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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER P. PARA LA EDUC. UNIVERSITARIA

UNIVERSIDAD POLIT. TERR.DE BARLOVENTO “ARGELIA LAYA”CARRERA: INGENIERIA EN CONSTRUCCIONES CIVILES

TRAYECTO IV / TRIMESTRE 01 / SECCION 02UNIDAD CURRICULAR: ACERO Y MADERA

ACERO(NOCIONES GENERALES)

Prof.: Autores:

Ing. Argenis Uriepero T.S.U. Sabrina García

C.I.Nº V-14.533.541

T.S.U. Modou Dumbuya

C.I.Nº PC.222236

Junio, 2.013

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INDICE

Pág.

INTRODUCCION

EL ACERO Definición

HISTORIA Resumen.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES METÁLICOS

CARACTERÍSTICAS DEL ACERO

CLASIFICACIÓN  DEL ACERO

PRODUCCION Y REFINACION DE ARRABIO

REFINACION DEL ARRABIO

ACERO ESTRUCTURAL Definición.

PROPIEDADES Y CUALIDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL

PRODUCTOS COMERCIALES SEGÚN LA CLASIFICACIÓN DEL ACERO ESTRUCTURAL O DE REFUERZO

TRATAMIENTO TÉRMICO DE LOS ACEROS USOS DEL ACERO ESTRUCTURAL

CONCLUSION

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOSS

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INTRODUCCION

A través de la historia el hombre ha tratado de mejorar las materias primas,

añadiendo materiales tanto orgánicos como inorgánicos, para obtener los

resultados ideales para las diversas construcciones.

Dado el caso de que los materiales más usados en la construcción no se

encuentran en la naturaleza en estado puro, por lo que para su empleo hay

que someterlos a una serie de operaciones metalúrgicas cuyo fin es separar

el metal de las impurezas u otros minerales que lo acompañen. Pero esto no

basta para alcanzar las condiciones óptimas, entonces para que los metales

tengan buenos resultados, se someten a ciertos tratamientos con el fin de

hacer una aleación que reúna una serie de propiedades que los hagan aptos

para adoptar sus formas futuras y ser capaces de soportar los esfuerzos a

los que van a estar sometidos.

En las décadas recientes, los ingenieros y arquitectos han estado pidiendo

continuamente aceros cada vez más resistentes, con propiedades de

resistencia a la corrosión; aceros más soldables y otros requisitos. La

investigación llevada a cabo por la industria del acero durante este periodo

ha conducido a la obtención de varios grupos de nuevos aceros que

satisfacen muchos de los requisitos y existe ahora una amplia variedad

cubierta gracias a las normas y especificaciones actuales.

El acero es, ha sido y será, uno de los materiales de fabricación y

construcción más versátil, más adaptable y más ampliamente usado en el

mundo de las construcciones civiles, ya que combina la resistencia y la

posibilidad de ser trabajado, lo que se presta para fabricaciones mediante

muchos métodos. Además, sus propiedades pueden ser manejadas de

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acuerdo a las necesidades específicas mediante tratamientos con calor,

trabajo mecánico, o mediante aleaciones.

A continuación, se desarrollan todos y cada uno de los puntos pautado para

esta investigación…

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EL ACERO

Definición

El acero es un elemento aleado fundamentalmente formado por carbón y

hierro, es de entender que en las aplicaciones industriales y tecnológicas

actuales suele ser combinado por otros metales los cuales le brindan

propiedades específicas como son el manganeso, cromo, molibdeno, etc.

La proporción del acero es usualmente de máximo el 2 % de carbón, en un

98 % de hierro, aunque la proporción común es de 0.2 al 0.3 % de carbón,

cuando se sobrepasa esta porción se da origen a aleaciones que son muy

duras y difíciles de maquinar por lo cual es usual la elaboración de partes

mediante el colado en moldes, identificándose por este efecto acabados

superficiales en las mismas pobre y hasta rústicos, sin embargo con el

advenimiento de nuevas y mejores tecnologías se ha podido superar esta

deficiencia ya sea mediante la micro fundición, fundición centrífuga, fundición

modular, etc.  Un buen ejemplo que es común en nuestra cotidianidad de

este tipo de aleación de acero corresponde a los accesorios del alcantarillado

vial.

HISTORIA DEL ACERO

Resumen.

No se tiene a ciencia cierta un indicio de cuál fue la fecha exacta de la

elaboración de los primeros aceros, pero se identifican productos elaborados

de acero.

Antes de 3000 A.C.

Se descubre el fuego.

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Aparece la minería, la metalurgia.

Se descubren los siguientes elementos: cobre, carbono, oro, hierro

meteórico, plomo, mercurio, plata, azufre, estaño, zinc.

El oro es extraído de los depósitos aluviales.

El cobre, estaño, plomo y zinc son reducidos de sus menas por

fundición.

Vaciado de metales en moldes y forjado.

3000 - 600 A.C.

El oro se recupera por concentración gravimétrica.

Fundición por el método de la cera perdida (Egipto 2,500 años A.C.)

Se produce hierro forjado (2500 años A.C.).

Se obtiene el acero por forja.

La fecha más exacta en la humanidad descubrió la técnica de fundir

material férrico para producir metal utilizable no es conocida. Los

instrumentos férricos más antiguos conocidos descubiertos por

arqueólogos en Egipto en el año 3000AC y aun antes se usaron

ornamentos férricos; se buscaba el endurecimiento de armas férricas por

medio de variaciones de calor la cual era una técnica avanzada en el año

1000AC y fue dada a conocer por los Griegos.

Las primeras aleaciones férricas fueron producidas por obreros

aproximadamente hasta el siglo 14 DC, y este sería clasificado hoy como

hierro forjado. Estas aleaciones fueron hechas calentando una masa de

material férrico y carbón de leña en un horno que tenía una cubierta

rígida, bajo este tratamiento el material se redujo a la esponja de hierro

metálico en forma de escoria, compuesta por impurezas metálicas y

cenizas del carbón de leña. Esta esponja de hierro se alejada del horno

incandescente, mientras la escoria se

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manejaba con trineos pesados, para así poder soldar y consolidar el

hierro. El hierro producido en estas condiciones contenía 3% de

partículas de escoria, y 0.1% de otras impurezas. De vez en cuando esta

técnica de fabricación del hierro produjo, por accidente, un verdadero

acero en lugar de hierro forjado. Los herreros aprendieron a hacer acero

calentando hierro forjado y carbón de leña en arcilla embala para un

periodo de varios días. Por este proceso el hierro absorbió bastante

carbono para volverse un verdadero acero, el cual técnica mejores

características que el hierro inicialmente.

Después del siglo 14 se mejoraron los hornos de fundimiento,

aumentando el tamaño y el proyecto fue usado para forzar la combustión

gasea a través de la carga en la cual se hacia la mezcla de materiales

crudos. En estos hornos más grandes, el material férrico en la parte

superior del horno se redujo primero a hierro metálico y entonces

adquirió más carbono como resultado de los gases forzados a través de

él por la combustión. El producto de estos hornos era un lingote de

hierro, una aleación que se funde a una temperatura más baja que el

acero o el hierro forjado, luego este se refinaba para hacer acero.

En la fabricación moderna del acero se emplean hornos con combustión

moderada que son una vil copia actualizada de los viejos hornos utilizados

por los antiguos herreros. Sin embargo los primeros aceros producidos con

características similares de calidad  (cantidad suficiente)  al acero actual

fueron obtenidos por Sir Henry Bessemer en 1856, que desarrollo el horno

Bessemer o Comversor, con la ayuda de un proceso por el diseñado

utilizando fósforo y azufre, sin embargo debido a la necesaria presencia de

estos elementos, ha caído en desuso, siendo sustituido por el sistema

inventador por  Sir William Siemens en 1857 el cual descarburiza la aleación

de acero con la ayuda de óxido de hierro.

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Actualmente los procesos han ido mejorando el acero  en especial el usado

mediante la reducción con oxígeno inventado en Austria en 1948 y el colada

contian que es el que permite la formación de perfiles mediante la

dosificación del material fundido en un molde enfriado por agua que genera

un elemento constante en su sección el mismo que es afinado en sus

dimensiones con rodillos.

Desde los años sesenta se ha implementado el uso de hornos eléctricos, con

pequeños molinos, que proporcionan el metal en pequeños trozos, estos

molinos son un componente importante en la producción del acero

americano.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES METÁLICOS

Las propiedades principales que un metal debe cumplir para ser utilizado

indispensablemente en una construcción deben cumplir con las siguientes

propiedades:

1. Fusibilidad: Es la facilidad de poder dar forma a los metales, fundiéndolos

y colocándolos en moldes.

2. Forjabilidad: Es la capacidad para poder soportar las variaciones de

formas, en estado sólido o caliente, por la acción de martillos, laminadores

o prensas.

3. Maleabilidad: Propiedad para permitir modificar su forma a temperatura

ambiente en láminas, mediante la acción de martillado y estirado.

4. Ductilidad: Es la capacidad de poderse alargar en longitudinalmente.

5. Tenacidad: Resistencia a la ruptura al estar sometido a tensión.

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6. Facilidad de corte: Capacidad de poder separarse en trozos regulares

con herramientas cortantes.

7. Soldabilidad: Propiedad de poder unirse hasta formar un cuerpo único.

8. Oxidabilidad: Al estar en presencia de oxígeno, se oxidan formando una

capa de óxido.

CARACTERÍSTICAS DEL ACERO

Como se dijo anteriormente las características del acero varían mucho en

función de su composición pero en términos generales se puede decir que el

acero se  aproxima a lo siguiente:

Densidad de 7850 Kg/m3.

Punto de función depende de la aleación pero se puede considerar los

1500 C como un valor medio.

Punto de ebullición de 3000 C.

Es dúctil (maleable) y tenaz (resistente al impacto) y por lo tanto tiene a

ser fácilmente maquinable con ayuda de máquinas herramientas así como

soldable.

La corrosión suele ser uno de los peores enemigos del acero ya que este

se oxida fácilmente, por lo cual es recomendado protegerlo del contacto

con el aire y la humedad mediante la aplicación de pinturas o tratamientos

superficiales, o en su defecto se lo mezcla con cromo para evitar este

efecto (acero inoxidable).

Es  un buen conductor del calor y la electricidad y tiene también una

interesante capacidad de dilatarse aproximadamente 1,2*10-5 y es muy

similar al del hormigón por lo cual es una razón más para usarlo en la

construcción.

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CLASIFICACIÓN   DEL ACERO

Los diferentes tipos de acero se clasifican según su composición química,

propiedades o uso de acuerdo a los elementos de aleación que producen

distintos efectos en el Acero:

1. ACEROS AL CARBONO

Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros

contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de

manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los

productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas,

carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de

construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.

2. ACEROS ALEADOS

Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio,

molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de

manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos

aceros de aleación se pueden subclasificar en :

Estructurales Son aquellos aceros que se emplean para diversas

partes de máquinas, tales como engranajes, ejes y

palancas. Además se utilizan en las estructuras de

edificios, construcción de chasis de automóviles,

puentes, barcos y semejantes. El contenido de la

aleación varía desde 0,25% a un 6%.

Para

Herramientas

Aceros de alta calidad que se emplean en

herramientas para cortar y modelar metales y no-

metales. Por lo tanto, son materiales empleados para

cortar y construir herramientas tales como taladros,

escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.

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Especiales Los Aceros de Aleación especiales son los aceros

inoxidables y aquellos con un contenido de cromo

generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran

dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a

la corrosión, se emplean en turbinas de vapor,

engranajes, ejes y rodamientos.

3. ACEROS DE BAJA ALEACION ULTRARRESISTENTES

Esta familia es la más reciente de las cuatro grandes clases de acero.

Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados

convencionales ya que contienen cantidades menores de los

costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento

especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al

carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con

aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes

porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en

caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de

acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más

pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con

estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más

delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio

interior en los edificios.

4. ACEROS INOXIDABLES

Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de

aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y

oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases

corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son

muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos

a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en

arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El

acero inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de refinerías de

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petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para

cápsulas espaciales. También se usa para fabricar instrumentos y

equipos quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que

resiste a la acción de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de

preparación de alimentos los utensilios son a menudo de acero

inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con

facilidad.

PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ACERO

El acero se puede obtener a partir de dos materias primas fundamentales:

El arrabio, obtenido a partir de mineral en instalaciones dotadas de alto

horno (proceso integral);

Las chatarras tanto férricas como inoxidables.

La fabricación del acero en horno eléctrico se basa en la fusión de las

chatarras por medio de una corriente eléctrica, y al afino posterior del baño

fundido.

El horno eléctrico consiste en un gran recipiente cilíndrico de chapa gruesa

(15 a 30 mm de espesor) forrado de material refractario que forma la solera y

alberga el baño de acero líquido y escoria.

El resto del horno está formado por paneles refrigerados por agua. La

bóveda es desplazable para permitir la carga de la chatarra a través de unas

cestas adecuadas.

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El proceso de fabricación se divide básicamente en dos fases: la fase de

fusión y la fase de afino. Introducida la chatarra en el horno y los agentes

reactivos y escorificantes, (principalmente cal) se desplaza la bóveda hasta

cerrar el horno y se bajan los electrodos hasta la distancia apropiada,

haciéndose saltar el arco hasta fundir completamente los materiales

cargados. 

El afino se lleva a cabo en dos etapas. La primera en el propio horno y la

segunda en un horno cuchara. En el primer afino se analiza la composición

del baño fundido y se procede a la eliminación de impurezas y elementos

indeseables (silicio, manganeso, fósforo, etc.) y realizar un primer ajuste de

la composición química por medio de la adición de ferroaleaciones que

contienen los elementos necesarios (cromo, níquel, molibdeno, vanadio o

titanio). 

Tecnología del Acero

El proceso de obtención del acero ha sido el mismo, la evolución de la

maquinaria del proceso para la obtención de este  es el que  avanzado

a través del tiempo. 

PRODUCCION Y REFINACION DE ARRABIO

Ya que el acero es básicamente hierro altamente

refinado (más de un 98%), su fabricación comienza

con la reducción de hierro (producción de arrabio)

el cual se convierte más tarde en acero.

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El arrabio es el primer proceso que se realiza para obtener Acero, los

materiales básicos empleados son Mineral de Hierro, Coque y Caliza. El

coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera

monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y

los reduce a hierro metálico. La ecuación de la reacción química fundamental

de un alto horno es:

Fe2O3 + 3 CO => 3 CO2 + 2 Fe

La caliza de la carga del horno se emplea como fuente adicional de

monóxido de carbono y como sustancia fundente. Este material se combina

con la sílice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas del

horno) para formar silicato de calcio, de menor punto de fusión. Sin la caliza

se formaría silicato de hierro, con lo que se perdería hierro metálico. El

silicato de calcio y otras impurezas forman una escoria que flota sobre el

metal fundido en la parte inferior del horno. El arrabio producido en los altos

hornos tiene la siguiente composición: un 92% de hierro, un 3 o 4% de

carbono, entre 0,5 y 3% de silicio, del 0,25% al 2,5% de manganeso, del 0,04

al 2% de fósforo y algunas partículas de azufre.

El ALTO HORNO es virtualmente una planta química que reduce

continuamente el hierro del mineral. Químicamente desprende el oxígeno del

óxido de hierro existente en el mineral para liberar el hierro. Está formado por

una cápsula cilíndrica de acero forrada con un material no metálico y

resistente al calor, como ladrillos refractarios y placas refrigerantes. El

diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en

un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La

parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas

toberas, por donde se fuerza el paso del aire. Cerca del fondo se encuentra

un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno.

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Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para

retirar la escoria. La parte superior del horno, cuya altura es de unos 30 m,

contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas

redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se

introduce la carga en el horno. Los materiales se llevan hasta las tolvas en

pequeñas vagonetas o cucharas que se suben por un elevador inclinado

situado en el exterior del horno.

Carga típica en Alto Horno de CSH Composición química del Arrabio

Componentes kg/t kg/carga

Mineral de Hierro 490 9.600

Pellets 995 19.600

Chatarra 15 300

Mineral de Mn 22 450

Caliza 112 2.300

Cuarzo 12 250

Coque 451 9.200

Petróleo + Alquitrán 44 899

Aire Insuflado1.530

m3/min

Temperatura Aire

Insuflado1.030ºC

Elementos %

Fierro (Fe) 93,70

Carbono (C) 4,50

Manganeso (Mn) 0,40

Silicio (Si) 0,45

Fósforo (P) 0,110

Azufre (S) 0,025

Vanadio (V) 0,35

Titanio (Ti) 0,06

Temperatura en Alto Horno : 1.460ºC

Las materias primas se cargan (o se vacían) en la parte superior del horno.

El aire, que ha sido precalentado hasta los 1.030ºC aproximadamente, es

forzado dentro de la base del horno para quemar el coque. El coque en

combustión genera el intenso calor requerido para fundir el mineral y produce

los gases necesarios para separar el hierro del mineral. En forma muy

simplificada las reacciones son:

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Carbono

(Coque)

2C

+

Oxígeno

(aire)

O2

Calor

Calor

+

Monóxido de

Carbono Gaseoso

2CO

Óxido de

Hierro

Fe2O3

+

Monóxido de

Carbono

3CO

Hierro

Fundido

2Fe

Hierro

+

Dióxido de

Carbono Gaseoso

3CO2

Impurezas en el Mineral Derretido + Piedra Caliza ESCORIA

Los altos hornos funcionan de forma continua. La materia prima que se va a

introducir en el horno se divide en un determinado número de pequeñas

cargas que se introducen a intervalos de entre 10 y 15 minutos. La escoria

que flota sobre el metal fundido se retira una vez cada dos horas, y el arrabio

se sangra cinco veces al día.

El aire insuflado en el alto horno se precalienta a una temperatura

aproximada de 1.030 ºC. El calentamiento se realiza en las llamadas estufas,

cilindros con estructuras de ladrillo refractario. El ladrillo se calienta durante

varias horas quemando gas de alto horno, que son los gases de escape que

salen de la parte superior del horno. Después se apaga la llama y se hace

pasar el aire a presión por la estufa. El peso del aire empleado en un alto

horno supera el peso total de las demás materias primas.

Esencialmente, el CO gaseoso a altas temperaturas tiene una mayor

atracción por el oxígeno presente en el mineral de hierro (Fe2O3) que el hierro

mismo, de modo que reaccionará con él para liberarlo. Químicamente

entonces, el hierro se ha reducido en el mineral. Mientras tanto, a alta

temperatura, la piedra caliza fundida se convierte en cal, la cual se combina

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con el azufre y otras impurezas. Esto forma una escoria que flota encima del

hierro derretido. 

Después de la II Guerra Mundial se introdujo un importante avance en la

tecnología de altos hornos: la presurización de los hornos. Estrangulando el

flujo de gas de los respiraderos del horno es posible aumentar la presión del

interior del horno hasta 1,7 atmósferas o más. La técnica de presurización

permite una mejor combustión del coque y una mayor producción de hierro.

En muchos altos hornos puede lograrse un aumento de la producción de un

25%. En instalaciones experimentales también se ha demostrado que la

producción se incrementa enriqueciendo el aire con oxígeno.

Cada cinco o seis horas, se cuelan desde la parte interior del horno hacia

una olla de colada o a un carro de metal caliente, entre 150 a 375 toneladas

de arrabio. Luego se transportan a un horno de fabricación de acero. La

escoria flotante sobre el hierro fundido en el horno se drena separadamente.

Cualquier escoria o sobrante que salga del horno junto con el metal se

elimina antes de llegar al recipiente. A continuación, el contenedor lleno de

arrabio se transporta a la fábrica siderúrgica (Acería).

Los altos hornos modernos funcionan en combinación con hornos básicos de

oxígeno o convertidores al oxígeno, y a veces con hornos de crisol abierto,

más antiguos, como parte de una única planta siderúrgica. En esas plantas,

los hornos siderúrgicos se cargan con arrabio. El metal fundido procedente

de diversos altos hornos puede mezclarse en una gran cuchara antes de

convertirlo en acero con el fin de minimizar el efecto de posibles

irregularidades de alguno de los hornos.

El arrabio recién producido contiene demasiado carbono y demasiadas

impurezas para ser provechoso. Debe ser refinado, porque esencialmente, el

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acero es hierro altamente refinado que contiene menos de un 2% de

carbono.

El hierro recién colado se denomina "arrabio". El oxígeno ha sido removido,

pero aún contiene demasiado carbono (aproximadamente un 4%) y

demasiadas impurezas (silicio, azufre, manganeso y fósforo) como para ser

útil, para eso debe ser refinado, porque esencialmente el acero es hierro

altamente refinado que contiene menos de un 2% de carbono.

La fabricación del acero a partir del arrabio implica no sólo la remoción del

carbono para llevarlo al nivel deseado, sino también la remoción o reducción

de las impurezas que contiene. Se pueden emplear varios procesos de

fabricación de acero para purificar o refinar el arrabio; es decir, para remover

sus impurezas. Cada uno de ellos incluye el proceso básico de oxidación.

REFINACION DEL ARRABIO

En el alto horno, el oxígeno fue removido del mineral por la acción del CO

(monóxido de carbono) gaseoso, el cual se combinó con los átomos de

oxígeno en el mineral para terminar como CO2 gaseoso (dióxido de carbono).

Ahora, el oxígeno se empleará para remover el exceso de carbono del

arrabio. A alta temperatura, los átomos de carbono (C) disueltos en el hierro

fundido se combinan con el oxígeno para producir monóxido de carbono

gaseoso y de este modo remover el carbono mediante el proceso de

oxidación. En forma simplificada la reacción es:

Carbono + Oxígeno MONOXIDO DE CARBONO GASEOSO

2C + O2 2CO

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ACERO ESTRUCTURAL

Definición.

El Acero estructural es uno de los materiales básicos utilizados en la

construcción de estructuras, tales como edificios industriales y comerciales,

puentes y muelles. Se produce en una amplia gama de formas y grados, lo

que permite una gran flexibilidad en su uso. Es relativamente barato de

fabricar y es el material más fuerte y más versátil disponible para la industria

de la construcción.

Se define como acero estructural al producto de la aleación de hierro,

carbono y pequeñas cantidades de otros elementos tales como silicio,

fósforo, azufre y oxígeno, que le aportan características específicas. El acero

laminado en caliente, fabricado con fines estructurales, se denomina como

acero estructural al carbono, con límite de fluencia de 250 megapascales (2?

549 kg/cm 2).

PROPIEDADES Y CUALIDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL

Su alta resistencia, homogeneidad en la calidad y fiabilidad de la misma,

soldabilidad, ductilidad, incombustible, pero a altas temperaturas sus

propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas, buena

resistencia a la corrosión en condiciones normales.

El acero es más o menos un material elástico, responde teóricamente igual a

la compresión y a la tensión, sin embargo con bastante fuerza aplicada,

puede comenzar a comportarse como un material plástico, pero a diferencia

de los materiales plásticos a máximas solicitaciones romper, pero su

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comportamiento plástico en tales situaciones como un terremoto, la fase

plástica es útil, ya que da un plazo para escapar de la estructura.

PRODUCTOS COMERCIALES SEGÚN LA CLASIFICACIÓN DEL ACERO

ESTRUCTURAL O DE REFUERZO

Los Productos del Acero Estructural, según su forma, se clasifica en:

a) PERFILES ESTRUCTURALES: Los perfiles estructurales son piezas de

acero laminado cuya sección transversal puede ser en forma de I, H, T,

canal o ángulo. Por su tamaño, composición, fuerza, almacenamiento,

etc., está regulada en los países más industrializados, sus nombres varían

en américa y Europa. Los tipos de perfiles estructurales más comunes

son:

Perfil HEB. Es un perfil muy usado en construcción, se utiliza para

columnas, pilotes, vigas, refuerzo y otros usos de gran resistencia.

Perfil tipo U o Canal. como su nombre lo indica es en forma de canal o

C, se utiliza para vigas y columnas que se unen y sueldan, en usos de

rendimiento medio.

Perfil angular o ángulos. Puede ser de lados iguales o desiguales, se

utiliza en dinteles, columnas, vigas de rendimiento, estructuras

secundarias.

Tubo de Acero circular. La tubería hueca circular de acero se utiliza

preferiblemente para columnas.

Tubo de acero cuadrado sección hueca. Estas secciones cuadradas

o rectangulares se utilizan con mayor frecuencia como columnas, pero

también puede ser utilizado como vigas, abrazaderas y en otros usos.

Placas de acero estructural. Se trata de piezas planas de acero 

estructural, cortadas a medida. En general tienen entre 1/8” a 6″ de

espesor. Se utiliza en bases de columnas, vigas y columnas  hechas a

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medida, piezas de conexión (es decir, las placas de refuerzo, placas de

soldadura, etc.), así como cualquier otra aplicación donde el tamaño no

es estándar y son medidas muy específicas.

Perfiles de Corte. Normalmente son las secciones de ala ancha de un

perfil HEB o IPE, que se cortan por la mitad para formar una sección

“T”. Se utiliza para dinteles, vigas, tirantes y columnas.

b) BARRAS: Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado,

cuya sección transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en

todos los tamaños.

c) PLANCHAS: Las planchas de acero estructural son productos planos de

acero laminado en caliente con anchos de 203 mm y 219 mm, y espesores

mayores de 5,8 mm y mayores de 4,5 mm, respectivamente.

Los Productos de Aceros para Hormigón – Acero de refuerzo para

armaduras, de acuerdo a las normas técnicas de cada país o región tendrá

su propia denominación y nomenclatura, pero a nivel general se clasifican

en:

Barras de acero para refuerzo del hormigón: Se utilizan principalmente

como barras de acero de refuerzo en estructuras de hormigón armado. A

su vez poseen su propia clasificación generalmente dada por su diámetro,

por su forma, por su uso:

- Barra de acero liso.

- Barra de acero corrugado.

- Barra de acero helicoidal se utiliza para la fortificación y el reforzar. rocas,

taludes y suelos a manera de perno de fijación.

Alambrón

Alambres trefilados ( lisos y corrugados)

Mallas electro soldables de acero – Mallazo

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Armaduras básicas en celosía.

Alambres, torzales y cordones para hormigón pretensado.

Armaduras pasivas de acero

Redondo liso para Hormigón Armado.

Aceros para estructuras en zonas de alto riesgo sísmico.

Para estructuras de hormigón se utilizan barras lisas y corrugadas (cabillas),

con diámetros que oscilan entre los 6mm y los 40mm, aunque lo común en

una armadura de hormigón es que difícilmente superen los 32mm. Además

el acero de refuerzo se utiliza en las mallas electro soldadas o mallazo

constituidos por alambres de diámetros entre 4mm a 12mm.

TRATAMIENTO TÉRMICO DE LOS ACEROS

El proceso básico de endurecimiento de los aceros consiste en calentar el

metal hasta una temperatura en la que se forma austenita, que suele ser

entre 750 y 850 ºC, y enfriarlo rápidamente sumergiéndolo en agua o aceite.

Este tratamiento de endurecimiento forma martensita y crea grandes

tensiones internas en el metal. Para eliminar estas tensiones se emplea el

temple que consiste en recalentar la pieza a una temperatura menor. Con

este sistema se reduce la dureza y resistencia pero aumenta la ductilidad y la

tenacidad.

El objetivo principal del proceso de tratamiento térmico en controlar la

cantidad, tamaño, forma y distribución de las partículas de cementita

contenidas en una ferrita, determinando así las propiedades físicas del acero.

Hay muchas variaciones del proceso básico. Los ingenieros metalúrgicos

han descubierto que el cambio de austenita a martensita se produce en la

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última fase del enfriamiento y que este cambio está acompañado de un

aumento de volumen que en caso de que el enfriamiento sea demasiado

rápido hace agrietarse al metal. Para evitar esto, se han desarrollado

procesos distintos, de los cuales se mencionan los más comunes:

1. TEMPLADO PROLONGADO: El acero se retira del baño de enfriamiento

cuando alcanza la temperatura en que comienza a formarse la martensita y

se enfría lentamente mediante un chorro de aire. El acero se retira del baño

de enfriamiento en el mismo momento que en el templado prolongado y se

coloca en un baño de temperatura constante hasta que alcanza una

temperatura uniforme en su sección transversal. A continuación se enfría

lentamente con aire desde los 300 ºC hasta la temperatura ambiente.

2. AUSTEMPLADO: El material se enfría hasta la temperatura en la que se

forma la martensita y se mantiene a esa temperatura hasta que acaba el

proceso. A continuación se enfría a temperatura ambiente.

Hay otros métodos de tratamiento térmico para endurecer el acero, tales

como:

Cementación: Las superficies de las piezas de acero terminadas se

endurecen al calentarlas con compuestos de carbono o nitrógeno.

Carburización: La pieza se calienta manteniéndola rodeada de carbón

vegetal, coque o gases de carbono.

Cianurización: Se introduce el metal en un baño de sales de cianuro,

logrando así que endurezca.

Nitrurización: Se emplea para endurecer aceros de composición especial

mediante su calentamiento en amoniaco gaseoso.

24

USOS DEL ACERO ESTRUCTURAL

La estructura de la pirámide Den Louvre, las latas de conserva, las

plataformas petroleras, las cámaras catalíticas, los clips de las oficinas, y los

soportes de los circuitos integrados son de acero.

Una relación completa sería imposible: desde el objeto más corriente hasta el

instrumento más sofisticado, desde lo microscópico (piezas menores de un

gramo en los micromotores de relojes eléctricos) hasta lo gigantesco (cubas

de metanero, capaces de alojar el volumen del arco del triunfo), el acero está

en el origen de la infinidad de productos elaborados por la industria humana.

El acero estructural tiene múltiples usos como los que se mencionan a

continuación:

EN LA CONSTRUCCIÓN DE PUENTES O DE EDIFICIOS: El acero

puede tener múltiples papeles. Sirve para armar el hormigón, reforzar los

cimientos, transportar el agua, el gas u otros fluidos. Permite igualmente

formar el armazón de edificios, sean estos de oficinas, escuelas, fabricas,

residenciales o polideportivos. Y también vestirlos (fachadas, tejados). En

una palabra, es el elemento esencial de la arquitectura y de la estética de

un proyecto.

EN EL SECTOR DE LA AUTOMOCIÓN: Este sector constituye el segundo

mercado acero, después de la construcción y las obras publicas. Chasis y

carrocerías, piezas de motor, de la dirección o de la transmisión,

instalaciones de escape, carcasas de neumáticos,.... el acero representa

del 55 al 70% del peso de un automóvil.

EN LO COTIDIANO: LATAS, BOTES, BIDONES: Numerosos envases son

fabricados a partir de hojas de acero, revestidas en ambas caras de una

25

fina capa de estaño que les hace inalterables. Denominados durante largo

tiempo “hierro blanco” (debido al blanco del estaño), los aceros para

envase se convierten en latas de conserva o de bebidas y también en

botes de aerosol para laca, tubos para carmín de labios, botes, y latas o

bidones para pinturas, grasas, disolventes u otros productos que requieren

un medio hermético de conservación.

EN EL CORAZÓN DE LA CONSERVACIÓN ALIMENTARÍA: El acero no

aleado, llamado al carbono, requiere una protección contra la corrosión:

una capa de zinc y pintura para la carrocerías de automóvil, una capa de

estaño y barniz para las latas de conserva o de bebidas. El inox, acero

aleado al níquel y al cromo, puede permanecer desnudo: es inalterable en

la masa. Platos, cazos, cuberterías.... el acero inoxidable resiste

indefinidamente al agua y a los detergentes, es perfectamente sano y no

altera ni el sabor ni el color de los alimentos.

EN LA COMUNICACIÓN: Los componentes electrónicos utilizados en la

informática o en las telecomunicaciones, así como los elementos

funcionales del tubo de los televisores en colero, son piezas delicadas con

exigencias particulares: por ello, se fabrican en aleaciones adaptadas a

cada caso.

EN LA ENERGÍA: El petróleo y la industria nuclear requieren

infraestructuras, equipos y redes de conductos de fluidos muy específicos.

El acero se muestra como un material clave en este mundo que, como la

industria químicas, debe hacer frente a numerosos desafíos: medios

altamente corrosivos, altas temperaturas, condiciones mecánicas

altamente exigentes.

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EN LA SANIDAD: Inalterable y perfectamente neutro de cara a los tejidos

humanos, el acero inoxidable es idóneo para convertirse en prótesis de

cadera, rotulas, tornillos, pacas, bisturís..... Y hasta agujas, que se

fabrican a partir de una hoja de acero inoxidable de 0.15 a 0.45 mm de

grosor.

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CONCLUSION

Con la realización de esta importante investigación de las Nociones

Generales acerca del Acero, hemos llegado a las siguientes conclusiones:

El acero no es un material nuevo, se ha visto a través de la historia como

se logró realizar esta aleación en el siglo XIX.

La fabricación del acero comenzó por accidente ya que los expertos en la

materia intentando fabricar hierro calentaron excesivamente la masa y la

enfriaron muy rápido obteniendo la aleación del acero en lugar de hierro.

El Acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono

(alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros

elementos de aleación específicos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Níquel)

se agregan con propósitos determinados.

El hierro puro es uno de los elementos del acero, por lo tanto consiste

solamente de un tipo de átomos. No se encuentra libre en la naturaleza ya

que químicamente reacciona con facilidad con el oxígeno del aire para

formar óxido de hierro - herrumbre. El óxido se encuentra en cantidades

significativas en el mineral de hierro, el cual es una concentración de óxido

de hierro con impurezas y materiales térreos.

El proceso que se necesita para lograr conseguir el acero y las

complicaciones que tiene este proceso que es muy complejo. además las

dificultades para lograr los diferentes tipos de acabados que se le pueden

dar al acero.

Los sistemas de obtención del acero son muy variados dependiendo de la

cantidad del acero a obtener.

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La variedad de aceros es muy extensa dependiendo del método de

fabricación y la cantidad de carbono que contenga.

Algunos tipos de acero pueden volverse a fundir de forma que contaminan

menos al ser reciclados y vueltos a utilizar.

El uso del acero en la construcción es muy importante, ya que este es que

le proporciona a las estructuras el refuerzo adicional, por ende es llamado

el esqueleto de las estructuras.

La industria sobre el acero es muy extensa y a la vez es de mucha

calidad, por eso es uno de los sectores que predomina en nuestro país

desde hace mucho tiempo.

Existen hoy cerca de 3000 matices (composiciones químicas)

catalogadas, sin contar aquellas que son creadas a media, todo lo cual

contribuye a hacer que el acero sea el material mejor situado para afrontar

los desafíos del futuro.

El acero tiene una gran gama diversa de aplicaciones y utilidades en la

vida cotidiana, tales como en las construcciones, en la energía, la sanidad,

las comunicaciones y nuevas tecnologías, etc... En fin el acero está en

todas partes.

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BIBLIOGRAFÍA

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C.E.C.S.A, 1976. 786p.

GONZÁLEZ CUEVAS. Oscar M. Aspectos Fundamentales del Concreto

Reforzado. México: Limusa, 1977. 414p.

McCORMAC, Jack C. Diseño de Estructuras Metálicas. México: RSI, 1975.

789p.

PARKER, Harry. Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores.

México: Limusa, 1972. 363p.

Microsoft ® Encarta® 2012 y Capacitación CSH.

INTERNET

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http://www.arqhys.com/arquitectura/elacero-clasificacion.html

http://www.arqhys.com/construccion/acero-caracteristicas.html

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http://www.textoscientificos.com/mineria/obtencion-acero

http://metalurgiaugmaacero.blogspot.com/2011/05/metalurgia-ugma-

acero.html

30

ANEXO 1 Productos comerciales del Acero Estructural y de Refuerzo

31

ANEXO 2 Fabricación del acero en Horno Eléctrico

1

ANEXO 3 Fabricación del acero en Alto Horno