Principales metales conductores de calor y sus aplicaciones – Guía práctica

La conductividad térmica describe qué tan rápido un material transfiere calor de áreas calientes a frías. Metales de alta conductividad son indispensables en utensilios de cocina, intercambiadores de calor y enfriamiento electrónico, mientras aleaciones de menor conductividad sirven como escudos térmicos en sistemas de alta temperatura como motores de aeronaves.

A continuación, una lista ordenada de metales y aleaciones comunes por conductividad térmica promedio a temperatura ambiente (Watts / metro-K). Los valores provienen de Engineering Toolbox.

1. Acero inoxidable – 16
2. Plomo – 35
3. Acero al carbono – 51
4. Hierro forjado – 59
5. Hierro – 73
6. Bronce de aluminio – 76
7. Latón de cobre – 111
8. Aluminio – 237
9. Cobre – 401
10. Plata – 429

Acero inoxidable

El acero inoxidable se ubica entre los más bajos en conductividad térmica para aleaciones metálicas, haciéndolo más lento para calentar y enfriar. Esta propiedad es ventajosa en utensilios de cocina donde se desea un aumento gradual de temperatura, y en turbinas de plantas de energía donde la resistencia al calor es crítica. En arquitectura, el revestimiento de acero inoxidable puede ayudar a los edificios a retener temperaturas más frescas bajo luz solar directa.

Aluminio

El aluminio ofrece conductividad cercana al cobre (237 W/m-K) mientras es más ligero, menos costoso y más fácil de fabricar. Se usa ampliamente en microelectrónica, donde minúsculos disipadores de calor con aletas de aluminio disipan eficientemente calor de LEDs y diodos láser. El enfriamiento puede ocurrir pasivamente o mejorarse con flujo de aire forzado o sistemas termoeléctricos.

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Cobre

Con conductividad térmica de 401 W/m-K, el cobre es uno de los conductores más efectivos después de la plata. Es más fácilmente disponible y rentable, haciéndolo ideal para calentadores solares de agua, calentadores de gas, intercambiadores de calor industriales, refrigeradores, aires acondicionados y bombas de calor. La resistencia a la corrosión y baja bioincrustación del cobre lo hacen duradero en entornos hostiles.

Otros factores afectando la conducción de calor

Al seleccionar un metal para transferencia de calor, considere factores más allá de la conductividad. La temperatura inicial del metal puede alterar su conductividad —el valor del hierro cae de 73 W/m-K a temperatura ambiente a 35 W/m-K a 1832 °F. Variables adicionales incluyen gradiente de temperatura, espesor de material y área superficial. Estos parámetros influyen colectivamente en la tasa de flujo de calor general.

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Datos tomados de Engineering Toolbox.