Acero

EL ACERO EL HIERRO El hierro, metal, se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes. Aplicación: Metal mas usado, fundamentalmente en la producción de ACERO LAS FUNDICIONES de HIERRO. Son aleaciones de hierro y carbono que se diferencian de los aceros en el porcentaje de carbono que contienen. Los aceros contienen entre el 0,03 y el 1,76 % de carbono Las fundiciones contienen entre 1,76 y 6,67%. Esta diferencia hace que las propiedades y los usos de unas y otros sean diferentes. Los ACEROS por su ductilidad son fácilmente deformables en caliente utilizando forjado, laminación o extrusión. Mientras que las FUNDICIONES son frágiles y se fabrican generalmente por fundición. Son más resistentes a la corrosión y a los cambios bruscos de temperatura que los aceros comunes. La fundición es la industria para la construcción de maquinarias, piezas de gran tamaño, calderas, armaduras, obtención de piezas especiales para las instalaciones sanitarias: codos, reducciones, tuberías, etc. . LA METALURGIA Y LA SIDERURGIA Metalurgia, es el arte de extraer los minerales respectivos, y con diversos métodos transformarlos, y darles la composición para la elaboración de los metales y el aprovechamiento industrial. La siderurgia es la metalurgia del hierro, el acero y las fundiciones. ALEACION. Es la combinación química de dos o más metales, es una solución en fase sólida. Las propiedades de las aleaciones dependen también de los metales que la integran. De acuerdo a su composición las aleaciones se clasifican en: Férreas: El acero es una combinación de hierro con Carbono. No férreas: El Bronce: Cobre + estaño. El latón es una aleación de cobre y cinc que presenta mayor dureza y resistencia eléctrica que la que tienen estos 2 metales antes de mezclarse. ¿QUÉ ES EL ACERO? El Acero es una aleación o combinación de hierro y CARBONO (alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces suelen añadirse otros elementos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Níquel), Vanadio o Titanio con propósitos determinados. La adición de estos elementos hace que el acero adquiera ciertas propiedades, dependiendo de los elementos y la proporción que se le añada tales como elasticidad, mayor dureza o mayor resistencia a la corrosión. El acero es básicamente hierro altamente refinado (más de un 98%), su fabricación comienza con la reducción de hierro (producción de arrabio) el cual se convierte más tarde en acero. La densidad promedio (ó Peso Unitario) del acero es 7850 kg.f/m3 = 78.5 Kgf Nm3 El mineral hierro, químicamente puro, no tiene aplicación en la ingeniería civil, no se encuentra libre en la naturaleza, El hierro para ser acero tiene que ser fusionado. Generalmente se encuentra oxidado, por lo que es necesario un proceso de reducción, con el carbono y aire a presión en los Altos hornos, liberando gases reductores (CO2), obteniendo el ARRABIO (hierro líquido) como producto principal y la escoria (mezcla de óxidos) como sub producto. FABRICACIÓN DEL ACERO. Procesos en la Producción de Estructuras.

El largo camino que debe recorrer el mineral de hierro hasta transformarse en una estructura útil es como una cadena cuyos eslabones son las industrias y empresas que participan del proceso en las diversas etapas. Materias Primas. Las materias primas de la acería son básicamente tres:  Los combustibles  El mineral de hierro natural o procesado  Los fundentes 

Combustibles: Los combustibles usados en la metalurgia del fierro deben llenar el doble objetivo de ser un agente reductor y de proporcionar el calor necesario para el proceso. Como combustible se puede usar Carbón vegetal, Carbón mineral, Coque siderúrgico, Petróleo, Gas Natural, Gas de refinería. Siendo el mejor de ellos el Coque.

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El mineral de hierro natural o procesado. Es el material que aporta el hierro necesario para la producción de acero. Los principales tipos utilizados son Magnetita, Hematita, Pirita, Limonita. Este material puede ser natural o procesado, eso es concentrado o aglomerado (Sinter, pellet). 1



Fundentes: El fundente tiene la misión de combinarse con las sustancias extrañas (ganga: arena, cal y otros minerales) que no pueden eliminarse por fusión directa del mineral, formando escoria de fácil eliminación. El fundente empleado puede ser básico o ácido: El mejor fundente básico es la cal viva, que se produce a partir de la piedra caliza (carbonato de cal) con 95% de pureza.



El fundente ácido más empleado es la sílice que se encuentra con pocas impurezas en algunos tipos de arena. Otros: Se puede agregar otros elementos como Aire (oxígeno) y Ferroaleaciones con el fin de aumentar la productividad o dar características especiales al acero.

La fabricación del acero se puede lograr en acerías de dos tipos claramente diferenciadas:

 Planta de productos múltiples, que corresponden a las acerías tradicionales, mediante uso de Altos Hornos, con inyección de oxígeno a altas temperaturas.



Método de reducción directa, de reciente aparición, en que el mineral pasa a acero líquido en una sola operación, eliminando los altos hornos. Se combina la reducción directa con hornos eléctricos y colada continua empleando gas natural o energía eléctrica como combustible en reemplazo de coque siderúrgico.

Las ÁREAS básicas de una planta de acero son:



ALTOS HORNOS, que procesan las materias primas para producir fundición líquida, llamada arrabio

Destinados a obtener el hierro de 1ª fusión, reduciendo el mineral. Sistema empleado en producir más del 95% de la producción mundial de fierro.



ACERÍA, donde se transforma el arrabio en lingotes de acero.

Conversión del arrabio en acero.- El Arrabio proveniente del Alto Horno es procesado en el convertidor transformándolo en acero líquido mediante la inyección de oxígeno. Durante el proceso se controlan la temperatura y los porcentajes químicos de sus componentes. Al realizar el vaciado del acero líquido del convertidor a la CUCHARA se efectúan adiciones de finos de coque y ferroaleaciones con un riguroso control de los componentes químicos, para obtener el acero de la calidad deseada. Homogenización.- El acero líquido es agitado mediante la inyección de nitrógeno gaseoso para el burbujeo y constante movimiento de la mezcla y calentada hasta una temperatura de 1560 – 1580ºC mediante arco eléctrico. Se muestrea la mezcla y se verifica su composición, para enviarla a la Colada Continua. Obtención de palanquillas: Colada Continua.- El acero líquido del Horno Cuchara se vierte en la Colada Continua, y se somete a un proceso lento de enfriamiento continuo con agua, pasando a la palanquilla (barras de acero sólido de sección cuadrada), MATERIA PRIMA utilizada en la fabricación de fierro de construcción.



LAMINACIÓN, donde se transforman los lingotes en productos terminados.

Horno de Recalentamiento.- Se verifican las palanquillas (longitud, sección, aspecto superficial) y se vuelve a ser calentadas durante 2 horas en Hornos de abastecimiento continuo, a la temperatura de laminación promedio de 1250 a 1300º C, pasando luego a los trenes laminadores. Deformación plástica del acero: Trenes laminadores.- Se desarrolla el proceso de deformación plástica para convertirlo en barras (adelgazamiento y estiramiento de la barra de acero), con el diámetro requerido, corruga y logotipo. Enfriamiento del acero: Mesa de enfriamiento.Las barras de acero corrugadas se enfrían gradualmente a temperatura ambiente, para ser cortadas a longitudes establecidas. Seguidamente se embalan y se pasa al muestreo por el control de calidad. Producto final.- El producto terminado es enviado al almacén de productos terminados. CLASIFICACIÓN DEL ACERO.- Dependiendo de su contenido en carbono se clasifican en: Aceros comunes Contienen únicamente hierro y carbono. Son fáciles de soldar y poco resistentes a la corrosión. Se emplean en la construcción de estructuras, clavos, tornillos, herrajes y herramientas corrientes. Productos fabricados con aceros al carbono: máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, herramientas de corte, etc. Aceros aleados Contienen otros elementos, además del hierro y del carbono. Son muy resistentes a la corrosión, al desgaste y a las altas temperaturas. Se emplean en la fabricación de instrumentos y herramientas especiales, elementos de maquinaria, herramientas de corte, etc. Estos aceros de aleación se pueden subclasificar en:

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Nº 01. Esquema del Proceso Siderúrgico: FABRICACION DEL ACERO

 ACEROS ESTRUCTURALES.- El contenido de la aleación varía desde 0,25% a un 6%. USO: En estructuras de edificios, construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos y semejantes, diversas partes de máquinas: como engranajes, ejes y palancas. Para Herramientas Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no-metales. Materiales empleados para cortar y construir herramientas: taladros, escariadores, fresas, tarrajas. 

ESPECIALES.- Son aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al

12%. Tienen gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión Se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos.  ACEROS DE BAJA ALEACION ULTRARRESISTENTES. Esta familia es la más reciente de las 4 grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales, contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono. LOS HIERROS MÁS UTILIZADOS EN LOS PROCESOS DE MANUFACTURA SON LOS SIGUIENTES: •

• •

• •

Hierro dulce. Aceros.

C < 0.01. Color gris claro. Tenaz. Se aplica en perfiles, trabajos de cerrajería C entre 0.1 y 0.2 %. (C = Carbono) Materiales con requerimientos especiales de resistencia a la tracción, fricción y tenacidad.

Hierro fundido. Fierro "puro“ Hierro forjado,

C > 2.0% pero < 4.0%. Artículos sin gran calidad pero con gran dureza y muy frágiles. utilizado para la generación de aleaciones especiales. material para la formación de objetos por medio de laminado o forja.

TRATAMIENTO TERMICO del ACERO. Para que el acero pueda ser usado en las múltiples aplicaciones que tiene en la industria se hace necesario someter a los lingotes, provenientes de los hornos de fundición, a tratamientos posteriores en los cuales se INTENSIFICAN o caracterizan las propiedades que se desea aprovechar. Los tratamientos posteriores del acero por el calor, más importantes son el temple, el revenido, la cimentación y el recocido. Temple.- Es la operación por la cual mediante un enfriamiento brusco o muy rápido, del acero calentado previamente, se eleva su resistencia, volviéndolo duro o quebradizo, desarrollándose tensiones en su interior. Revenido.- Es el calentamiento del acero templado, a fin de REDUCIR su fragilidad, y elevar al mismo tiempo su resistencia. Para el revenido se calienta el acero a temperatura que oscila entre 100 y 700º, realizado este calentamiento por contacto con una plancha de hierro o por un procedimiento similar. Cementación.- Mediante este tratamiento se producen cambios, en la composición química del acero. 3

Consiste en calentar la pieza de acero envolviéndola previamente en una sustancia capaz de ceder carbono. Este procedimiento se efectúa de preferencia en aceros al carbono dulce y acero al níquel o cromo-níquel. Lo que se busca es aumentar el contenido de carbono, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo Recocido.- Es la operación de calentar las piezas de acero para destruir las tensiones desarrolladas por el temple. Se diferencia de este en que el enfriamiento se hace lentamente. TRATAMIENTO MECANICO DEL ACERO. Para el aprovechamiento del acero en la industria, se le puede someter al mismo tratamiento mecánico que el hierro dulce, es decir, laminado, estirado y forjado. Una de estas manipulaciones se puede realizar en frío o en caliente. TRATAMIENTO ESPECIAL DEL ACERO. Cromado.- Técnica de protección contra la corrosión que tiene muchas variantes y se puede aplicar al acero, aluminio, magnesio, y zinc. • El cromado de aluminio y magnesio mejora la resistencia a la corrosión considerablemente. Con el acero es mucho menos permanente. Galvanizado. Técnica para protección contra la corrosión que se aplica solo a aceros suaves, hierro fundido y aleaciones de acero. • Las piezas son sumergidas en zinc líquido a una temperatura de 500ºC. Se forma en la superficie de la pieza de trabajo una aleación de zinc/hierro dándole a la pieza una capa adherente de zinc. Características del acero galvanizado El acero conformado en frío es ligero, fácil de manejar y económico, no se agrieta, no se altera y no es inflamable. Los elementos de acero galvanizado pesan mucho menos que los componentes de ladrillo y hormigón La inherente solidez del acero y la cualidad de no inflamable, hace posible que las casas construidas con esta estructura resistan a consecuencias devastadoras como pueden ser fuegos, terremotos y huracanes. La durabilidad de este material es ilimitada; El acero utilizado en la estructura está protegido por un tratamiento de galvanización en continuo que le confiere la protección contra la corrosión y la durabilidad que lo hacen característico. Nitrurizado. Endurecimiento de superficies utilizado solo en ciertos tipos de aceros. • Superficies más duras por tratamientos con calor. • El nitrógeno se combina con el hierro en la superficie para formar nitrato de hierro. PROPIEDADES DE LOS ACEROS El acero es un material muy resistente, homogéneo, isótropo con módulo de elasticidad elevado y reserva plástica importante.  Resistencia: Oposición que ofrece una pieza de acero a ser deformada cuando es sometida a la acción de fuerzas externas. Bajo la acción de esas fuerzas externas y dependiendo de la magnitud, el acero se comporta de 2 maneras diferentes, elástica y plástica. Un comportamiento elástico significa que la pieza retornará a su forma original, una vez que se suspenda la acción de la fuerza. Un comportamiento plástico significa que la pieza permanecerá deformada luego de cesar la acción de la fuerza.  Resistencia al desgaste. Es la resistencia que ofrece el material a dejarse erosionar cuando esta en contacto de fricción con otro material.  Incombustibilidad: La estructura realizada con este material es incombustible, lo cual constituye un elemento de seguridad para la edificación. Es sólo después de 450 grados centígrados de temperatura, que el acero inicia un proceso de deformación bajo el calor, que requiere, según el caso protección apropiada.  Versatilidad: El acero liviano permite la construcción de cualquier tipo de vivienda, inclusive de varios pisos. Puede ser cortado sin dificultad en obra con herramientas usuales en la construcción.  Ductilidad: es la habilidad de un material para deformarse antes de fracturarse. Es una característica muy importante en el diseño estructural, puesto que un material dúctil es usualmente muy resistente a cargas de impacto. Tiene además la ventaja de “avisar” cuando va a ocurrir la fractura, al hacerse visible su gran deformación. En este sentido, el acero tiene una alta capacidad de absorber y disipar energía lo que le da mejores condiciones de resistencia y de durabilidad en ciclos repetidos de carga.  Durabilidad: El acero es resistente a la acción de termitas, hongos y roedores, y otorga a la estructura una larga vida.  Dureza. Es la resistencia que ofrece el acero para dejarse penetrar.  Rendimiento: Se ha reconocido que una de las mayores virtudes de la construcción metálica, aparte de su bajo peso, es su velocidad de montaje.  Reciclable: El acero es considerado como el material más reciclable dentro de la construcción debido a que se separa magnéticamente de manera fácil y rápida del resto de los materiales. El acero representa un importante ahorro de energía y de materias primas, además de ser la alternativa menos dañina para el medio ambiente.  Rigidez: La propiedad que tiene un material para resistir deformaciones se llama rigidez.  Tenacidad: Capacidad del metal de absorber energía sin producir fisuras (resistencia al Impacto) VENTAJAS DE ESTRUCTURAS METALICAS. SOBRE OTROS SISTEMAS: 4

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Una de las principales virtudes de las estructuras de acero es su menor peso, lo que implica ahorro en las fundaciones. Esta característica permite el empleo de este tipo de estructuras en lugares con suelos de menor calidad y con baja capacidad portante. El acero estructural, tiene mayor resistencia frente a los agentes atmosféricos y a la estabilidad del material. No se pudre, no se agrieta, no se deforma, no es inflamable Velocidad de ejecución, traducido en cortos tiempos de entrega más rápido Es reciclable y de baja contaminación La construcción de estructuras de acero es generalmente un proceso más limpio debido a la menor presencia de factores o procesos complementarios. Gran Moldeabilidad. Versatilidad Formal, puede quedar a la vista y combinarse con otros materiales. Permite Grandes Luces, expresión de esbeltez debido a secciones pequeñas Secciones de columnas reducidas, traduciéndose en mayores áreas útiles Precios razonables Las estructuras metálicas apernadas son fáciles y rápidas de montar Las Estructuras metálicas, para cargas equivalentes, tienen menores dimensiones en todos los componentes que en las estructuras de concreto.

DESVENTAJAS . POCA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN EN AMBIENTES SALINOS.- La corrosión de armaduras de refuerzo en obras de Co Ao es un problema que se ha presentado en las últimas décadas en diferentes partes del mundo. En el Perú la ocurrencia en áreas vecinas al mar o en obras marítimas ha sido relativamente común. La corrosión, la acción nociva de los cloruros, sulfatos, son perjudiciales para las estructuras de concreto y acero Especialmente el ambiente marino ocasiona daños a los elementos de concreto reforzado y de metal..    

Su acabado final debe tener algún proceso que lo proteja Por su mantención se recomienda que se use a la vista Material poco cálido Requiere cálculo estructural

CLASIFICACION DE LOS ACEROS PARA LA CONSTRUCCION. El Reglamento Nacional de Edificaciones considera el uso del acero a utilizar de acuerdo a las edificaciones. En el cuadro se detalla estos tipos de acero.

ACEROS ESTRUCTURALES De todos los tipos de acero que pueden producir, los que más interesan para las construcciones metálicas son los Aceros Estructurales, adecuados para resistir esfuerzos. Los aceros estructurales mas conocidos son los Aceros al Carbono y son los más económicos. Los aceros al carbono se dividen en 4 categorías de acuerdo a la cantidad de carbono: Bajo carbono (menos de 0.15%) Moderado carbono (0.15 – 0.29 %)

Medio carbono Alto Carbono

(0.30 – 0.59%) (0.60 – 1.70%) 5

Los aceros estructurales están en la categoría de moderado carbono para asegurar que sean soldables. Los aceros de alta resistencia pueden estar dentro de las categorías de baja aleación o aceros aleados. Las especificaciones ASTM reconocen 14 grados de acero en total. Usos de los aceros estructurales ASTM. A 36 A 242 A 572

Entre los de los aceros al carbono este acero es el más conocido, para estructuras, especialmente en edificación, soldadas o empernadas. Para puentes empernados o soldados, resistentes a la oxidación. Para perfiles estructurales, planchas y barras para edificaciones empernadas o soldadas.

Aceros Estructurales en el Perú. Son producidos por SIDER-PERÚ y Aceros Arequipa, respetando las Normas de ASTM A-36. Con relación a los productos no planos, se laminan Ángulos hasta de 4”, de lados iguales, canales pequeños y varillas lisas, tubos electrosoldados hasta de 4”. Además de los perfiles, que se usan en la mayoría de las armaduras y estructuras de celosía, se tienen los cables y alambres. CABLE DE ACERO.Un cable consiste en uno o más grupos de alambres o de torones de acero para formar un elemento flexible capaz de resistir grandes esfuerzos de tracción. Un Torón es un grupo de alambres de acero, retorcidos helicoidalmente alrededor de un alambre central. En construcción se define al cable como un conjunto de torones alrededor de un núcleo central (generalmente son 6) también mantenidos helicoidalmente. El cable de acero esta formado por tres componentes básicos del diseño: los alambres que forman el cordón, cordones y el alma. USO DE LOS PRODUCTOS DE ACERO EN EL SECTOR METAL MECANICO I. PLANCHAS .

Se produce en el Perú los siguientes productos:

1. LAC.

Laminados en caliente para: Uso general en Calderería, en recipientes de almacenamiento de líquidos, en recipientes de presión, en Estructuras.

2. LAF.

Laminados en frío para:

II. PERFILES.

Filtros de aceite, envases, tapas, etc.

Dentro de esta clasificación se encuentran: Platinas Ángulos (4” x ½”) Tees Canales U

Viga I (6” x ½”) Fierro redondo liso Fierro cuadrado

ACERO DE REFUERZO ACERO GRADO 60:

BARRAS DE ACERO EN LA CONSTRUCCION

Grado 60 significa que la Barra de Construcción tiene una fluencia de 60,000 Lb/pulg2 = 60 KSI ( Kip/pulg2) o lo que es lo mismo, 42,200 Kg/mm2 ó 4220 Kg/cm2. Anteriormente había otros grados, como el Grado 40 ( 2800Kg/cm2) pero se vio la necesidad de aumentar el grado debido a los fuertes sismos que se vinieron sucediendo. Las barras de Construcción se definen como Barras de Acero al Carbono de sección circular, laminadas en caliente, con resaltes HI – BOND de alta adherencia con el concreto (Corrugas). Desde su aparición hasta la actualidad han influido en el desarrollo de la industria de la Construcción como parte complementaria al Concreto Armado, siendo el elemento más importante para la edificación. Cumplen la función de reforzar el concreto armado –formando el esqueleto de la construcción- y debe soportar todas las fuerzas que actuarán sobre ella: peso de la obra, cargas vivas, fuerza sísmica, vientos, etc. Sistema de Fabricación de las barras de refuerzo.En el país existen dos tipos de fabricación de las barras de refuerzo claramente diferenciados, los mismos que están en función de la disponibilidad de la materia prima (mineral de hierro o chatarra) y el otro es la disponibilidad de energía. Las empresas que se encargan de producir las barras son Sider Perú y Aceros Arequipa S.A.33 Se detalla en el Esquema Nº 02 el flujo esquemático de la producción del acero:

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PRODUCCION DE ACERO Flujo esquemático de la fabricación del Acero SIDERPERU MINERAL DE HIERRO

COQUE

Convertidor A Oxígeno

ESCORIA

VIA ALTO HORNO

A C E R O

ACEROS AREQUIPA ELECTRICIDAD CHATARRA de ACERO HIERRO ESPONJA

Colada Continua

VIA HORNO ELECTRICO De acuerdo al esquema se observa que existen 2 vías para la fabricación del ACERO LIQUIDO, y para la obtención de las barras de construcción: 1) Vía ALTO HORNO – Convertidor LD: Esta vía emplea como materias primas principales: Mineral de Hierro (Pellets), Coque y calizas. Estas sufren una reducción mediante la inyección de gases reductores y aire caliente, obteniéndose como producto: el Arrabio Líquido, el cual es enviado a la acería para ser afinado mediante la inyección de oxígeno en los convertidores LD (Hornos Básicos al Oxigeno) y así obtenerse el Acero Líquido. 2) Vía HORNOS ELECTRICOS.- Esta vía emplea como materia prima principal: Carga Férrica Fría (Chatarra), la cual se funde por medio de Arco Eléctrico; de esta manera, se obtiene el Acero Líquido con un alto contenido de residuales (*) (No deseables como: cobre, níquel, molibdeno, cromo, estaño) Esto se debe a que la materia prima empleada está constituida por carga metálica. El acero de las barras de construcción fabricadas pro SIDERPERU es obtenido vía Alto Horno – Convertido LD (Únicos en el país), proceso que permite obtener un acero líquido libre de impurezas, siendo las barras de mayor tenacidad y ductilidad. (*) Residuales: son elementos químicos que acompañan al acero. Dichos elementos son indeseables en la composición del acero ya que traen como consecuencia el endurecimiento de la barra de construcción como producto terminado. 

ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL ACERO GRADO 60 Composición química, compuesto dentro de los rangos por elementos: Azufre (S), Fósforo (P), Carbono ©, Manganeso (MN), Silicio (Si). Dimensiones

mm Pulg.

6 1/4-

Los diámetros nominales de las barras de construcción de producción normal, son:

8 -

9.5 3/8

Diámetro de Barra 12 12.7 15.9 19.1 ½ 5/8 ¾

25.4 1

35.8 1 3/8

Longitud En tramos rectos la longitud nominal es de 9 m (hasta 1”, y de 12 m. el de 1 3/8”) Actualmente, Aceros Arequipa produce varillas corrugadas de 4.7 mm, utilizado en techos, pisos y muros de contención y Alambrón corrugado de 6 mm, para estribos, en reemplazo del refuerzo liso. Fabricado bajo la Norma ASTM A615 y la NTP 341.031.2001 Grado 60. Recomendado por el Colegio de Ingenieros del Perú. ROTULADO.Con el fin de estandarizar el logotipo de las barras de construcción, se ha identificado el diámetro del fierro de construcción: 1. Marca del fabricante. La identificación: Aceros Arequipa o SIDERPERU 2. Diámetro nominal de la barra. Indicadas en alto relieve 3. Grado del Acero (Grado 60) Según el RNE. NORMAS TECNICAS:  

Normas nacionales: INDECOPI. RNE Normas internacionales: ACI, ASTM. ISO. 7

PROPIEDADES FISICAS DE LAS BARRAS DE CONSTRUCCION El RNE exige que las barras de construcción cumplan las normas Norma Técnica Internacional del American Society of Testing: ASTM A 615 o en su defecto la Norma Técnica Peruana NTP 341.031 Grado 60, que establecen cumpla las siguientes propiedades físicas: 

Límite o punto de de Fluencia (Fy): Mínimo 4220 Kg/cm2 o 414 MPa El esfuerzo más allá del cual, el material deja de comportarse elásticamente ocurriendo una deformación permanente.

 Resistencia Ultima, a la tracción o a la Rotura ( R ): Mínimo 6330 Kg/cm2 o 621 MPa. Representa el máximo valor del esfuerzo que el material puede soportar en tracción sin fracturarse.  Ductilidad. Que se mide mediante la relación R/Fy que debe ser mayor o igual que 1.25. La ductilidad del material es la propiedad que le permite ALARGARSE sin presentar fracturas. Los ensayos de ductilidad según el ASTM deben considerarse como el Porcentaje de alargamiento (% A) en una longitud de 8” (20 cm) (Lo= Longitud calibrada de probeta de ensayo): 9% mínimo: Barras hasta ¾” 8% mínimo: Barra de 1” 7% mínimo: Barra de 1 3/8”.  Trabajabilidad del acero, se verifica mediante Pruebas de DOBLADO de acero a 90º y 180º: (d: diámetro nominal de la barra): 3.5 d Para barras hasta 5/8” 5 d Para barras de ¾” y 1” 7 d Para barras de 1 3/8”  Forma de corrugas. Para asegurar un buen agarre con el concreto.  Peso de las Barras. Fija un peso mínimo por cada diámetro de barra para asegura la resistencia necesaria de la misa. Por ello las barras de construcción deben tener:   

Resistencia. Es la capacidad del acero para oponerse a las fuerzas que actúan sobre él. Ductilidad. La propiedad que le permite al acero deformarse (estirarse, doblase, comprimirse) sin romperse. Adherencia al concreto. Las superficies de las varillas tienen unos resaltes llamadas corrugaciones, cuya función es unir la barra al concreto de manera que trabajen como un solo elemento.

CALIDAD DE LOS MATERIALES. En el caso de los elementos metálicos, la calidad esta representada por la composición química de los materiales, características físicas y proceso de fabricación, así como también por el cumplimiento de las tolerancias en cuanto a las dimensiones finales y al cumplimiento de especificaciones internacionalesENSAYOS DE VERIFICACIÓN. Para verificar el cumplimiento con las características mecánicas y físicas, incluidas en una especificación técnica particular, se llevan a cabo una serie de ensayos, que a su vez están regidos por una norma específica. Algunos de esos ensayos son:  Ensayo de tensión ó Tracción: para verificar las características elásticas y plásticas y la resistencia a la rotura.  Ensayo de Dureza: para verificar la dureza.  Ensayo de impacto Charpy: para verificar la tenacidad.  Ensayo de corrosión atmosférica: particularmente en aceros resistentes a la corrosión atmosférica para determinar su resistencia a este ataque.  Ensayo de Doblado del acero a 90º y 180º para verificar la trabajabilidad del acero. EL ENSAYO DE TRACCIÓN. Es una de las más importantes pruebas de calidad que se hace a las barras de construcción. La muestra es sometida a un proceso de estiramiento hasta su rotura. En él se aplica fuerza a la barra y se ve cuánto estiramiento presenta para cada fuerza aplicada. Con esta información se puede elaborar un gráfico que se conoce como el Diagrama Tensión – Deformación. El diagrama muestra 2 tipos de comportamiento del acero.  El 1º se conoce como la Etapa Elástica, que se presenta hasta el punto en que el acero alcanza su Límite de Fluencia, comúnmente conocido como el “fy del acero” En esta etapa el acero se deforma, pero cuando se deja de aplicar la fuerza vuelve a su forma y tamaño original. El límite de fluencia es la fuerza a partir de la cual la barra de acero se deforma plásticamente, es decir, ya no regresa a su longitud inicial después de liberar la carga de tracción. El alargamiento es el porcentaje de barra que se estiró cuando la fuerza aplicada supera al límite de fluencia.  2º Al sobrepasar el Limite de Fluencia el acero entra en su Etapa Plástica, en la que se mantiene las deformaciones después que dejamos de aplicar la fuerza 8

En esta etapa el acero se deforma pero NO se rompe. La fuerza mas alta que puede resistir el acero antes de romperse es lo que se conoce como la Resistencia Ultima. Diagrama Tensión vs. Deformación

FASE: ELASTICA PLASTICA

DE ROTURA

La Resistencia a la Tracción es el máximo esfuerzo que un material es capaz de mantener. Es calculada dividiendo la máxima carga durante un ensayo de tracción, entre la sección transversal original de la muestra. Se expresa principalmente en MPa (Mega Pascal), N/mm2, Kgf/mm2, Lb/pug2 ó KSI (Kip/pulg2) ESPECIFICACIONES TECNICAS. En un expediente de obra generalmente se mencionan: Las barras de refuerzo, alambre corrugado, alambre estirado en frío, mallas soldadas de alambre liso y mallas soldadas de alambre corrugado deben cumplir los estándares de materiales del RNE y las NTP. Las barras de refuerzo deben ser corrugadas, excepto barras o alambre liso, que pueden ser usadas en espirales, estribos y mallas de alambre. La resistencia o fluencia o grado de las barras o alambres deben ser indicados en los planos y documentos contractuales. Cuando se requiera soldar, deberá recurrir al ASTM A706, Barras corrugadas de Acero de baja aleación para refuerzo del concreto. El refuerzo a ser soldado se indicará en los planos y documentos contractuales, especificando el procedimiento de soldadura. BARRAS TRABAJADAS EN FRÍO POR ESTIRADO O TREFILADO. Actualmente se producen varillas trefiladas, trabajadas en frío (estiramiento) a partir del acero lamino en caliente. Esta deformación en frío cambia sustancialmente las propiedades mecánicas del acero original, que no cumplen con las propiedades para su uso en concreto armando. Se producen varillas de diámetros pequeños entre 3 y 5mm. El acero trefilado es el alambrón de trefilería que ha sido estirado para producir las famosas "varillas trefiladas” En general, las varillas trefiladas ensayadas tienen propiedades mecánicas inferiores a las requeridas por las normas de ingeniería para su uso en estructuras de CoAo. , al disminuir su ductilidad. El acero laminado en caliente del alambrón corrugado de 6 mm. tiene una mayor ductilidad y el que se fabrica tiene identificación por parte del fabricante, y no puede ser trefilado. Mediante el trefilado, el alambrón para la construcción es sometido a una deformación en frío mediante la aplicación de una fuerza F que le deforma permanentemente (carga superior al esfuerzo de fluencia). El alambrón pasa por unos dados de trefilación a través de los cuales su sección transversal es reducida (por ej. de 6 a 4.0 mm). Dado que el consumidor final tiene la dificultad de identificar el diámetro de un alambrón, las diferentes variedades son reconocidas como alambrón de “un cuarto”, su denominación tradicional. Estas piezas de acero trefilado son las que se conocen como varillas trefiladas, y tienen una longitud de 8.70 m, confundidas fácilmente por varillas estándar de 9 m. de longitud. USO Y APLICACIÓN DEL ACERO.  

PARA LA CONSTRUCCION. En la fabricación de estructuras de concreto armado en viviendas, edificios, puentes, represas, canales de irrigación, etc. EN LA CONSTRUCCION DE EDIFICACION. . La técnica constructiva del Co.Ao., utiliza el concreto reforzado con barras o mallas de acero, el fierro habilitado y últimamente las planchas colaborantes.

CONTRUCCION DE VIVIENDAS. La experiencia mundial indica que el acero va suplantando paulatinamente a otros materiales usados en la construcción de las viviendas. Pero, ¿cuáles son las ventajas que tiene este material? Aseguran especialistas en el área de construcción de vivienda que de los materiales frecuentemente empleados con fines estructurales, es el acero el que tiene mejores propiedades de resistencia, rigidez y ductilidad. “su eficiencia estructural es además alta; debido a que puede fabricarse en secciones con la forma más adecuada para resistir flexión, compresión u otro tipo de solicitación”. FIERRO HABILITADO • •

Son formas de acero para construcción Previamente preparados de acuerdo a los requerimientos de cada obra. 9

•

Producto personalizado que no necesita transformación adicional y que llega listo para ser instalado. VENTAJAS: Mejor control de costos y rendimientos Mayor flexibilidad en el avance de obra Ahorro de material Ahorro en el costo financiero Entrega en el punto de uso Mayor capacidad de control. ACEROS ESTRUCTURALES.

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Construcciones Industriales, Hangares, Edificios de Acero Estructural, Naves Industriales, Torres de Alta Tensión, etc. EN CONSTRUCCIONES NO CONVENCIONALES, sistemas en seco. El acero galvanizado es una solución lógica y eficaz para las crecientes necesidades del actual mercado de construcción de viviendas. Ofrece múltiples beneficios, en su instalación, tiempo y costo. TIPOS DE ESTRUCTURAS DE ACERO. En general 3 son los tipos más conocidos: Los pórticos, en el caso de edificios. Las Armaduras, cerchas metálicas y/o tijerales. Torres de Transmisión o Torres de Antenas. Estructuras Laminares, compuesto por elementos que conforman una retícula tridimensional. Ej. Cúpulas, hiperbólicas, etc.

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G LO S AR I O Aleación. Es la mezcla de dos o más materiales, fundiéndolos, de los cuales uno al menos es un metal, para obtener una sustancia con diferentes propiedades. En el acero, el carbono es el que, en ciertas proporciones, da dureza al hierro. Coque. Combustible sólido artificial, ligero y poroso que resulta de calcinar ciertas clases de carbón mineral.. Esta compuesto principalmente por carbono y tiene un alto poder calorífico. Se emplea en metalurgia y altos hornos. Calcinar. Reducir a cal viva los minerales calcáreos, quitándoles del ácido carbónico por medio del fuego. Eliminar por el fuego las sustancias volátiles (gas o líquido) de cualquier mineral. Destruir mediante el fuego. Calcita. CaCo3. Carbonato cálcico. Hulla. Carbón de piedra que se conglutina, al arder, y calcinado en vasos cerrados, da coque. Arrabio. Aleación de hierro con más de 2% de carbono y otras impurezas que sale del alto horno. Ductilidad. Capacidad de un material para ser deformado plásticamente sin presentar fractura. Hierro. Es el metal más usado. Fundamentalmente se emplea en la producción de acero, la aleación de hierro más conocida, consistente en aleaciones de hierro con otros elementos, tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene menos de un 2% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundición Fundición. Proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas, consistente en fundir un material e introducirlo en un molde, donde se solidifica. Metalurgia. Técnica de obtención y tratamiento de los metales a partir de sus minerales, incluyendo la producción de aleaciones y fabricación de objetos metálicos. Siderurgia. Técnica del tratamiento del hierro para obtener diferentes tipos de este o de sus aleaciones. Hierro Esponja. Hierro casi completamente puro con estructura sumamente porosa. Hierro Forjado. Hierro forjado a partir de hierro esponja. Forja . Conformado de los metales con golpes de martillo. Resistencia. Capacidad de los materiales para soportar esfuerzo. Se determina cuantificando la fuerza máxima por unidad de área de sección que resiste un material antes de romperse. Temple. Endurecimiento del acero que normalmente se obtiene calentándolo al rojo vivo (alrededor de 800°C) y después enfriándolo súbitamente por inmersión en un líquido. Tenacidad. Capacidad de un acero para absorber energía de golpes o deformación. Límite de Fluencia. Es la fuerza a partir de la cual la barra de acero se deforma plásticamente, es decir, ya no regresa a su longitud inicial después de liberar la carga de tracción. LAC. Laminado en Caliente, productos laminados a una temperatura relativamente alta (cuando el acero aún esta rojo), normalmente son de color gris oscuro. En algunos lugares es llamado acero negro. LAF. Productos planos Laminados en Frío, se obtienen a partir de productos LAC decapados, por reducción en frío al espesor deseado, generalmente seguido de un recocido. De espesores delgados, color gris claro y buen acabado superficial. Galvanizado. Recubrimiento de zinc o una aleación de base zinc, aplicable al acero con el fin de protegerlo contra la corrosión. Palanquilla. Semi-producto de acero producidas en una máquina de colada continua de generalmente sección cuadrada. Las palanquillas son laminadas para obtener barras de alambrón.

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