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.