SEMANA 14 : EL ACERO

El acero

El término acero sirve comúnmente para denominar, en ingeniería metalúrgica, a una mezcla de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03 % y el 2,14 % en masa de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,14 % se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas.

Usos del acero:

El acero se usa para la fabricación de herramientas, utensilios, equipos mecánicos, partes de electrodomésticos y maquinas industriales. El acero se consume en la construcción de camiones y de maquinaria para la agricultura.

Las construcciones ferroviarias, ya sea de vías o material rodantes, consumen grandes cantidades de acero. Se puede encontrar este elemento en la industria de las armas, sobre todo en el armamento pesado, vehículos blindados y acorazados. Los astilleros que construyen barcos petroleros, gasistas y buques cisternas son grandes consumidores del acero.

Otra industria que recurre mucho acero es la automotriz, ya que muchas partes de los automóviles están compuestas por ese material, por ejemplo: el cigüeñal, piñones, ejes de transmisión de caja de velocidades y brazos de articulación de la dirección.

Acero grado 60:

Fierro Corrugado ASTM A615-GRADO 60

DENOMINACION: Fierro Corrugado ASTM A615-GRADO 60.

DESCRIPCION: Barras de acero rectas de sección circular, con resaltes Hi-bond de alta adherencia con el concreto.

USOS: Se utilizan en la construcción de edificaciones de concreto armado de todo tipo: en viviendas, edificios, puentes, obras industriales, etc.

NORMAS TECNICAS:

Composición Química, Propiedades Mecánicas y Tolerancias dimensionales:

- ASTM A615 Grado 60
- Norma Técnica Peruana 341.031 Grado 60.
- Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú.

PRESENTACION: Se produce en barras de 9 m y 12 m de longitud en los siguientes diámetros: 6 mm, 8 mm, 3/8", 12 mm, 1/2", 5/8", 3/4", 1" , 1 3/8". Previo acuerdo, se puede producir en otros diámetros y longitudes requeridos por los clientes.

Ensayos mecánicos del acero:

Ensayos de tracción:

 El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas (ε = 10^–4 a 10^–2 s^–1).

Límite de fluencia o límite elástico aparente:

 Valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada.

Límite elástico (límite elástico convencional o práctico):

 Valor de la tensión a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado. Es la máxima tensión aplicable sin que se produzcan deformaciones permanentes en el material.

Carga de rotura o resistencia a tracción:

Carga máxima resistida por la probeta dividida por la sección inicial de la probeta.

Alargamiento de rotura:

Incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posición está normalizada y se expresa en tanto por ciento.

Estricción: 

es la reducción de la sección que se produce en la zona de la rotura. Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta apreciándose una acusada reducción de la sección de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarán acumulándose hasta la rotura de la probeta por esa zona.

Módulo de elasticidad o Módulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior. Es el resultado de dividir la tensión por la deformación unitaria, dentro de la región elástica de un diagrama esfuerzo-deformación

Ensayo de compresión:

Los ensayos practicados para medir el esfuerzo de compresión son contrarios a los aplicados al de tracción, con respecto al sentido de la fuerza aplicada. Tiene varias limitaciones:

Dificultad de aplicar una carga concéntrica o axial, sin que aparezca pandeo.

Una probeta de sección circular es preferible a otras formas.

El ensayo se realiza en materiales:

Duros.

Semiduros.

Blandos.

Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razón entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a la dirección de la fuerza.

Ensayo de Choque:

Dentro de los ensayos de choque encontramos dos tipos usualmente utilizados para determinar la resiliencia de un material.

El principio de funcionamiento de la máquina utilizada es el que se demuestra en la , donde una masa o peso “G” asegurado a una barra que puede girar sobre un eje “O”, es elevado a una altura H1, desde su posición vertical de reposo, lo que también el posible indicador con el ángulo a1, en estas condiciones se deja caer y en el punto P, ubicada sobre la vertical de desplazamiento de péndulo, se coloca una barra de un material determinado.

El ensayo dinámico se realiza en una máquina conocida como péndulo o martillo pendulante, para realizar el ensayo se coloca la probeta en una mordaza y depende del método a utilizar se golpea la probeta, provocando en la mayoría de los ensayos una rotura con la característica de poseer rotura por tracción y por corte. Los valores obtenidos por estos ensayos, son únicamente comparables, en materiales con propiedades similares, ya sean dúctiles o frágiles, cuando se realizan sobre el mismo tipo de probeta y en idénticas condiciones de ensayo.

 Materia prima y el término "no-renovable"

Con el fin de entender mejor el término "no-renovable" en relación con los recursos minerales, hay que distinguir claramente.

Los yacimientos de recursos minerales que forman la "materia prima" para la actividad minera que a su vez procesa el mineral y transforma su contenido en materia prima para siguientes etapas de producción que por lo general son de tipo industrial. Por ejemplo, en el caso del oro .

Los productos de la minería, los cuales normalmente se considera como "materia prima" del proceso industrial.

Ambos, normalmente, se consideran como "Recursos Minerales", el yacimiento de oro, igual que el oro mismo. La diferencia importante que existe, se puede explicar muy fácil con un ejemplo: En el idioma español se distingue claramente entre el "pez" y el "pescado", aunque sea el mismo animal. En este sentido los recursos minerales dentro de la tierra (yacimientos) corresponden al pez en el agua, mientras que los recursos minerales producidos por la minería (minerales) corresponden al pescado, que se vende en el mercado.

Así, la minería en su fase de explotación consume la materia prima "yacimiento de oro", y produce la materia prima "oro". Por lo tanto, queda claro que el único recurso "no-renovable" que aprovecha la minería son los yacimientos. La materia prima "oro" no es consumida sino más bien sometida a un proceso de concentración a través de las diferentes operaciones de beneficio del mineral.

Proceso siderúrgico:

Serie de pasos consecutivos que nos transformarán una materia prima como el mineral del hierro, y el carbón de coque, hasta un producto final como el acero. El hierro con el carbón, se quema en los altos hornos, para que se cree el acero: Un alto horno, es lo que se muestra a continuación.