{"id":112288,"date":"2021-08-13T03:30:47","date_gmt":"2021-08-13T02:30:47","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/cuales-son-las-propiedades-termicas-de-las-aleaciones-de-circonio-definicion\/"},"modified":"2021-09-25T11:33:34","modified_gmt":"2021-09-25T10:33:34","slug":"cuales-son-las-propiedades-termicas-de-las-aleaciones-de-circonio-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/es\/cuales-son-las-propiedades-termicas-de-las-aleaciones-de-circonio-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfCu\u00e1les son las propiedades t\u00e9rmicas de las aleaciones de circonio? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\"><div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\"> El punto de fusi\u00f3n de la aleaci\u00f3n de circonio &#8211; Zircaloy &#8211; 4 es de alrededor de 1850\u00b0C. Las 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). Propiedades t\u00e9rmicas de las aleaciones de circonio <\/div><\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div>\n<div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\">\n<figure id=\"attachment_27131\" aria-describedby=\"caption-attachment-27131\" style=\"width: 131px\" class=\"wp-caption alignright\"><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/Nuclear-Fuel-Assembly-min.png\"><img decoding=\"async\" loading=\"lazy\" class=\"wp-image-27131 size-large\" src=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/Nuclear-Fuel-Assembly-min-141x1024.png\" alt=\"Ensamblaje de combustible nuclear\" width=\"141\" height=\"1024\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-27131\" class=\"wp-caption-text\">Conjunto de combustible t\u00edpico<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>El circonio y sus aleaciones<\/strong>\u00a0se utilizan ampliamente como\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power-plant\/nuclear-fuel\/fuel-assembly\/fuel-cladding-cladding-tube\/\"><strong>revestimiento para combustibles de reactores nucleares<\/strong><\/a>.\u00a0El circonio aleado con niobio o esta\u00f1o tiene\u00a0<strong>excelentes propiedades anticorrosivas<\/strong>. La alta resistencia a la corrosi\u00f3n de las aleaciones de circonio resulta de la formaci\u00f3n natural de un \u00f3xido estable denso en la superficie del metal. Esta pel\u00edcula es autocurativa, contin\u00faa creciendo lentamente a temperaturas de hasta aproximadamente 550\u00b0C (1020\u00b0F) y permanece firmemente adherida. La propiedad deseada de estas aleaciones es tambi\u00e9n una <a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/nuclear-engineering-fundamentals\/neutron-nuclear-reactions\/neutron-capture-radiative-capture\/neutron-capture-cross-section\/\"><strong>secci\u00f3n transversal de captura de neutrones baja<\/strong><\/a>.\u00a0Las desventajas del circonio son las propiedades de baja resistencia y la baja resistencia al calor, que pueden eliminarse, por ejemplo, mediante una aleaci\u00f3n con niobio.<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Circonio &#8211; Aleaciones de niobio<\/strong>.\u00a0Las aleaciones de circonio con niobio se utilizan como revestimientos de elementos combustibles de reactores VVER y RBMK.\u00a0Estas aleaciones son el material base del canal de montaje del reactor RBMK.\u00a0La aleaci\u00f3n Zr + 1% Nb de tipo N-1 E-110 se utiliza para revestimientos de elementos combustibles, la aleaci\u00f3n Zr + 2,5% Nb de tipo E-125 se aplica para tubos de canales de montaje.<\/li>\n<li><strong>Circonio &#8211; Aleaciones de esta\u00f1o<\/strong>.\u00a0Las aleaciones de circonio, en las que el esta\u00f1o es el elemento de aleaci\u00f3n b\u00e1sico, mejora sus propiedades mec\u00e1nicas, tienen una amplia distribuci\u00f3n en los EE. UU.\u00a0Un subgrupo com\u00fan tiene la marca comercial\u00a0<strong>Zircaloy.\u00a0<\/strong>En el caso de las aleaciones de circonio-esta\u00f1o, se produce la disminuci\u00f3n de la resistencia a la corrosi\u00f3n en el agua y el vapor, lo que resulta en la necesidad de una aleaci\u00f3n adicional.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Una composici\u00f3n t\u00edpica de las aleaciones de circonio de grado nuclear es m\u00e1s del 95 por ciento en peso de circonio y menos del 2% de esta\u00f1o, niobio, hierro, cromo, n\u00edquel y otros metales, que se agregan para mejorar las propiedades mec\u00e1nicas y la resistencia a la corrosi\u00f3n. La aleaci\u00f3n m\u00e1s utilizada, hasta la fecha, en PWR, ha sido Zircaloy 4, sin embargo, actualmente est\u00e1 siendo reemplazada por nuevas aleaciones a base de circonio-niobio, que exhiben una mejor resistencia a la corrosi\u00f3n. La temperatura m\u00e1xima a la que se pueden utilizar las aleaciones de circonio en los reactores refrigerados por agua depende de su resistencia a la corrosi\u00f3n. Las aleaciones de circonio m\u00e1s comunes, Zircaloy-2 y Zircaloy-4, contienen los fuertes estabilizadores \u03b1 esta\u00f1o y ox\u00edgeno, adem\u00e1s de los estabilizadores \u03b2 hierro, cromo y n\u00edquel. Aleaciones de tipo Zircalloy, en las que el esta\u00f1o es el elemento de aleaci\u00f3n b\u00e1sico que proporciona una mejora de sus propiedades mec\u00e1nicas, tener una amplia distribuci\u00f3n en el mundo. Sin embargo, en este caso, se produce la disminuci\u00f3n de la resistencia a la corrosi\u00f3n en el agua y el vapor que dio lugar a la necesidad de una aleaci\u00f3n adicional. La mejora provocada por el aditivo niobio probablemente implica un mecanismo diferente. La alta resistencia a la corrosi\u00f3n de los metales aleados con niobio en agua y vapor a temperaturas de 400 a 550\u00b0C se debe a su capacidad de pasivaci\u00f3n con formaci\u00f3n de pel\u00edculas protectoras.<\/p>\n<h2>Oxidaci\u00f3n de aleaciones de circonio<\/h2>\n<p>La\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power-plant\/nuclear-fuel\/fuel-assembly\/fuel-cladding-cladding-tube\/oxidation-of-zirconium-alloys\/\">oxidaci\u00f3n de las aleaciones de circonio<\/a>\u00a0es uno de los procesos m\u00e1s estudiados en toda la industria nuclear.\u00a0La reacci\u00f3n oxidativa del circonio con agua libera gas hidr\u00f3geno, que se difunde parcialmente en la aleaci\u00f3n y forma hidruros de circonio.\u00a0Los hidruros son menos densos y mec\u00e1nicamente m\u00e1s d\u00e9biles que la aleaci\u00f3n;\u00a0su formaci\u00f3n da como resultado la formaci\u00f3n de ampollas y el agrietamiento del revestimiento, un fen\u00f3meno conocido como fragilizaci\u00f3n por hidr\u00f3geno.\u00a0Si bien muchos de estos informes est\u00e1n escritos para abordar la reacci\u00f3n del combustible y el\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-nuclear-engineering\/properties-steam-what-is-steam\/\">vapor<\/a>\u00a0con las\u00a0<strong>aleaciones de circonio<\/strong> en el caso de un accidente nuclear, todav\u00eda hay un n\u00famero sustancial de informes que tratan de la oxidaci\u00f3n de las aleaciones de circonio a temperaturas moderadas de aproximadamente 800 K e inferiores.<\/p>\n<p><strong>Zr + 2H<sub>2<\/sub>O \u2192 ZrO<sub>2<\/sub> + 2H<sub>2<\/sub><\/strong><\/p>\n<p><strong>A altas temperaturas<\/strong>, la reacci\u00f3n exot\u00e9rmica de las aleaciones a base de Zr con el vapor es mucho m\u00e1s intensa y peligrosa para la seguridad de las centrales nucleares durante accidentes como un accidente por p\u00e9rdida de refrigerante (LOCA).\u00a0El principal problema de la oxidaci\u00f3n a alta temperatura es que el revestimiento de circonio reacciona r\u00e1pidamente con el vapor de agua a alta temperatura.\u00a0La cin\u00e9tica de oxidaci\u00f3n de las aleaciones de circonio relevantes parece ser\u00a0<strong>parab\u00f3lica<\/strong>\u00a0en el rango de temperatura de\u00a0<strong>1000-1500\u00b0C<\/strong>\u00a0para muchas aleaciones basadas en Zr.<\/p>\n<h2>Propiedades t\u00e9rmicas de la aleaci\u00f3n de circonio &#8211; Zircaloy &#8211; 4<\/h2>\n<p><strong>Las propiedades t\u00e9rmicas<\/strong>\u00a0\u00a0de los materiales se refieren a la respuesta de los materiales a los cambios de\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/<a href=\"https:\/\/modern-physics.org\/thermodynamics\/\">thermodynamics<\/a>\/thermodynamic-properties\/what-is-temperature-physics\/\u00bb>temperatura\u00a0y a la aplicaci\u00f3n de\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/introduction-to-heat-transfer\/heat-in-physics-definition-of-heat\/\">calor<\/a>.\u00a0A medida que un s\u00f3lido absorbe\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/<a href=\"https:\/\/modern-physics.org\/thermodynamics\/\">thermodynamics<\/a>\/what-is-energy-physics\/\u00bb>energ\u00eda\u00a0en forma de calor, su temperatura aumenta y sus dimensiones aumentan.\u00a0Pero los\u00a0<strong>diferentes materiales reaccionan<\/strong>\u00a0a la aplicaci\u00f3n de calor de manera\u00a0<strong>diferente<\/strong>.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-science\/material-properties\/thermal-properties-of-materials\/specific-heat-capacity-of-materials\/\">La capacidad calor\u00edfica<\/a>,\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-science\/material-properties\/thermal-properties-of-materials\/coefficient-of-thermal-expansion-of-materials\/\">la expansi\u00f3n t\u00e9rmica<\/a>\u00a0y\u00a0<a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/what-is-thermal-conductivity-definition\/\">la conductividad t\u00e9rmica<\/a>\u00a0son propiedades que a menudo son cr\u00edticas en el uso pr\u00e1ctico de s\u00f3lidos.<\/p>\n<h3>Punto de fusi\u00f3n de la aleaci\u00f3n de circonio &#8211; Zircaloy &#8211; 4<\/h3>\n<p>El punto de fusi\u00f3n de la\u00a0<strong>aleaci\u00f3n<\/strong>\u00a0de\u00a0<strong>circonio &#8211; Zircaloy &#8211; 4<\/strong> es de alrededor de 1850\u00b0C.<\/p>\n<p>En general, la\u00a0\u00a0<strong>fusi\u00f3n<\/strong>\u00a0\u00a0es un\u00a0\u00a0<strong>cambio<\/strong>\u00a0\u00a0de\u00a0<strong>fase<\/strong>\u00a0de una sustancia de la fase s\u00f3lida a la l\u00edquida.\u00a0El\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/material-properties.org\/melting-point-of-chemical-elements\/\"><strong>punto<\/strong><\/a>\u00a0\u00a0de\u00a0<a href=\"https:\/\/material-properties.org\/melting-point-of-chemical-elements\/\"><strong>fusi\u00f3n<\/strong><\/a>\u00a0de una sustancia es la temperatura a la que se produce este cambio de fase.\u00a0El\u00a0\u00a0<strong>punto de fusi\u00f3n\u00a0<\/strong>\u00a0tambi\u00e9n define una condici\u00f3n en la que el s\u00f3lido y el l\u00edquido pueden existir en equilibrio.<\/p>\n<h3>Conductividad t\u00e9rmica de la aleaci\u00f3n de circonio &#8211; Zircaloy &#8211; 4<\/h3>\n<p>Las 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).<\/p>\n<p>Las caracter\u00edsticas de transferencia de calor de un material s\u00f3lido se miden mediante una propiedad llamada\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/what-is-thermal-conductivity-definition\/\"><strong>conductividad t\u00e9rmica<\/strong><\/a>, k (o \u03bb), medida en\u00a0\u00a0<strong>W\/mK<\/strong>.\u00a0Es una medida de la capacidad de una sustancia para transferir calor a trav\u00e9s de un material por\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/what-is-thermal-conduction-heat-conduction-definition\/\">conducci\u00f3n<\/a>.\u00a0Tenga en cuenta que\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/what-is-fouriers-law-of-thermal-conduction-definition\/\"><strong>la ley de Fourier se<\/strong><\/a>\u00a0\u00a0aplica a toda la materia, independientemente de su estado (s\u00f3lido, l\u00edquido o gas), por lo tanto, tambi\u00e9n se define para l\u00edquidos y gases.<\/p>\n<p>La\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/what-is-thermal-conductivity-definition\/\"><strong>conductividad t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0\u00a0de la mayor\u00eda de los l\u00edquidos y s\u00f3lidos var\u00eda con la temperatura.\u00a0Para los vapores, tambi\u00e9n depende de la presi\u00f3n.\u00a0En general:<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/wp-content\/uploads\/2017\/10\/thermal-conductivity-definition.png\"><img decoding=\"async\" loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20041\" src=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/wp-content\/uploads\/2017\/10\/thermal-conductivity-definition.png\" alt=\"conductividad t\u00e9rmica - definici\u00f3n\" width=\"225\" height=\"75\" \/><\/a><\/p>\n<p>La mayor\u00eda de los materiales son casi homog\u00e9neos, por lo que normalmente podemos escribir\u00a0\u00a0<strong>k = k (T)<\/strong>.\u00a0Se asocian definiciones similares con conductividades t\u00e9rmicas en las direcciones y y z (ky, kz), pero para un material is\u00f3tropo, la conductividad t\u00e9rmica es independiente de la direcci\u00f3n de transferencia, kx = ky = kz = k.<\/p>\n<\/div><\/div>\n<div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-accordion su-u-trim\"> <div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus\" data-scroll-offset=\"0\" data-anchor-in-url=\"no\"><div class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\"><span class=\"su-spoiler-icon\"><\/span>References:<\/div><div class=\"su-spoiler-content su-u-clearfix su-u-trim\"> Ciencia de los materiales:\n<p>Departamento de Energ\u00eda de EE. UU., Ciencia de Materiales.\u00a0DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.<br \/>\nDepartamento de Energ\u00eda de EE\u00a0.\u00a0UU., Ciencia de Materiales.\u00a0Manual de fundamentos del DOE, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.<br \/>\nWilliam D. Callister, David G. Rethwisch.\u00a0Ciencia e Ingenier\u00eda de Materiales: Introducci\u00f3n 9\u00aa Edici\u00f3n, Wiley;\u00a09a edici\u00f3n (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.<br \/>\nEberhart, Mark (2003).\u00a0Por qu\u00e9 se rompen las cosas: entender el mundo a trav\u00e9s de la forma en que se desmorona.\u00a0Armon\u00eda.\u00a0ISBN 978-1-4000-4760-4.<br \/>\nGaskell, David R. (1995).\u00a0Introducci\u00f3n a la Termodin\u00e1mica de Materiales (4\u00aa ed.).\u00a0Taylor y Francis Publishing.\u00a0ISBN 978-1-56032-992-3.<br \/>\nGonz\u00e1lez-Vi\u00f1as, W. y Mancini, HL (2004).\u00a0Introducci\u00f3n a la ciencia de los materiales.\u00a0Prensa de la Universidad de Princeton.\u00a0ISBN 978-0-691-07097-1.<br \/>\nAshby, Michael;\u00a0Hugh Shercliff;\u00a0David Cebon (2007).\u00a0Materiales: ingenier\u00eda, ciencia, procesamiento y dise\u00f1o (1\u00aa ed.).\u00a0Butterworth-Heinemann.\u00a0ISBN 978-0-7506-8391-3.<br \/>\nJR Lamarsh, AJ Baratta, Introducci\u00f3n a la ingenier\u00eda nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.<br \/>\n<\/p><\/div><\/div> <\/div> <div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div> <\/div><\/div> <div class=\"su-divider su-divider-style-default\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div> <div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-33 lgc-tablet-grid-33 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\"> <\/div><\/div> <div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-33 lgc-tablet-grid-33 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\">\n<p>Ver arriba:<br \/>\nAleaciones de circonio <a href=\"https:\/\/material-properties.org\" class=\"su-button su-button-style-default\" style=\"color:#FFFFFF;background-color:#2D89EF;border-color:#246ec0;border-radius:5px;-moz-border-radius:5px;-webkit-border-radius:5px\" target=\"_self\"><span style=\"color:#FFFFFF;padding:0px 16px;font-size:13px;line-height:26px;border-color:#6cadf4;border-radius:5px;-moz-border-radius:5px;-webkit-border-radius:5px;text-shadow:none;-moz-text-shadow:none;-webkit-text-shadow:none\">  <\/span><\/a> <\/p><\/div><\/div> <div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-33 lgc-tablet-grid-33 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\"> <\/div><\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div>\n<p>Esperamos que este art\u00edculo,\u00a0<strong>Propiedades t\u00e9rmicas de las aleaciones de circonio<\/strong>\u00a0, le ayude.\u00a0Si es as\u00ed,\u00a0<strong>danos un me gusta<\/strong>\u00a0en la barra lateral.\u00a0El objetivo principal de este sitio web es ayudar al p\u00fablico a conocer informaci\u00f3n importante e interesante sobre los materiales y sus propiedades.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Esperamos que este art\u00edculo,\u00a0Propiedades t\u00e9rmicas de las aleaciones de circonio\u00a0, le ayude.\u00a0Si es as\u00ed,\u00a0danos un me gusta\u00a0en la barra lateral.\u00a0El objetivo principal de este sitio web es ayudar al p\u00fablico a conocer informaci\u00f3n importante e interesante sobre los materiales y sus propiedades.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[53],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v21.2 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>\u00bfCu\u00e1les son las propiedades t\u00e9rmicas de las aleaciones de circonio? 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