¿Qué tan rápido puede el combustible de aviación debilitar el acero?

Answer 1

Mientras que el acero se derrite solo a alrededor de 1500 grados C, no puede soportar ninguna carga que ya se encuentre alrededor de los 700 grados C (volviéndose un poco como una masilla, no un líquido, sino plástico). Y antes de esto, poco a poco se debilita. Sin mencionar que alrededor de los 700 grados centígrados, el acero en realidad se quemará lentamente y alimentará el fuego.

Esta es la razón por la que un herrero puede martillar acero al rojo vivo con bastante facilidad en varias formas. Al rojo vivo hay alrededor de 600 grados C y más. Sin esto (el acero pierde su fuerza elástica), el trabajo del herrero sería más como golpear un bloque de goma con un martillo. Sí, puede deformar / martillar acero frío, pero esto requiere golpes mucho más duros y tiene efectos diferentes, generalmente indeseables (el acero generalmente se volverá quebradizo).

Este, el acero que pierde totalmente su resistencia elástica, a una temperatura relativamente baja, es lo que no entendí durante un tiempo. Pero esta es, por ejemplo, una de las razones por las que no maneja un motor de gasolina a más de aproximadamente 200 grados C de temperatura (sí, la lubricación y otros factores también son relevantes).

Los motores a reacción tienen que funcionar (cámara de combustión / turbina de alta presión) a temperaturas cercanas al punto de fusión del acero (alrededor de 1500 ° C). Con temperaturas mucho más bajas, los motores a reacción no tendrían un empuje y una eficiencia razonables. Fue un gran esfuerzo tecnológico (y pocos países conocen todos los detalles diabólicos) para idear y hacer aleaciones que aún tienen fuerza elástica en estas temperaturas. Obviamente, tales aleaciones son muy caras y por lo general no se usan en la construcción de edificios

Los edificios de acero están diseñados con márgenes de seguridad de 200% (generosos), por lo que si alguna parte pierde 2/3 de su resistencia, seguramente fallará. Esto significa que una vez que las temperaturas en algún piso alcancen los 500 grados centígrados (un fuego de leña decente), ese piso colapsaría. Las temperaturas tardan un poco en calentar a los miembros. Entonces, en algunos incendios (extinguidos lo suficientemente rápido), la construcción parece sobrevivir, y al menos las personas y los bomberos tienen un poco de tiempo para evacuar el edificio. Pero ningún edificio de acero sobrevivirá al hornear el tiempo suficiente para que todo el acero supere los 500 grados centígrados. Mucho depende de los detalles, por supuesto.

Escribí “aparentemente sobrevivir” arriba, ya que tuvimos un extraño accidente no hace mucho tiempo aquí en Varsovia, una plataforma de madera montada debajo de un puente importante para limpiar / pintar se incendió. No es un incendio grande o peligroso, muy “al aire libre”, normalmente nadie lo notaría, pero solo las personas que tuvieron que limpiar el desastre carbonizado, pero solo lograron calentar un trozo del puente de ferroconcreto lo suficiente (era un 100 grados desnudo). ¿C arriba?) Que la resistencia del acero disminuyó ligeramente, la carga muerta del puente mismo lo estiró un poco más de lo que permitía el diseño, lo que causó la sobrecarga de otras partes y se tuvo que reemplazar todo el tramo. No pudo ver nada malo, aún podría cruzar, pero la estructura del puente se salió de los márgenes de especificación. Toda la ciudad atada en embotellamientos por un tiempo.

¿Esto parece peligroso? Solo un par de andamios de vigas de madera ardiendo …

Por lo tanto, una gran cantidad de combustible de aviación (destinado a quemar a 1500 ° C o más) desafortunadamente hará cualquier construcción de acero estructural razonable, dado el tiempo suficiente para calentar las cosas. La naturaleza de gran altura de las Torres introdujo vulnerabilidades adicionales en la forma en que toda la construcción reaccionó ante la falla en un momento dado. Si la construcción fuera algo más tensa, podría haber terminado en demolición / reconstrucción controlada de una estructura de fuego debilitada.

Nota: copio el comentario de Greg textualmente aquí, de alguien que realmente recibió capacitación en el tema:

Durante mis clases de ciencia de materiales, en realidad cargamos una viga de acero y una de madera que sostenían la misma carga con bolsas de arena y las quemábamos con un montón de palets de roble rotos.

La viga de acero colapsó bastante rápido. La viga de madera chamuscó pero los gases que emitió impidieron que se quemara mucho.

La viga de madera aguantaba la carga. Nos dimos por vencidos tratando de quemarlo.

Razón similar por la que los tanques quemados no pudieron repararse durante la Segunda Guerra Mundial.

Answer 2

No puedo responder específicamente a las preguntas sobre qué tan rápido y cuánto, pero considere lo siguiente:

• Un avión de 130 toneladas se estrelló contra cada una de las torres a unas 500 millas por hora. No me importa lo ligero que se construye un avión de pasajeros; el ímpetu es el ímpetu, y eso es mucho, suficiente para dañar severamente y debilitar la estructura interna de los edificios. Considere la ecuación para la energía cinética, [math] KE = (1/2) mv ^ 2 [/ math]. Escalas de energía con el cuadrado de la velocidad. 500 millas por hora en un objeto de 130 toneladas produce una gran cantidad de energía que cada edificio debía absorber. El impacto no solo es probable que se doble y ponga deformaciones en los soportes, sino que también arranca sus recubrimientos de aislamiento ignífugo.
• Cada aeronave llevaba un mínimo de 30 toneladas de combustible de avión, todo lo cual se puso a disposición inmediatamente para la combustión.
• Las turbinas de los aviones están hechas de superaleaciones de níquel, no del acero al hierro y al carbono de grado de construcción que se usa en los edificios. Las superaleaciones de níquel se alean con más de una docena de otros metales, muchos de ellos exóticos, con el fin de proporcionar una resistencia a altas temperaturas. Incluso entonces, las turbinas no pueden soportar la temperatura máxima de los gases de combustión del chorro. Normalmente, tres juegos de chorros de refrigeración inyectan aire en los gases de combustión antes de que alcancen la turbina. Esta es una fuente de ineficiencia para un turborreactor, pero es totalmente necesario para proteger las aleaciones de alta temperatura de las aspas de la turbina y evitar que se deformen bajo el intenso calor. El acero de construcción tiene una resistencia a la temperatura mucho más baja.
• Humo negro salió de los edificios durante casi una hora. El humo negro es indicativo de una combustión incompleta, lo que significa que todas las paredes de madera, los muebles y los papeles en las áreas en llamas estaban formando carbón de leña, el mismo material que antes se usaba para fundir y fundir acero en las acerías antes de que se agotaran los árboles. y comenzó a utilizar carbón. A medida que las secciones del edificio se abrían por las ventanas que se abrían y las paredes se quemaban, de repente, el carbón y el combustible del avión tenían todo el oxígeno que necesitaban para alimentar el fuego y quemarse a toda intensidad.
• Cada una de las torres tenía una huella de un acre, y de 25 a 35 pisos de edificios sobre las zonas de choque. Eso significa que cada una de esas áreas estructurales ya debilitadas soportaban el equivalente de un gran rascacielos sobre ellas. La mayoría de los edificios dañados que he visto simplemente no tienen que cargar tanto peso.
• Los edificios se construyen con ciertos factores de seguridad, de modo que se puede utilizar una cantidad mínima de materiales en la construcción al mismo tiempo que se puede soportar la carga estática requerida. Por ejemplo, un factor de seguridad de dos significaría que la estructura se diseñó el doble de fuerte de lo necesario para soportar la carga del edificio. El impacto de los aviones ya habría reducido ese factor de seguridad, tal vez de modo que no fuera mucho mayor que uno. Agregue el agotamiento por calor y tenemos dos pilas de acero doblado y polvo.

Answer 3

Había suficiente energía térmica disponible en el combustible para fundir 322 toneladas de acero. Todo lo que necesitaba era un espacio confinado y un alto volumen de aire que se estaba forzando a través de … alto horno instantáneo.

Y eso es exactamente lo que hizo el edificio … los agujeros abiertos … el efecto venturi, el viento y el fuego de combustible acelerado. Nunca tuvimos la oportunidad de salvar esos edificios. Estaban condenados desde el momento en que golpeó el avión.

El alto flujo de aire incrementó dramáticamente la temperatura de la quemadura. Fácilmente más de 3000 F en el núcleo del edificio. Este es el mismo combustible que puso al Saturno 5 en el espacio con una temperatura de combustión de la boquilla de 5700 F. Todo lo que necesita es combustible y mucho oxígeno.

¿Qué rápido? Todos vimos lo mismo en la televisión … su respuesta está ahí. Podría ser más corto o más largo dependiendo de la temperatura central del incendio. Nadie sabe lo que era eso. Ciertamente fue muy alto y ciertamente lo suficientemente caliente como para dar como resultado una reducción del 90% en la fuerza en ubicaciones críticas bajo carga.

Answer 4

No se puede, simplemente poner.

El combustible de avión o más comúnmente conocido como queroseno se mantiene en tanques de metal mientras se transporta hacia y desde lugares. El queroseno, aunque es altamente inflamable, no es un ácido con capacidades corosivas, por lo que no se calentará lo suficiente como para fundir el acero.

La laguna encontrada.