La regla de Chvorinov es una relación matemática formulada por el ingeniero checoslovaco Nicolas Chvorinov en 1940[1] que, en procesos de fundición metalúrgica, relaciona el tiempo de solidificación de una pieza con su volumen y superficie. Cuantifica la experiencia empírica de que a iguales condiciones externas, la pieza con mayor superficie y menor volumen se enfriará más rápidamente que otra con menos superficie y mayor volumen. La relación puede escribirse como:[2]
donde:
- t es el tiempo de solidificación,
- V es el volumen de la pieza,
- A es la superficie de la pieza en contacto con el molde,
- n es una constante (según Askeland,normalmente 2; sin embargo Degarmo la establece entre 1,5 y 2[2][3]), y
- B es la constante del molde. Esta última constante depende de las propiedades del metal (densidad, capacidad calorífica, calor de fusión) y del molde, como temperatura inicial, densidad, conductividad térmica, capacidad calorífica y grosor de pared. Las unidades de B son tiempo por unidad de área, por ejemplo .[4]
B, puede ser calculada según la siguiente relación:
donde:
- Tm = temperatura de fusión o solidificación del líquido (en Kelvin)
- To = temperatura inicial del molde (en Kelvin)
- ΔTs = Tvertido − Tm = sobrecalentamiento (en Kelvin)
- L = calor latente de fusión (en [J.kg-1])
- k = conductividad térmica del molde (en [W.m-1.K-1)])
- ρ = densidad del molde (en [kg.m-3])
- c = calor específico del molde (en [J.kg-1.K-1])
- ρm = densidad del metal (en [kg.m-3])
- cm = calor específico del metal (en [J.kg-1.K-1])
Es muy útil para el diseño de mazarotas. Determinar si una mazarota solidificará antes que la pieza, ya que si esta solidifica antes deja de cumplir su función.[3]
Véase también
Referencias
Bibliografía
- Askeland, Ronald R., and Phule, Pradeep P. Essentials of Materials Science and Engineering. Thomson, Ontario, Canadá: 2004.
- Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing (9th edición), Wiley, ISBN 0-471-65653-4..