UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CÁCERES VELÁSQUEZ

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS PURAS

CARRERA ACADÉMICO PROFESIONAL INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO EN

ACERO

TRABAJO ENCARGADO

PROPIEDADES Y

TIPOS DE PERFILES DEL ACERO

PRESENTADO POR:

COILA AYAMAMANI, Frank

GOMEZ YAPO, Cristian Brayan

PORTILLO TICONA, Hebershon Javier

DOCENTE:

ING.

SEMESTRE

VII -“B”

PROPIEDADES Y PERFILES DEL ACERO

1. Aceros estructurales

Se define como acero estructural a lo que se obtiene al combinar el hierro, carbono y

pequeñas proporciones de otros elementos tales como silicio, fósforo, azufre y oxígeno, que

le contribuyen un conjunto de propiedades determinadas. El acero laminado en caliente,

elaborado con fines estructurales, se le nombra como acero estructural al carbono, con límite

de fluencia de 250 mega pascales, eso es igual a 2.549Kg/cm2. Es el resultado de la aleación

del hierro y carbono. En los aceros al carbono comunes, el hierro constituye más del 95%.

Pueden estar presentes en pequeñas cantidades; azufre, oxigeno, cilicio, nitrógeno, fósforo,

manganeso, aluminio, cobre y níquel.

Clasificación de acuerdo a su composición:

Acero carbonizado: es la aplicación de un recubrimiento de zinc a una lámina, solera,

alambre o productos metálicos prefabricados de hierro o acero, para protegerlo contra

muchos tipos de corrosión.

Acero inoxidable: son acero de alta aleación que contiene más del 10% de cromo. Se

caracteriza por su resistencia al calor, a la oxidación y la corrosión. Resistencia a tensión, o

límite de fluencia de los aceros usados en nuestro país.

Ventajas del acero como material estructural:

Tiene una gran firmeza.- La gran firmeza del acero por la unidad de peso significa que el

peso de las estructura se hallará al mínimo, esto es de mucha eficacia en puentes de

amplios claros.

Semejanza.- Las propiedades del acero no cambian perceptiblemente con el tiempo.

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

tiempos indefinidos.

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.

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.

2. PERFILES DEL ACERO

Normalmente los perfiles de acero se pueden clasificar según el tipo de proceso de

producción que le da origen, según se detalla a continuación:

Perfiles Laminados:

Los perfiles laminados se producen a partir de la laminación en caliente de palanquillas o

tochos hasta darle la conformación deseada. Entre sus características destaca su

uniformidad estructural pues no presentan soldaduras o costuras y tienen un bajo nivel de

acumulación de tensiones residuales localizadas. Se distinguen, básicamente en dos

grandes familias:

Perfiles de alas paralelas:

Los perfiles de ala paralela se producen en secciones tipo “I” y “H”, también denominadas

doble T y los perfiles H de al. Se caracterizan por tener alas perpendiculares al alma, de

caras paralelas, rectilíneas y de espesor constante que dejan ángulos redondeados en los

encuentros interiores entre el ala y el alma.

Son muy utilizados en la fabricación de estructuras, ya que su geometría paralela y

rectilínea facilita las uniones, conexiones y encajes.

Perfiles de alas inclinadas o Normales americanos

Los perfiles normales americanos o de alas inclinadas se producen básicamente en

secciones tipo “I”, “U” y “L” y se caracterizan por tener los exteriores de las alas

perpendiculares al alma, mientras las caras interiores de las alas presentan una inclinación

de hasta un 14% respecto de la cara exterior, por lo que los espesores de las alas son

decrecientes. Las uniones entre las caras exteriores e interiores de las alas, así como las

uniones entre las alas y el alma, son redondeadas.

Perfiles conformados en frío:

Los perfiles conformados en frío o doblados se obtienen por la conformación de planchas

planas en forma de chapas o flejes sin cambiar su temperatura. El proceso se puede hacer

mediante plegado, en cuyo caso su longitud está limitada por el largo de la plegadora,

(usualmente de entre 3.000 y 6.000mm) y los espesores mayores se sitúan alrededor de

los 12mm, también dependiendo de la potencia de la plegadora. Se pueden hacer

mediante proceso continuo en una línea perfiladora o “roll former”, en cuyo caso, el largo

de fabricación es continuo y la longitud es teóricamente indefinida, aunque limitada

normalmente a medidas comerciales o a limitaciones del transporte. Los espesores

máximos en las líneas perfiladoras, difícilmente superan los 6mm. Su característica

geométrica principal es que los cantos y vértices que presentan son redondeados. Se

producen usualmente en secciones tipo “U”, “C” (o canal atiesado), “L” y algunas variantes

según cada productor (Omega, Sigma, etc.). A diferencia de los tubos, esta familia de

perfiles conformados suele denominarse también como perfiles abiertos.

Perfiles soldados:

Una alternativa frecuentemente utilizada para enfrentar las limitaciones de disponibilidad

de perfiles laminados y responder a exigencias de diseño específicas es la producción de

perfiles soldados, fabricados a partir de planchas planas de acero que son sometidas a

corte, armado y soldadura. Esta estrategia permite obtener una casi ilimitada variedad de

formas, geometrías y espesores de perfiles a partir de las secciones o flejes que son

empalmados mediante soldadura, normalmente de arco sumergido. Una de las

características de los perfiles soldados es que permiten la producción de perfiles de

sección variable.

El proceso de producción permite desarrollar esta actividad desde instalaciones semi-

artesanales a complejas instalaciones industriales. La soldadura produce deformaciones

térmicas en las alas, que deben ser compensadas previamente o corregidas luego de su

producción.

Las relaciones de las dimensiones en perfiles típicos H, I, son las siguientes:

CS, tienen la forma de H y su altura es igual al ancho del ala, h=b.

CVS, tienen forma de H y la proporción entre la altura y el ancho es de 1.5:1.

VS, son de sección tipo I y la proporción entre la altura y el ancho del ala es de 2:1 y 3:1.

Perfiles electro soldados

La producción de perfiles soldados mediante electrosoldadura por resistencia eléctrica (o

electro fusión) permite altas productividades de perfiles en secciones que varían entre 100

y 500mm y espesores entre 3 y 12mm.

La versatilidad de la línea de electrosoldadura permite obtener perfiles de diferentes

secciones y longitudes.

Perfiles tubulares con costura

La fabricación de perfiles tubulares de sección redonda, cuadrada o rectangular, tanto

para transporte de fluidos, gases o para efectos estructurales se realiza a partir de

procesos continuos o de cilindrado de planchas, según los requerimientos de dimensión y

espesor del producto esperado. Estos perfiles, cuando tienen cierto tamaño y resistencia

(espesores superiores a 3mm) se denominan secciones huecas estructurales, siendo su

denominación en inglés: HSS.

De producción continua con soldadura por resistencia eléctrica

El acero plano en bobinas es previamente seccionado en flejes de acuerdo al desarrollo del

perfil tubular a producir, siendo cargado en una línea de conformado en frío que, en sus

etapas previas a la conformación, tiene una etapa de preparación de los bordes para luego

ser conformado hasta la formación del tubo. En el extremo final se sitúa la estación de

soldadura en la que mediante una corriente eléctrica de alta frecuencia se produce la

fusión de los cantos en contacto. Los excedentes de la soldadura son eliminados por

raspadores antes de que se enfríen. La producción de secciones cuadradas o rectangulares

se logra posteriormente por deformación por presión lateral del tubo circular.

a) Producción continua con soldadura helicoidal por arco sumergido

Otra forma de producir tubos soldados en forma continua es mediante soldadura

helicoidal por arco sumergido, que permite la construcción de tubos de mayores

diámetros (entre 406 y 2540mm) y mayores espesores (entre 4,4mm y 12,6mm)

en largos de entre 6 y 12m.

b) Cilindrados de grandes dimensiones y espesores

La producción de tubos es posible a partir del cilindrado de chapas en

cilindradoras que varían en sus características, existiendo las que actúan tanto

manualmente como en forma mecánica, neumática o hidráulica. La deformación

de la plancha o chapa se produce en un equipo de tres o cuatro cilindros que

ejercen presión entre sí conformando un aro llamado virola. Este proceso, que

permite la obtención de variados espesores y diámetros, está limitado en la

longitud de los cilindros deformadores de la cilindradora, por lo que se deben

empalmar longitudinalmente los tramos de plancha cilindrada o virola. El diámetro

mínimo de cilindrado depende del espesor de la plancha y del material. Hay

procesos hidráulicos que permiten cilindrar hasta planchas de 50mm de espesor y

diámetros internos de hasta 840mm, mientras cilindradoras pequeñas están

limitadas a espesores máximos de 6mm.

Perfiles tubulares sin costura

El proceso de producción de tubos sin costura se realiza por laminación en caliente de

palanquillas redondas (esbozos) mediante un mandril de expansión en un proceso

también conocido como extrusión. Y se producen en espesores variables entre 2,9 y

20,6mm y en secciones entre 26,7 y 355,6mm.