caracterización y aplicación de este tipo de materiales en el ámbito nacional también se incluyen, destacándose los avances y desarrollos obtenidos en la Escuela Militar de Aviación (Emavi) – Fuerza Aérea Colombiana.
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3.2 COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE LOS MATERIALES
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Las propiedades térmicas de los materiales desempeñan un papel de gran importancia en muchas tecnologías. Desde los materiales refractarios que se utilizan en la producción de metales, hasta los recubrimientos para barreras térmicas (TBC, thermal barrier coatings) o TPS. En general, el calor afecta las propiedades físicas y mecánicas de los materiales. En primera instancia, el desempeño de un material, que en servicio debe ser sometido a elevadas temperaturas, depende directamente de su punto de fusión o, en su defecto, de su límite de degradación térmica. Estas propiedades, entre otras, terminan limitando la temperatura máxima de servicio (Tmax) de los materiales. Para el caso del punto de fusión, esta es considerada una propiedad intensiva que depende de la naturaleza y tipo de material.
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En efecto, la Figura 40 muestra las diferencias en el punto de fusión que presentan distintos tipos de materiales cerámicos, metales y polímeros. En general, los cerámicos presentan mayores puntos de fusión que los polímeros y que la mayoría de los metales. Sin embargo, es el tungsteno el elemento con el punto de fusión más alto, alcanzando valores de hasta 3 414 °C; propiedad que hace que el tungsteno sea el material por excelencia utilizado en muchas aplicaciones de alta temperatura, como, por ejemplo, los filamentos de las bombillas. Un material como el carbón no se funde a la presión ambiental, sino que se sublima a unos 3 726 °C y solo existe una fase líquida por encima de presiones de 10 MPa y se estima en 4 030 ° C-4 430 ° C. Así mismo, compuestos refractarios avanzados, 105
