guÍa n°12 metales

Revisión Número: 3 Fecha de actualización: 09-03-15 Fecha de vigencia: 2015

Preparado por: ESCO Revisado por: ESCO Aprobado por: ESCO

Laboratorio N°12: METALES

Sigla Asignatura TAM1201 Nombre de la Asignatura

TALLER DE MATERIALES

Tiempo 3 horas

Nombre del Recurso Didáctico GUÍA N° 12: METALES

Unidad de Aprendizaje N° 1 MATERIALES DE USO EN OBRA GRUESA

Unidades de Competencia

Reconoce las características y propiedades de los materiales

presentes en obra, según su uso.

Reconoce la normativa vigente asociada a los distintos materiales de construcción presentes en obra.

Describe la aplicación y uso de los distintos materiales de

construcción según las características del proyecto en obra.

Reconoce los distintos tipos de ensayos de materiales asociados a

las características de cada proyecto, según normativa vigente.

Reconoce las propiedades de los materiales, utilizando como

referencia ensayos de laboratorio.

ÍNDICE

Contenido

Pág.

1. APRENDIZAJES ESPERADOS

1

2. OBJETIVOS

1

3. ALCANCE 1

4. MARCO TEÓRICO

2

5. PRECAUCIONES

8

6. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO

8

7. EXPRESIÓN DE RESULTADOS

8

8. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

8

9. PAUTAS DE EVALUACIÓN

9

Marzo 2015 / Escuela de Construcción / Técnico e Ingeniería en Construcción

1. APRENDIZAJES ESPERADOS

Identifica las características físicas y químicas de los materiales.

Reconoce los materiales visualmente.

Reconoce los materiales según su nombre comercial.

Reconoce normativa asociada a los materiales de obra gruesa.

Asocia la aplicación de la normativa a los distintos materiales presentes en obra gruesa.

Identifica los distintos tipos de materiales a utilizar, según las características de la obra.

Reconoce los distintos ensayos a realizar a los materiales.

Identifica las características de los materiales según los resultados de los ensayos.

Reconoce los ensayos a los cuales son sometidos los materiales según la normativa técnica vigente.

Reconoce las propiedades de los materiales según los ensayos a los cuales son sometidos.

2. OBJETIVOS

Desarrollar diferentes pruebas para definir propiedades físicas de los metales.

3. ALCANCE

Se conoce por metal a los elementos químicos, ya sean puros o aleaciones, que se caracterizan

comúnmente por ser buenos conductores del calor y la electricidad, tienen alta densidad y son sólidos en

temperaturas normales con excepción del mercurio.

Las características propias de cada metal o las que se obtienen de una aleación, nos permiten darles usos

muy variados, generando la presencia de ellos en nuestro entorno diario, ya sea en la construcción de un

alfiler o en un rascacielos.

En la industria de la construcción los metales más usados son:

Cobre: Es uno de los mejores conductores eléctricos, lo que lo convierte en el material más utilizado para

la fabricación de cables eléctricos y otros componentes electrónicos, por otro gracias a su ductilidad y

maleabilidad se usa en la confección de cañerías y como revestimiento, aunque en menor escala.

Aluminio: Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy cotizado en esta industria,

gracias a su baja densidad y su resistencia a la corrosión, puede ser usado en ambientes extremos sin que

se degrade fácilmente; Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar su resistencia mecánica; es

buen conductor de la electricidad y del calor; se mecaniza con facilidad y es relativamente barato.

Hierro: el hierro es sin duda el elemento más usado a nivel mundial, con un 95% de la producción en peso.

El hierro puro en sí, no tiene demasiados usos, sin embargo es la matriz para formar aleaciones que

generan metales de gran demanda. El producto de la combinación de Hierro con una pequeña cantidad de

Carbono, genera el elemento más usado en la industria de la construcción, “el ACERO”, el cual si bien

corresponde a una aleación, merece por su importancia en esta industria, una descripción.

Acero: El acero, es una aleación de hierro y carbono en proporciones definidas, es una de las aleaciones de


mayor consumo en el mundo, sus proporciones varían entorno a un máximo de carbono de 2.11% de su

peso total, después de este porcentaje entra en la categoría de fundición. También se le puede añadir

otros elementos para cambiar sus propiedades y destinarlo a usos adecuados en base a ellas.

4. MARCO TEÓRICO

La clasificación de los aceros es un tema bastante complicado, tornándose muy difícil debido a la gran

variedad de aleaciones existentes, a modo general se pueden clasificar de varias formas dependiendo del

enfoque que se le de, es decir que se puede clasificar por sus usos, por su composición química, por su

proceso de fabricación, valores mecánicos, etc., esto genera una gran cantidad de grupos y a la ves sub-

grupos. A continuación se realizara una clasificación por clases de acero, involucrando su composición y

usos principales:

ACEROS AL CARBONO: Más del 90% de todos los aceros corresponde a este tipo, 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.

Los productos fabricados con aceros al carbono son principalmente maquinarias, carrocerías de vehículos,

cascos de buques, etc.

En la medida que aumenta la cantidad de carbono, (+ de 0.3%, “Acero de alto Carbono”) el acero se vuelve

menos maleable y más duro, generando un producto final adecuado para discos de arados, palas, filos

cortantes u otras aplicaciones de alto desgaste.

En la medida que disminuye el carbono, (- de 0.005%, Acero de bajo Carbono) el acero es más dúctil

(maleable) y tiene la capacidad de ser formado o laminado a un espesor delgado para uso en aplicaciones

de carrocerías automotrices por ejemplo. Por otro lado si se le agrega una delgada capa de zinc, para

protegerlo de la corrosión, obtenemos un Acero Galvanizado, el cual presenta usos principalmente en la

industria automotriz y construcción, en esta última principalmente en cubiertas.

ACEROS ALEADOS: Se considera que una mezcla con base de hierro es acero aleado, cuando el porcentaje

de manganeses superior a 1,65%, el de silicio está por sobre 0,5%, el de cobre es superior a 0,6% u otra

cantidad mínima de elementos aleantes como el cromo, níquel, molibdeno o tungsteno. Estos aceros se

usan fabricar engranajes, ejes de motores, etc.

ACEROS DE BAJA ALEACIÓN ULTRA RESISTENTE: Esta familia es la más reciente de las cinco 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

contenedores fabricados con aceros de baja aleación pueden soportar 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.

ACEROS INOXIDABLES: contienen cromo (12% aprox.), 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 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.

ACEROS DE HERRAMIENTAS: Estos aceros se utilizan para fabricar muchos tipos de herramientas,

cabezales de corte y modelado de máquinas empleadas en diversas operaciones de fabricación. Su

composición involucra una cantidad de carbono superior a 0.3%, también contienen volframio, molibdeno

y otros elementos que les proporcionan mayor resistencia, dureza y durabilidad.

TERMINOLOGIA

ACERO DE SOLDABILIDAD GARANTIZADA: Acero que, sin ser sometido a tratamientos especiales,

puede ser soldado en las condiciones de la obra, dando garantías de seguridad de la unión bajo

las cargas de servicio.

BARRA CON RESALTES: barra con o sin nervios longitudinales y con nervios perpendiculares o

inclinados con respecto a su eje.

BARRA REDONDA LISA: barra cuya sección transversal es uniforme en todo su largo.

HIERRO: es un elemento químico presente en nuestro planeta que se presenta en estado sólido a

temperatura ambiente, es el cuarto en abundancia en la corteza terrestre, es un metal maleable,

de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas.

ELEMENTO QUÍMICO: Un elemento químico es un tipo de materia, constituida por átomos de la

misma clase.

CARBONO: es un elemento químico presente en nuestro planeta que se presenta en estado

sólido a temperatura ambiente, forma parte de todos los seres vivos y está presente en un 0.2%

de la corteza terrestre.

PALANQUILLA: Forma de acero semi terminado que se utiliza para productos “largos”: barras,

canales u otras formas estructurales. Una palanquilla se diferencia de un planchón por sus

dimensiones exteriores; las palanquillas son de sección cuadrada y normalmente es mayor o igual

a 1.600 mm2 y menor a 31.684 mm2. En general son de colada continua, y se utilizan

principalmente en la fabricación de tubos sin costura de diámetros medianos, perfiles, barras,

barras de refuerzo y alambrón.

MALEABLE: La maleabilidad es la propiedad de la materia que permite la obtención de delgadas

láminas de material sin que éste se rompa. Es una cualidad que se encuentra opuesta a la

ductilidad puesto que en la mayoría de los casos no se encuentran ambas cualidades en un mismo

material.


DÚCTIL: La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones

metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse

sosteniblemente sin romperse,1 permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material. A los

materiales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Los materiales no dúctiles se

clasifican de frágiles. Aunque los materiales dúctiles también pueden llegar a romperse bajo el

esfuerzo adecuado, esta rotura sólo se produce tras producirse grandes deformaciones.

ACERO LAMINADO: El acero que sale del horno alto de colada, es convertido en acero bruto

fundido en lingotes de gran peso y tamaño que posteriormente hay que laminar para poder

convertir el acero en los múltiples tipos de perfiles comerciales que existen de acuerdo al uso que

vaya a darse del mismo. El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de

acero fundido a una temperatura que permita la deformación del lingote por un proceso de

estiramiento y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presión llamado tren de

laminación.

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN: se denomina tracción al esfuerzo a que está sometido un cuerpo

por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.

LÍMITE DE FLUENCIA: La fluencia es la deformación brusca de un cuerpo sin incremento de la

carga aplicada que se puede llegar a producir por un esfuerzo de tracción.

A continuación destacáramos los más usados en la industria de la Construcción:

Acero para uso Estructural.

Barras de refuerzo para Hormigón Armado.

ACERO PARA USO ESTRUCTURAL.

Se define como acero estructural al resultado de la aleación de hierro, carbono y en menor cantidad,

silicio, fósforo, azufre y oxígeno, los cuales le otorgan características predeterminadas. El acero laminado

en caliente, fabricado con fines estructurales, se denomina como acero estructural al carbono.

Propiedades del acero estructural: este se presenta como un material homogéneo, con características de

soldabilidad, dúctil, incombustible, aunque a altas temperaturas sus propiedades mecánicas

fundamentales se ven gravemente afectadas, también presenta resistencia a la corrosión en condiciones

normales.

Clasificación 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 estándar, rectangular o soldado, H, T, canal o ángulo, entre

otros menos conocidos.


Figura 1: Perfiles estructurales

B. Barras: Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado, cuya sección transversal

puede ser circular, hexagonal, cuadrada, planas o estrella; a la vez estos se encuentran en

diferentes calidades con respectó a su composición.

Figura 2: Tipos de Barras

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.

Según sus Características mecánicas, se clasifica en

Los productos de acero al carbono que considera esta Norma Chilena, se clasificarán, según las

características mecánicas del acero, en tres grados, designándose éstos por:

A37-24ES

A42-27ES

A52-34ES

En las designaciones adoptadas, la letra A indica que el material es acero al carbono; los números se

refieren a la resistencia a la tracción y al límite de fluencia mínimo por tracción, respectivamente,

expresados en kgf/mm2, la letra E indica que el acero es para usos estructurales, la letra S que el acero es

de soldabilidad garantizada.

BARRAS DE REFUERZO PARA HORMIGON ARMADO.

Son las utilizadas para formar parte de una estructura de Hormigón, aportando la armadura de este

elemento terminado.

Las Barras para Hormigón Armado, son productos de sección circular, con nervios longitudinales y nervios

inclinados, los cuales sirven para generar una mayor adherencia del hormigón con la enfierradura.


Las Barras de Refuerzo para Hormigón Armado, se usan en la confección de armaduras de cualquier

elemento de hormigón armado, ya sea vaciado en obra, pretensado o premoldeado.

Ejemplo de aplicaciones son: losas y muros, vigas y columnas, muros de contención, estanques de agua,

edificios en altura, represas, diques, pavimentos en general y de aeropuertos.

En las siguientes imágenes se observan los resaltes de una barra de refuerzo:

Figura 3: Resaltes de una barra de refuerzo

Figura 4: Resaltes de una barra de refuerzo


Tabla 1: Especificaciones para barras (“marcas”)

Diámetro

Nominal

(mm)

Espaciamiento

medio máximo Cs

(mm)

Altura media

Mínima h media

(mm)

Zona sin resaltes

máxima, e

(mm)

Ancho de la base

máxima, A

(mm)

6

8

10

12

14

16

18

20

22

25

28

32

36

40

4.2

5.6

7

8.4

9.8

11.2

12.6

14.0

15.4

17.5

19.6

22.4

25.2

28

0.24

0.32

0.40

0.48

0.56

0.64

0.72

1.00

1.10

1.25

1.40

1.60

1.80

2.00

4.7

6.3

7.9

9.4

11.0

12.6

14.1

15.7

17.3

19.6

22.0

25.1

28.3

31.4

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.3

7.0

8.0

9.0

10.0

Las barras deben llevar marcas laminadas en sobre-relieve que contengan la información siguiente:

A. Nombre o logotipo que identifique al fabricante.

B. Designación abreviada del grado del acero, según tabla siguiente:

Tabla 2: Tipo de acero y designación

Tipo de Acero

Designación Abreviada

A440-280H

A440

A530-350H

A560

A630-420H

A630

Tabla 3: Significado de la designación de aceros

C. Diámetro nominal de la barra expresado en milímetros, como se aprecia en las siguientes

imágenes:

Significado de A630-420H y A440-280H

A = acero al carbono 630= 630 Mpa

420= 420 Mpa

H = Uso en Hormigón Armado

A = acero al carbono 440= 440 Mpa

280= 280 Mpa

H = Uso en Hormigón Armado


Figura 5: Diámetro nominal de la barra

Las barras son de dos tipos: lisas o con resaltes. Sin embargo, las barras de acero grado A44-28H podrán

fabricarse lisas o con resaltes, y las de acero A63-42H, sólo con resaltes, en los diámetros que indican a

continuación.

Tabla 4: Tipos de barras y diámetros

Tipos de Barra

Diámetro en Milímetros

A44-28H

A63-42H

Barras Lisas

Narras Con Resaltes

5-16

8-40

-

8-36

5. PRECAUCIONES

Asistir con zapatos de seguridad a todas las experiencias.

Usar ropa con manga larga y pantalones de tela gruesa, tipo jeans.

Usar los elementos de protección personal que serán entregados en el respectivo curso para su uso, estos deberán ser devueltos al término de la experiencia.

6. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO

Actividad 1: Determine la densidad de los distintos metales que existen para esta experiencia y comente sus diferencias. Para determinar el volumen utilice un pie de metro o el concepto de volumen por líquido desplazado, utilice la unidad de kg/m³. “El volumen del líquido desalojado corresponde al volumen del sólido sumergido” Actividad 2: Identifique las barras de refuerzo por sus “marcas” y verifique con un pie de metro las medidas de los resalte según los antecedentes anteriores. Actividad 3: Con la ayuda del profesor, se someterá un alambre a un esfuerzo de tracción, observe que sucede al finalizar el ensayo y calcule: P: es la carga aplicada en kg A: es el área en cm². 7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Acero - Barras laminadas en caliente para hormigón armado


8. PAUTAS DE EVALUACIÓN

SIGLA ASIGNATURA: TAM1201

EXPERIENCIA LABORATORIO: METALES

DATOS DEL ESTUDIANTE

Nombre Estudiante:

RUT:

Sección:

Sede:

Docente:

Fecha:

Puntaje obtenido:

Nota:

ESCALA DE VALORACIÓN

Sigla Leyenda

L LOGRADO

ML MEDIANAMENTE LOGRADO

NL NO LOGRADO

ASPECTOS A EVALUAR Niveles de logro

N° CONDICIONES DE SEGURIDAD L ML NL

1. Conoce las disposiciones básicas de realización de la actividad de seguridad previa.

2. Utiliza los elementos de protección personal adecuados para la actividad.

3. Realiza el trabajo de forma segura, cumpliendo con lo establecido en la normativa vigente.

4. Mantiene un comportamiento adecuado durante el desarrollo de la actividad.

5. Demuestra capacidad de corregir faltas que afecten la seguridad y orden de la clase.

II. DESEMPEÑO DE LA ACTIVIDAD L ML NL

6. Identifica las herramientas y materiales a utilizar para realizar la actividad.


7. Utiliza las herramientas de trabajo y materiales de acuerdo a protocolos.

8. Aplica las técnicas de trabajo establecidas para la actividad.

9. Termina el trabajo bajo el estándar de calidad establecido.

10. Realiza el trabajo de acuerdo a lo establecido por el docente.

11. Realiza un trabajo que cumple con la función requerida.

12. Realiza un trabajo en forma limpia y ordenada de acuerdo a protocolos.

13. Cumple con el objetivo de la actividad de acuerdo a lo establecido en la guía y el programa de la asignatura.

14. Realiza el trabajo en el periodo de tiempo establecido para la actividad.

TOTAL

guÍa n°12 metales

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