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ACEROY OTROS MATERIALES
EQUIPO YARELY TAMAYO
ALEJANDRO VALADEZALFONSO AYALA
FABIOLA CRUZ GARRIDO
TALLER DE MATERIALES
ING. FRANCISCO DUARTE
El acero al carbono, constituye el principal producto de los aceros que se producen, estimando que un 90% de la producción total producida mundialmente corresponde a aceros al carbono y el 10% restante son aceros aleados.
La composición química de los aceros al carbono es compleja, además del hierro y el carbono que no supera el 2%, hay en la aleación otros elementos necesarios para su producción, tales como silicio y manganeso, y hay otros que se consideran impurezas por la dificultad de excluirlos totalmente –azufre, fósforo, oxígeno, hidrógeno.
El aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la tracción y su dureza, incrementa el índice de fragilidad en frío y hace que disminuya la tenacidad y la ductilidad.
Propiedades físicas y químicas.
La palabra acero se refiere usualmente a los aceros al carbono comunes, que se definen como aleaciones de acero y carbono que no contienen más del 2% de carbono y son maleables en forma de bloque o lingote.
El acero estructural es acero al carbono, acero de baja aleación y alta resistencia, con 344.75 MN/m2 de limite elástico.
C
ACERO EN LA ESTRUCTURA
El Acero estructural es uno de los materiales básicos utilizados en la construcción de estructuras, tales como edificios industriales y comerciales, puentes y muelles.Es relativamente barato de fabricar y es el material más fuerte y más versátil disponible para la industria de la construcción.
Ventajas del acero como material estructural:
• Alta resistencia.
• Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo
• Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente.
• Ductilidad.- La propiedad de soportar grandes deformaciones bajo altos esfuerzos de tensión.
• Tenacidad.- La propiedad para absorber energía en grandes cantidades
a. Perfiles estructurales: piezas de acero laminado cuya sección transversal puede ser en forma de I, H, T, canal o ángulo.
b. Barras: son piezas de acero laminado, cuya sección transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos los tamaños.
c. Planchas: son productos planos de acero laminado en caliente con anchos de 203 mm y 219 mm, y espesores menores de 5,8 mm y mayores de 4,5 mm, respectivamente.
EL ACERO ESTRUCTURAL, según su forma, se clasifica en:
• La fecha en que se descubrió la técnica de fundir el mineral de hierro no es conocida con exactitud. Los primeros artefactos encontrados por arqueólogos datan del año 3.000 A. de C. en Egipto.
HISTORIA Y MANUFACTURA
• Sin embargo, los griegos a través de un tratamiento térmico, endurecían armas de hierro hacia el 1.000 A. de C.
• Los primeros artesanos en trabajar el hierro, producían aleaciones que
hoy se clasificarían como hierro forjado, esto mediante una técnica que implicaba calentar una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un gran horno con tiro forzado,
de esta manera se reducía el mineral a una masa esponjosa de
hierro metálico. Ocasionalmente esta técnica de
fabricación, producía
accidentalmente auténtico acero en lugar de hierros forjado.
Eventualmente los artesanos que trabajaban el hierro aprendieron a fabricar acero con hierro forjado y carbón vegetal en recipientes de arcilla durante varios días, con lo que el hierro absorbía suficiente carbono para convertirse en acero real.
A partir del siglo XIV el tamaño de los hornos para la fundición aumentó considerablemente, al igual que el tiro para forzar el paso de los gases de combustión
El producto de estos hornos era el llamado arrabio, una aleación que funde a una temperatura menor que el acero o el hierro forjado. El arrabio se refinaba después para fabricar acero.
El proceso de refinado del arrabio mediante chorros de aire se debe al inventor británico Henry Bessemer, que en 1855 desarrolló el horno o convertidor que lleva su nombre.
Desde la década de 1960 funcionan varios minihornos que emplean electricidad para producir acero a partir de chatarra.
Clasificación y designación.
• El acero se puede especificar de acuerdo con 1)composición química 2)método de fabricación 3) propiedades mecánicas 4)un sistema de designación numericade graduaciones de los aceros estándar.
• En este caso lo clasificaremos por su porcentaje de carbono
• Hierro en lingote: contenido mas bajo de carbono y otros elementos de aleación, hecho en hornos básicos de hogar abierto, resisten corrosión, usado para lamina.
• Acero extra suave o muy suave: de .08 a .18% de carbono, ductilidad, tenacidad, soldabilidad y se usa cuando se requiere facilidad de labrado en frio (alambres, remaches, tubería… etc)
• Grado estructural dúctil: de .15 a .29 % de carbono, resistencia combinada con facilidad para maquinado. Construcción de edificios, puentes, tornillos, pasantes, calderas, material rodante de ferrocarril.
• Grado medio: de .25 a .35% mas duro y fuerte que el grado estructural ductil, pero se puede forjar en caliente, construcción de barcos y maquinaria.
Otras clasificaciones son:
• Grado medio duro: de .35 a .65% de carbono
• Grados para resorte: de .85 a 1.05% de carbono
• Aceros al alto carbón o para herramientas: de 1.05 a 1.20% de carbono.
Perfiles pesados.
Se define como perfiles pesados a los perfiles laminados con elementos de espesores mayores que 40mm y a las barras o vigas armadas con chapas e espesor mayor que 50mm.
Perfiles comerciales.
El aceros e obtiene en forma de angulos, canales, vigas I, columanas H formas T, formas Z, placas, columnas tubulares etc.
Perfiles ligeros
Los perfiles de acero de calibre ligero se moldean dea cero al carbono rolado en plano y usualmente debe tener un limite elástico de 275.8 MN/m2.
Van de calibres del No. 12 al No. 20. Son formas de un solo doblez o soldadas entre si.
Se usan para claros de hasta 6.096 m utilizando el calibre mas pesado con un espaciamiento de 304.8 mm.
Todos los perfiles se obtienen con una longitud mínima de 1.524m y máxima de 12.192m.
Hay clavable y no clavable, ambos tipos se obtienen punzonados o solidos. Asi mismo existen dos tipos de acabados cromado de zinc y galvanizado
Al elegir estructuras de acero ligero se debe consultar con los fabricantes para conocer los datos mas recientes acerca de este tipo de construcción.
Las estructuras de acero ligero se pueden instalar directamente en el lugar de la construcción o prefabricar fuero o dentro de la obra en construcción.
Acero en la Construcción
Construcción
Materiales en la Construcción
Arena Metálicos
Hierro
Acero
Acero Galvanizado
Acero para Concreto
Aluminio
Piedra Orgánicos
Arcilla Sintéticos
En los campos de la Arquitectura e ingeniería, la construcción es el arte o técnica de fabricar edificios e infraestructuras. En un sentido más amplio, se denomina construcción a todo aquello que exige, antes de hacerse, tener o disponer de un proyecto y una planificación predeterminada.
La Construcción
Arena: Se emplea arena como parte de morteros y hormigones
Arcilla: La arcilla es químicamente similar a la arena: contiene, además de dióxido de silicio, óxidos de aluminio y agua. Su granulometría es mucho más fina, y cuando está húmeda es de consistencia plástica.
Piedra: La piedra se puede utilizar directamente sin tratar, o como materia prima para crear otros materiales.
Materiales en la Construcción
Metálicos: Los más utilizados son el hierro y el aluminio. El primero se alea con carbono para formar:Acero.
Orgánicos: Fundamentalmente la madera y sus derivados, aunque también se utilizan o se han utilizado otros elementos orgánicos vegetales, como paja, bambú, corcho, lino, elementos textiles o incluso pieles animales.
Sintéticos: Fundamentalmente plásticos derivados del petróleo, aunque frecuentemente también se pueden sintetizar. Son muy empleados en la construcción debido a su inalterabilidad, lo que al mismo tiempo los convierte en materiales muy poco ecológicos por la dificultad a la hora de reciclarlos. También se utilizan alquitranes y otros polímeros y productos sintéticos de diversa naturaleza. Los materiales obtenidos se usan en casi todas las formas imaginables: aglomerantes, sellantes, impermeabilizantes, aislantes, o también en forma de pinturas, esmaltes, barnices y lasures.
El acero es una aleación, es
decir, un metal mezclado que se
logra derritiendo y uniendo
diferentes materiales.
Actualmente existen más de
2.500 clases de acero estándar
en todo el mundo. Todos ellos
está hechos principalmente con
lingotes de hierro que, a su vez,
están conformados por el
elemento hierro, más un tres
por ciento de carbón.
Acero
El acero se comenzó a utilizar como elemento estructural en obras de arquitectura para la construcción de estaciones ferroviarias y salones de exposición, es decir para cubrir grandes espacios. Pero el desarrollo de la construcción con acero de edificios en altura surge a fines del siglo XVIII y principios del XIX, donde la estructura se rellena con obra de mampostería. El desarrollo posterior de los conceptos conduce a novedosos planteos de esqueleto y cerramiento exterior metálico, con una notable evolución.
Acero en la Construcción
El acero galvanizado es aquel que se obtiene luego de un proceso de recubrimiento de varias capas de la aleación de hierro y zinc. Por lo general se trata de tres capas de la aleación, las que se denominan “gamma”, “delta” y “zeta”. Finalmente se aplica una última y cuarta capa externa que sólo contiene zinc.
Acero Galvanizado
Es un sistema constructivo liviano, ya que no necesita equipos y maquinaria pesada para su uso, y abierto, dado que permite cualquier tipo de terminación exterior e interior.
Construcción con Acero Galvanizado
El creciente uso del acero como material de elección para estructura de viviendas se debe a varias razones, las principales son:
• La experiencia mundial al respecto indica que el acero va reemplazando paulatinamente a otros materiales usados en la construcción.
• Aspectos tecnológicos (Resistencia mecánica, Incombustibilidad, Versatilidad, Durabilidad, Estabilidad dimensional).
• posibilidad de protección ambiental ya que el acero galvanizado es completamente reciclable.
ACERO INOXIDABLE
Los aceros inoxidables son aleaciones ferro-cromo con un mínimo de 11% de cromo.
El agregado de otros elementos a la aleación permite formar un amplio conjunto de materiales, conocidos como la familia de los aceros inoxidables.
Entre los elementos de aleación, dos se destacan: el cromo y el níquel.
El acero inoxidable es un acero de elevada pureza y resistente a la corrosión, dado que el cromo, y otros metales que contiene, poseen gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él formando una capa pasivadora, evitando así la corrosión del hierro
El acero inoxidable se descubrió a principios del siglo XX cuando al añadir una pequeña cantidad de cromo al acero común, obtuvieron un aspecto brillante y alta resistencia a la suciedad y a la oxidación.
TIPOS DE ACERO INOXIDABLE
• Aceros inoxidables martensiticos: Son aleaciones de hierro, cromo y carbono, estos aceros sufren modificaciones estructurales con la temperatura tienen suficiente resistencia a la corrosión. Su uso mas conocido es en la industria de la cuchillería.
• Aceros Inoxidables Ferríticos: son magnéticos, tienen una buena ductilidad y son resistentes a la corrosión y oxidación a temperaturas elevadas.
• Aceros inoxidables Austeníticos: Este acero presenta mejores prestaciones desde el punto de vista de fabricación de componentes y equipos, muy buena soldabilidad y gran resistencia a los distintos tipos de corrosión.
• Aceros inoxidables austenoferríticos (dúplex) : están constituidos microestructuralmente por dos fases: ferrita y austenita.Estos materiales tienen la ventaja poseer una elevada resistencia mecánica lo que representa en muchos casos un ahorro significativo en costos de material. Por ejemplo en la fabricación de tanques de almacenamiento para los buques de carga.
APLICACIONES DEL ACERO INOXIDABLE
Aceros de Refuerzo
Se denomina acero de refuerzo al acero que se emplea para
reforzar el concreto hidráulico, en este caso el acero
de refuerzo más común consiste en varillas corrugadas, alambre recocido y alambrón.
El acero de refuerzo se obtiene según la ASTM de la fundición de lingotes de acero, rieles de ferrocarril, ejes de ferrocarril y aleaciones de bajo grado.
Acero para Concreto
La técnica constructiva del hormigón armado consiste en la utilización de hormigón reforzado con barras o mallas de acero, llamadas armaduras.
También es posible armarlo con fibras, tales como fibras plásticas, fibra de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los queestará sometido.
La utilización de acero cumple la misión de transmitir los esfuerzos de tracción y cortante a los que esta sometida la estructura.
Concreto Armado
ALUMINIO
Aluminio
Nuero atómico 13
Densidad relativa 2.6989 (20oC
Punto de Fusión: 658.7oC
Punto de ebullición 2467oC
Coeficiente de dilatación térmica lineal 0.0000231/ oC
Resistencia a la tensión 48.256 Mn/m2
El aluminio es un metal blando, no magnético de color argentino que se
caracteriza por su ligereza (la tercera parte del hierro, el latón o el cobre), de bajo unto
de fusión, alta conductividad térmica y eléctrica y de coeficiente de dilatación
moderadamente elevado.
Resistencia
La resistencia mecánica del aluminio depende de su composición y de los tratamientos térmico y mecánico a los que sele haya sometido. Su resistencia puede incrementarse por elementos de aleación y trabajo apropiado hasta 6825 mn/m2
Resistencia a la corrosión
El aluminio de combina fácilmente con el oxigeno y se vuelve resistente a la corrosión por la película transparente de oxido de aluminio que se forma rápidamente y que es relativamente inerte a toda acción química posterior.
Facilidad para el labrado
El aluminio se trabaja con facilidad, y tanto en frio como en caliente, puede laminarse, obtenerse por extrusión, forjarse, prensarse, estirarse, moldearse, estamparse, doblarse y conformarse.
Puede unirse por remachado, apernado, por soldadura autógena, por soldadura fuerte, y por soldadura con metal de aporte.
Formas comerciales
El aluminio se obtiene el forma de lingotes y tochos de primera fusión. A partir de estos se les transforma en barras, varillas, barras de conducción eléctrica, alambre, cable, tubo, tubería y accesorios, plancha, lamina, hoja de espesor de papel y en forma de polvo, así como a perfiles estructurales, piezas vaciadas, forjadas y extruidas.
Tipos y usos
Como base de :
Abrasivos Ingrediente principal
Aditivos Ingrediente principal
CementoIngrediente principal
del cemento aluminoso
Pigmentos (colorantes) Color metálico
Aislamiento Ingrediente principal
RecubrimientosPor inmersión en aluminio fundido,
revestimiento
Como rrr componente de: rr
Latón Aumenta fluidez, la resistencia mecánica y la dureza
Bronce Aumenta resistencia a la tensión y a la corrosión
Loseta de arcilla` Ingrediente
Vidrio Ingrediente
Esmaltes porcelanizados Ingrediente
Oro Cambio de color
Pintura Colores metálicos, rellenador secador, agente aplanador.
Papel Satinador, impermeabilizante, le da alto brillo
Plasticos Sellador, lubricante
Caucho Sellador
Acero inoxidable Aumenta la ersistencia a la oxidacion
AceroDesoxidante; aumenta ka resistencia
mecanica y la resistencia al calor; recubrimientos protectores.
Textiles Impermeabilizante; los hace incombustibles.
Usos aliados de la construcción. Soldadura Proceso de termita
Usos Ajenos a la construcción:
Industria de la aviación, automotriz y de transporte, equipo de comunicación, instalaciones de energía eléctrica, electrónica, refractarios industriales, joyería, lubricantes, maquinaria y equipo, radio, televisión, filtros de rayos X, industrias espaciales.
HistoriaEl aluminio es uno de los metales comunes mas nuevos, a pesar de ser el elemento mas abundante en la corteza terrestre.
Los romanos utilizaban un producto llamado alumen que es un sulfato natural de aluminio y potasio.
En 1200 se purificaron estas sales minerales a la forma de alumbre a partir de arcilla y fue hasta 1809 que Davy demostró que el alumbre tenia mase metálica. Y a partir de una aleación con hierro se obtuvo el oxido de aluminio.
En 1825 Oersted produjo el primer aluminio metálico, pero solo en polvo.
En 1845 Woehler ideo como transformar el polvo en partículas, a partir de las cuales descubrió sus extraordinarias propiedades físicas.
En 1852 el aluminio era mas apreciado que el oro, costaba $545 dólares la libra.
En 1854 se logro aislar el aluminio de 96% de pureza.
En 1856 se contemplo el primero uso del aluminio en la arquitectura, en la punta del monumento a Washington.
En 1886 nació la industria del aluminio. Se descubrió el método moderno de producción de aluminio reduciendo su costo hasta los 57 centavos de dólar por libra en 1892.
El primer uso que tuvo el aluminio fue en utensilios domésticos. Luego en naves aéreas, para las guerras mundiales, lo que impulso al aluminio a convertirse en un material importante en la industria del transporte, la industria quimica, la industria eléctrica, y en la arquitectura.
El aluminio comenzó a utilizarse en la construcción hacia 1926 y su uso ha aumentado en forma continua desde entonces, para antepechos, ventanas, puertas, pasamanos ornamentales y trabajos de enrejado, cubiertas de techos y laterales, fachadas e tiendas, cercados, aislamiento de reflexión y una gran variedad de herrajes.
En 1954 se popularizo mucho la construcción de muros de cortina y se cubrieron los edificios con paneles fabricados de lamina de aluminio respaldados por concreto ligero, en acabados con dibujo anodizados y esmaltados.
COBRE
Nuero atómico 29
Densidad relativa 8.91 (20oC
Punto de Fusión: 1083oC
Punto de ebullición 2310oC
Coeficiente de dilatación térmica lineal 0.0000168/ oC
Resistencia a la tensión 20.85 Mn/m2
Es un metal dúctil, maleable, no magnético, de color café rojizo brillante. Tiene la mayor conductividad eléctrica y térmica de todas las sustancias excepto la lata.
El cobre forma aleaciones útiles, tiene suficiente resistencia para trabajos estructurales secundarios y se trabaja con facilidad
El cobre se utiliza tanto con un gran nivel de pureza, cercano al 100%, como aleado con otros elementos. El cobre puro se emplea principalmente en la fabricación de cables eléctricos.
Resistencia a la corrosión
Una gran parte de las redes de transporte de agua están hechas de cobre o latón,
debido a su resistencia a la corrosión y sus propiedades anti-bacterianas, habiendo quedado las tuberías de plomo en desuso por sus efectos nocivos para la salud humana.
Frente a las tuberías de plástico, las de cobre tienen la ventaja de que no arden en caso de incendio y por tanto no liberan humos y gases potencialmente tóxicos.
El cobre y, sobre todo, el bronce se utilizan también como elementos arquitectónicos y revestimientos en tejados, fachadas, puertas y ventanas.
El cobre se emplea también a menudo para los pomos de las puertas de locales públicos, ya que sus propiedades anti-bacterianas evitan la propagación de epidemias.
Dos aplicaciones clásicas del bronce en la construcción y ornamentación son la realización de estatuas y de campanas.
El sector de la construcción consume actualmente (2008) el 26% de la producción mundial de cobre.
Nuero atómico 82
Punto de Fusión: 327°C
Punto de ebullición 1749C
Plomo
• El plomo es un elemento común de una amplia gama de materiales, incluidas las pinturas y otros tipos de revestimientos, morteros de plomo y metales básicos que pueden soldarse o ser sometidos a chorreo abrasivo.
• Peligroso
• Metal blando, maleable y dúctil.
• Su utilización como cubierta para cables, ya sea la de teléfono, de televisión, de internet o de electricidad, sigue siendo una forma de empleo adecuada. La ductilidad única del plomo lo hace particularmente apropiado para esta aplicación, porque puede estirarse para formar un forro continuo alrededor de los conductores internos.
• El uso del plomo en pigmentos sintéticos o artificiales ha sido muy importante, pero está decreciendo en volumen.
CONCLUSIÓN
Más allá de la monumentalidad, en sus aplicaciones para la
industria de la construcción el acero es un material cotidiano, versátil y amigable, que cada
día encuentra nuevos y variados usos a partir del
desarrollo de productos con propiedades mejoradas,
acabados y formas diferentes, nuevas aleaciones y
recubrimientos.
![Trabajo - EL ACERO Para Tecnologia Materiales[1]](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/577c81141a28abe054ab66e8/trabajo-el-acero-para-tecnologia-materiales1.jpg)
