AceroEl acero es una aleación de hierro y carbono, El acero se obtiene eliminando las impurezas

del arrabio, producto de fundición de los altos hornos, y añadiendo después las cantidades adecuadas de carbono y otros elementos. La principal dificultad para la fabricación del acero es su elevado punto de fusión, 1.400 ºC, que impide utilizar combustibles y hornos convencionales. En 1855, Henry Bessemer desarrolló el horno o convertidor que lleva su nombre y en el que el proceso de refinado del arrabio se lleva a cabo mediante chorros de aire a presión que se inyectan a través del metal fundido. En el proceso Siemens-Martin, o de crisol abierto, se calientan previamente el gas combustible y el aire por un procedimiento regenerativo que permite alcanzar temperaturas de hasta.

Fabricación del aceroEl acero se obtiene eliminando las impurezas del arrabio, producto de fundición de los altos hornos, y añadiendo después las cantidades adecuadas de carbono y otros elementos. La principal dificultad para la fabricación del acero es su elevado punto de fusión, 1.400 ºC, que impide utilizar combustibles y hornos convencionales. En 1855, Henry Bessemer desarrolló el horno o convertidor que lleva su nombre y en el que el proceso de refinado del arrabio se lleva a cabo mediante chorros de aire a presión que se inyectan a través del metal fundido. En el proceso Siemens-Martin, o de crisol abierto, se calientan previamente el gas combustible y el aire por un procedimiento regenerativo que permite alcanzar temperaturas de hasta 1.650 ºC.

HISTORIA DEL ACERO EN EL ECUADOR

Las necesidades inherentes al desarrollo de nuestro país exigían una respuesta apropiada a la demanda de la industria de la construcción, de esta forma surgió ANDEC, Acerías Nacionales del Ecuador, en el año 1.969 brindando al país el ingrediente que han posibilitado un rápido empuje a la Industria.En 1996 buscando la excelencia en Satisfacción a sus Clientes se determina realizar un estudio de mercado orientado a su Mercado Meta, dejando como resultado la necesidad de diversificar sus productos en la línea de Perfiles ( ángulos, platinas, barras cuadradas, mallas-electrosoldadas) iniciando en este año la fabricación y comercialización de estos productos.

Cerca de 450 empleados entre obreros calificados ingenieros y técnicos unieron sus esfuerzos para contribuir al desarrollo nacional. Habiendo obtenido una producción hasta la fecha de 2.200.000 toneladas métricas de varillas de hierro para la construcción, material que ha sido empleado en obras de ingeniería y en general en casi todos los proyectos de importancia para la infraestructura del país

1.650 ºC.

CLASIFICACIÓN DEL ACEROLos aceros se clasifican en: aceros al carbono, aceros aleados, aceros inoxidables, aceros de

herramientas y aceros de baja aleación ultrarresistentes. Los aceros al carbono contienen diferentes cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el

0,60% de cobre. Los aceros aleados poseen vanadio y molibdeno además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono. Los aceros inoxidables

llevan cromo y níquel, entre otros elementos de aleación. Los aceros de herramienta contienen volframio, molibdeno y otros elementos de aleación que les proporcionan mayor

resistencia, dureza y durabilidad. Los aceros de baja aleación ultrarresistentes tienen menos

cantidad de elementos de aleación y deben su elevada resistencia al tratamiento especial que reciben

. TIPOS DE ACEROS.

ll.a. Acero aleado o especial.

Acero al que se han añadido elementos no presentes en los aceros al carbono o en que el contenido en magnesio o silicio se aumenta mas allá de la proporción en que se halla en los aceros al carbono.

ll.b. Acero autotemplado

Acero que adquiere el temple por simple enfriamiento en el aire, sin necesidad de sumergirlo en aceite o en agua. Este efecto, que conduce a la formación de una estructura martensitica muy dura, se produce añadiendo constituyentes de aleación que retardan la transformación de la austenita en perlita.

ll.c. Acero calmado o reposado

Acero que ha sido completamente desoxidado antes de colarlo, mediante la adición de manganeso, silicio o aluminio. Con este procedimiento se obtienen lingotes perfectos, ya que casi no hay producción de gases durante la solidificación, lo que impide que se formen sopladuras.

ll.d. Acero de construcción

Acero con bajo contenido de carbono y adiciones de cromo, níquel, molibdeno y vanadio.

II.e. Acero de rodamientos

Acero de gran dureza y elevada resistencia al desgaste; se obtiene a partir de aleaciones del 1% de carbono y del 2% de cromo, a las que se somete a un proceso de temple y revenido. Se emplea en la construcción de rodamientos a bolas y en general, para la fabricación de mecanismos sujetos al desgaste por fricción.

II.f. Acero dulce

Denominación general para todos los aceros no aleados, obtenidos en estado fundido.

II.g. Acero duro

Es el que una vez templado presenta un 90% de martensita. Su resistencia por tracción es de 70kg/mm2 y su alargamiento de un 15%. Se emplea en la fabricación de herramientas de corte, armas y utillaje, carriles, etc. En aplicaciones de choque se prefiere una gradación de dureza desde la superficie al centro, o sea, una sección exterior resistente y dura y un núcleo mas blando y tenaz.

II.h. Acero efervescente

Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de verterlo en los moldes. Contiene gran cantidad de sopladuras, pero no grietas.

II.i. Acero fritado

El que se obtiene fritando una mezcla de hierro pulverizado y grafito, o también por carburación completa de una masa de hierro fritado.

II.j. Acero fundido o de herramientas

Tipo especial de acero que se obtiene por fusión al crisol. Sus propiedades principales son:

1) resistencia a la abrasión

2) resistencia al calor

3) resistencia al choque

4) resistencia al cambio de forma o a la distorsión al templado

5) aptitud para el corte

Contienen de 0,6 a 1,6% de carbono y grandes proporciones de metales de aleación: tungsteno, cromo, molibdeno, etc.

II.k. Acero indeformable

El que no experimenta prácticamente deformación geométrica tanto en caliente( materias para trabajo en caliente ) como en curso de tratamiento térmico de temple( piezas que no pueden ser mecanizadas después del templado endurecedor )

II.l. Acero inoxidable

Acero resistente a la corrosión, de una gran variedad de composición, pero que siempre contiene un elevado porcentaje de cromo ( 8-25% ). Se usa cuando es absolutamente imprescindible evitar la corrosión de las piezas. Se destina sobre todo a instrumentos de cirugía y aparatos sujetos a la acción de productos químicos o del agua del mar( alambiques, válvulas, paletas de turbina, cojinetes de bolas, etc. )

II.m. Acero magnético

Aquel con el que se fabrican los imanes permanentes. Debe tener un gran magnetismo remanente y gran fuerza coercitiva. Los aceros de esta clase, tratándose aplicaciones ordinarias, contienen altos porcentajes de tungsteno( hasta el 10%) o cobalto(hasta el 35% ).Para aparatos de calidad se emplean aceros de cromo-cobalto o de aluminio-níquel ( carstita, coercita ).

II.n. Acero no magnético

Tipo de acero que contiene aproximadamente un 12% de manganeso y carece de propiedades magnéticas.

II.ñ. Acero moldeado

Acero de cualquier clase al que se da forma mediante el relleno del molde cuando el metal esta todavía liquido. Al solidificar no trabajado mecánicamente.

II.o. Acero para muelles

Acero que posee alto grado de elasticidad y elevada resistencia a la rotura. Aunque para aplicaciones corrientes puede emplearse el acero duro, cuando se trata de muelles que han de soportar fuertes cargas y frecuentes esfuerzos de fatiga se emplean aceros al sicilio con temple en agua o en aceite y revenido.

II.p. Acero pudelado

Acero no aleado obtenido en estado pastoso.

II.q. Acero rápido

Acero especial que posee gran resistencia al choque y a la abrasión. Los mas usados son los aceros tungsteno, al molibdeno y al cobalto, que se emplean en la fabricación de herramientas corte.

II.r. Acero refractario

Tipo especial de acero capaz de soportar agentes corrosivos a alta temperatura.

II.s. Acero suave

Acero dúctil y tenaz, de bajo contenido de carbono. También se obtiene este tipo de acero, fácil de trabajar en frió, aumentando el porcentaje de fósforo( aumentando un 0,15% ) y de azufre( hasta un 0,2% ). Tiene una carga de rotura por tracción de unos 40 kg/mm2, con un alargamiento de un 25%.

II.t. Aceros comunes

Los obtenidos en convertidor o en horno Siemens básico.

II.u. Aceros finos

Los obtenidos en horno Siemens ácido, eléctrico, de inducción o crisol.

II.v. Aceros forjados

Los aceros que han sufrido una modificación en su forma y su estructura interna ante la acción de un trabajo mecánico realizado a una temperatura superior a la de recristalización.

     Ángulos 

  

      Electro-mallas (FY = 5000 Kg/cm2) 

  

      Pletinas 

  

      Alambrón 

  

      Varilla Saldable (FY = 4200 Kg/cm2) 

  

      Barras Cuadradas 

  

      Conformados 

  

      Alambre Trefilado 

  

      Alambre Grafilado 

  

      Barra Redonda Lisa 

APLICACIONES DEL ACERO

El acero en sus distintas clases está presente de forma abrumadora en nuestra vida cotidiana en forma de herramientas, utensilios, equipos mecánicos y formando parte de electrodomésticos y maquinaria en general así como en las estructuras de las viviendas que habitamos y en la gran mayoría de los edificios modernos. En este contexto existe la versión moderna de perfiles de acero denominada Metalcón.

Los fabricantes de medios de transporte de mercancías (camiones) y los de maquinaria agrícola son grandes consumidores de acero.

También son grandes consumidores de acero las actividades constructoras de índole ferroviario desde la construcción de infraestructuras viarias así como la fabricación de todo tipo de material rodante.

Otro tanto cabe decir de la industria fabricante de armamento, especialmente la dedicada a construir armamento pesado, vehículos blindados y acorazados.

También consumen mucho acero los grandes astilleros constructores de barcos especialmente petroleros, y gasistas u otros buques cisternas.

Como consumidores destacados de acero cabe citar a los fabricantes de automóviles porque muchos de sus componentes significativos son de acero.

A modo de ejemplo cabe citar los siguientes componentes del automóvil que son de acero:

Son de acero forjado entre otros componentes: cigüeñal, bielas, piñones, ejes de transmisión de caja de velocidades y brazos de articulación de la dirección.

De chapa de estampación son las puertas y demás componentes de la carrocería.

De acero laminado son los perfiles que conforman el bastidor. Son de acero todos los muelles que incorporan como por ejemplo; muelles de

válvulas, de asientos, de prensa embrague, de amortiguadores, etc. De acero de gran calidad son todos los rodamientos que montan los

automóviles. De chapa troquelada son las llantas de las ruedas, excepto las de alta gama que

son de aleaciones de aluminio. De acero son todos los tornillos y tuercas.

Cabe destacar que cuando el automóvil pasa a desguace por su antigüedad y deterioro se separan todas las piezas de acero, son convertidas en chatarra y son reciclados de nuevo en acero mediante hornos eléctricos y trenes de laminación o piezas de fundición de hierro.

COMPONENTES O MATERIALES DEL ACERO.

• Aluminio - Al : EL Aluminio es usado principalmente como desoxidante en la elaboración de acero. El Aluminio también reduce el crecimiento del grano al formar óxidos y nitruros.

• Azufre - S : El Azufre se considera como un elemento perjudicial en las aleaciones de acero, una impureza. Sin embargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para mejorar la maquinabilidad. Los aceros altos en azufre son difíciles de soldar pueden causar porosidad en las sodaduras.

• Carbono - C : El Carbón - Carbono es el elemento de aleación más efectivo, eficiente y de bajo costo. En aceros enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro y cementita, la cual con la ferrita forma a su vez la perlita. Cuando el acero se enfría más rápidamente, el acero al carbón muestra endurecimiento superficial. El carbón es el elemento responsable de dar la dureza y alta resistencia del acero.

• Boro - B : El Boro logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero está totalmente desoxidado. Una pequeña cantidad de Boro, (0.001%) tiene un efecto marcado en el endurecimiento del acero, ya que también se combina con el carbono para formar los carburos que dan al acero características de revestimiento duro.

• Cobalto - Co : El Cobalto es un elemento poco habitual en los aceros, ya que disminuye la capacidad de endurecimiento. • Cromo - Cr : El Cromo es un formador de ferrita, aumentando la profundidad del endurecimiento. Así mismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita la corrosión. El Cromo es un elemento principal de aleación en aceros inoxidables, y debido a su capacidad de formar carburos se utiliza en revestimientos o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc.

• Fósforo - P : Fósforo se considera un elemento perjudicial en los aceros, casi una impureza, al igual que el Azufre, ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin embargo, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad.

• Manganeso - Mn : El Manganeso es uno de los elementos fundamentales e indispensables, está presente en casi todas las aleaciones de acero. El Manganeso es un formador de austenita, y al combinarse con el azufre previene la formación de sulfuro de hierro en los bordes del grano, altamente perjudicial durante el proceso de laminación. El Manganeso se usa para desoxidar y aumentar su capacidad de endurecimiento.

• Molibdeno - Mo : El Molibdeno también es un elemento habitual, ya que aumenta mucho la profundidad de endurecimiento del acero, así como su resistencia al impacto. El Molibdeno es el elemento más efectivo para mejorar la resistencia del acero a las bajas temperaturas, reduciendo, además, la perdida de resistencia por templado. Los aceros inoxidables austeíticos contienen Molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión. • Nitrógeno - N : El Nitrógeno puede agregarse a algunos tipos de acero, para promover la formación de austenita.

• Níquel - Ni : Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto. El Níquel se utiliza mucho en los aceros inoxidables, para aumentar la resistencia a la corrosión. El Níquel ofrece propiedades únicas para soldar Fundición.

• Plomo - Pb: El Plomo es un ejemplo de elemento casi insoluble en Hierro. Se añade plomo a muchos tipos de acero para mejorar en gran manera su maquinabilidad.

• Titanio - Ti: Básicamente, el Titanio se utiliza para estabilizar y desoxidar acero, aunque debido a sus propiedades, pocas veces se usa en soldaduras.

• Tungsteno - W : El Tungsteno se añade para impartir gran resistencia a alta temperatura

. • Vanadio - V: El Vanadio facilita la formación de grano pequeño y reduce la perdida de resistencia durante el templado, aumentando por lo tanto la capacidad de endurecimiento.

PUNTOS DE INFLUENCIA Y DIÁMETROS DEL ACERO

 AlambrónEs un producto laminado en caliente, de sección circular maciza, de diámetro no inferior a 5,5 mm y se presenta en rollos.

 Alambre TrefiladoEs un alambre de acero obtenido por trefilación en frío, cuya sección es circular y de superficie lisa.

 ConformadosEl conformado es un elemento compuesto por varillas longitudinales y estribos. Su principio es una electromalla con diseño muy especial que al ser doblada con determinada geometría, resulta una armadura. Sus dimensiones y pesos especificados se basan según las necesidades de los planos estructurales.

 Alambre GrafiladoSe usa como refuerzo en estructuras de hormigón armado y para la fabricación de mallas electrosoldadas.

 Electro-mallas (FY = 5000 Kg/cm2)Las ELECTROMALLAS ANDEC están compuestas por una serie de alambres de acero lisos o grafilados que se cruzan perpendicularmente y cuyos puntos de contacto se sueldan por el proceso de soldadura por resistencia eléctrica.

Combinación de 2 alambres de diámetros diferentes = la sección del alambre menor será el mínimo el 35% de la selección del alambre mayor.

 ÁngulosSon producto de acero obtenidos por laminación en caliente de palanquillas, cuya configuración transversal tiene la forma de un ángulo recto de lados iguales.

su dimensión, de 6 m de longitud. pero varia

 PletinasEs un producto terminado laminado en caliente, de sección transversal rectangular, obtenido a partir de palanquillas;

su dimensión, de 6 m de longitud. pero varia

 Barra Redonda LisaLas barras redondas lisas, son aquellas cuyo perfil corresponde al de una circunferencia, luego de ser laminada.

CONSIDERACIONES GENERALES PARA PROYECTAR.

El proyectista debe tener en cuenta que el acero inoxidable admite ser plegado, soldado, calado, etc. siendo un producto fácil de manejo.

Para viabilizar un buen proyecto deben estar presentes dos aspectos fundamentales:

Aspecto económico.

Considerar en el costo del proyecto, los costos de fabricación, transporte, instalación y mantenimiento.

Elegir el tipo adecuado de acero inoxidable a ser utilizado.

Contar con las dimensiones delas chapas de acero inoxidable disponibles en el mercado para reducir las perdidas provenientes del corte.

Aspectos técnicos.

Considerar el ambiente en el cual el proyecto va a ser construido.

Tratar de evitar soluciones con muchas operaciones soldadas. Tener en cuenta que las manchas de soldaduras son difíciles de eliminar chapas de poco espesor. Preferir soldaduras a tope que eliminan la superposición de chapas como forma de prevenir un tipo de corrosión.

Los acabados espejados resaltan pequeñas imperfecciones y marcas en la superficie. Los pulidos con direccionalidad en la textura (esmerilado) reflejan de manera diferente la luz ambiental, según se coloquen en forma longitudinal o transversal.

En proyectos compuestos por varios tipos de materiales metálicos, se deben tomar precauciones para prevenir la corrosión galvanica.

En cubiertas, debe contemplarse la adecuada inclinación para el drenaje de las aguas pluviales; las distancias entre los soportes, según dimensiones de chapas. Deben evitarse paneles muy grandes para evitar ondulaciones. Es preferible optar por acabados opacos por razones obvias.

RESISTENCIA DEL ACERO A LA ROPTURA O TRACCIÓN.

La resistencia a la tensión (o tracción) es equivalente a la resistencia final, y se calcula

dividiendo la carga máxima soportada por la muestra entre el área de la sección transversal original de

la misma.

 La resistencia a la ruptura, o el esfuerzo de ruptura se determina dividiendo la carga

soportada en el momento de la ruptura, entre el área de la sección transversal original de la muestra.

Esta carga será inferior a la máxima, debido a que la sección transversal de la muestra se reduce en

forma drástica después de que se alcanza la carga máxima. La reducción de la sección transversal

produce en la muestra un cuello semejante al de los relojes de arena y que se conoce como

"adelgazamiento o acogotamiento de la muestra".

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL ACERO

COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN:

Ventajas del acero como material estructural:

Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el

peso de las estructuras, esto es de gran importancia en para el diseño de vigas de grandes

claros.

Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como es

el caso de las estructuras de concreto reforzado.

Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran

indefinidamente.

Ductilidad.- La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes

deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de los aceros

estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras.

Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad.

La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina

tenacidad.

Otras ventajas importantes del acero estructural son:

.Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como

son la soldadura, los tornillos y los remaches.

.Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura.

.Rapidez de montaje.

.Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaños y formas.

.Resistencia a la fatiga que el concreto.

.Posible reutilización después de desmontar una estructura.

Desventajas del acero como material estructural:

Costo de mantenimiento.- La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al

estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente.

Costo de la protección contra el fuego.- Aunque algunos miembros estructurales son

incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios.

Además se ha comprobado que por su gran capacidad de conducir calor ha provocado la

propagación de incendios, elevando la temperatura de habitaciones donde no hay flamas o

chispas de ignición mas por el alto calor conducido ha logrado inflamar otros materiales

usuales como madera, tela y otros

Susceptibilidad al pandeo. Es decir entre más esbeltos sean los miembros a compresión,

mayor es el peligro de pandeo. Como se indico previamente, el acero tiene una alta

resistencia por unidad de peso, pero al utilizarse como columnas no resulta muy económico

ya que debe usarse bastante material, solo para hacer más rígidas las columnas contra el

posible pandeo. Sin embargo cabe la posibilidad de usar perfiles que tengan dentro sus

propiedades grandes momentos de inercia abundando a mitigar esta desventaja.

Algunos Otros Usos del Acero:

El acero en sus distintas clases está presente de forma abrumadora en nuestra vida cotidiana.

Este se presenta en forma de herramientas y utensilios para el desarrollo y trabajo en

diferentes campos que van desde la medicina, la mecánica automotriz hasta la agricultura y

muchos más, además en equipos mecánicos y formando parte de electrodomésticos y

maquinaria en general.

También esta presente como uno de los principales materiales de consumo por parte de los

astilleros, pues en grandes medidas los barcos, botes y otros tipos de embarcaciones se

forman de acero.

Otro campo que hace gran uso de este material es la industria de guerra, en la fabricación de

armamento, trasportes y de blindajes

El gran éxito del acero se basa en las relativas ventajas que presentan en cuanto a las

propiedades como la conductividad de calor y corriente, así como su resistencia a distintos

esfuerzos y quizás uno de los factores más influyente en su éxito en cuanto a la gran gamma

de usos y participación en diferentes campos es su relativamente bajo costo en comparación

con materiales que puedan tener mejores propiedades o no.

VOCABULARIO

• Resistencia al desgaste. Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material. • Tenacidad. Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir Fisuras (resistencia al impacto). • Maquinabilidad. Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta. • Dureza. Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB) ó unidades ROCKWEL C (HRC), mediante test del mismo nombre.

Bibliografía.

Materiales de construcción 1

http://www.andecsa.com/portal/page?_pageid=162,1&_dad=portal&_schema=PORTALhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero

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