centro térmico

El centro térmico es un concepto utilizado en mecánica aplicada e ingeniería . Cuando un cuerpo sólido se expone a una variación de temperatura, se produce una expansión que modifica sus dimensiones y, potencialmente, su forma y la posición de sus puntos. En ciertas circunstancias, puede ocurrir que un punto del espacio asociado al cuerpo permanezca inmóvil: este punto se denomina centro térmico (CT). ^{[ 1 ]}

La posición del centro térmico no se ve afectada por la dilatación térmica: esta propiedad convierte al centro térmico en un elemento muy interesante en aquellas aplicaciones donde es importante que las variaciones térmicas no afecten a un proceso determinado. Las máquinas de fotolitografía y los instrumentos ópticos de alta precisión son algunos ejemplos de aplicación de este concepto.

El centro térmico se define bajo la siguiente hipótesis:

• Un cuerpo sólido con propiedades térmicas homogéneas e isotrópicas;
• Restringido isostáticamente ;
• Se aplica una variación térmica ΔT a todo el cuerpo.

La variación térmica producirá una expansión del cuerpo: esto significa que para cada par de puntos P y Q la distancia será:

${\displaystyle d_{2}(P,Q)=K\cdot d_{1}(P,Q)}$

dónde${\displaystyle K=1+\alpha \cdot \Delta T}$,${\displaystyle \alpha }$es el coeficiente de dilatación térmica. Analizando este fenómeno en un sistema de coordenadas absolutas, la transformación del cuerpo sólido es una semejanza geométrica . Es posible que, eligiendo las restricciones convenientemente, un punto perteneciente al espacio asociado al cuerpo permanezca inmóvil durante la variación térmica: este punto se denomina centro térmico. En este caso, la semejanza geométrica se convierte en una homotecia y el centro térmico es el centro de la homotecia misma.

El centro térmico no siempre existe. El TC es función de las restricciones. La figura B muestra un ejemplo donde la geometría de las restricciones no converge en un único punto.

La TC puede existir incluso si el cuerpo tiene propiedades térmicas isotrópicas no homogéneas, pero cuando no se verifica esta condición, no es posible determinar su posición utilizando el método geométrico simple mostrado anteriormente, y la transformación no será una homotecia.

• Expansión térmica

• Soemers, Herman. Principios de diseño para mecanismos de precisión . T-Pointprint. ISBN 9789036531030
• (nl) Koster, MP Constructieprincipes voor het nauwkeurig bewegen en positioneren . ISBN 978-90-5574-610-1.