ÍNDICE CAPITULO l
1. Resumen ejecutivo ………………………………………………………………..04 2. Objetivos …………………………………………………………………………….05
CAPITULO II 3. Historia del acero ……………………………………………………………….....06 4. Elementos y propiedades de los elementos constituyentes del acero ....08 5. Procesos de fabricación del acero ……………………………………………..09 6. Propiedades mecánicas del acero ………………………………………………13
CAPITULO III 7. Normalización del acero ………………………………………………………….14
7.1 Fierro corrugado ASTM A615-grado 60…………………………………….14 7.2 Fierro corrugado ASTM A706-grado 60 ………………………………….15 7.3 Fierro corrugado 04.7 mm ASTM A496-95 ………………………………15 7.4 Alambre negro recocido ASTM A85 ………………………………………15 7.5 Ángulos, tees, platinas, vigas H, canales U estructurales ASTM A36….16
8. Tipos de acero 8.1 Según su soldabilidad ………………………………………………………17 8.1 Soldables ……………………………………………………………….17 8.2 Poco soldables …………………………………………………………17 8.3 Difícilmente soldables…………………………………………………..17 8.2 Según su forma ………………………………………………………………17 8.3 Según su uso …………………………………………………………………18 8.3.1 Aceros para herramientas ……………………………………….......18 8.3.2 Aceros para la construcción …………………………………………18
1
9. Ensayos practicados en el acero ………………………………………………..19 9.1 Ensayo de tracción …………………………………………………………19 9.2 Determinación del alargamiento …………………………………………..20 9.3 Diagrama carga vs alargamiento ………………………………………….20
CAPITULO IV
10. Producción del acero …………………………………………………………….21 10.1 Producción del acero en el año 2010 a nivel mundial …………………21 10.2 Casos particulares de producción ………………………………………..22 10.2.1 Producción del acero en el Perú año 2009 ……………………...22 10.2.2 Producción del acero en el Perú año 2008 ………………………23 10.3 principales productores de acero en el país …………………………….24 10.3.1 Aceros Arequipa ……………………………………………………24 10.3.2 Aceros Sider Perú ………………………………………………….24 11. Usos de los aceros ………………………………………………………………..24 11.1 En la construcción de puentes o edificios ……………………………….24 11.2 En el sector automotriz …………………………………………………….26 11.3 En lo cotidiano ………………………………………………………………26 12. El acero reforzado ………………………………………………………………..26 12.1 Definición ……………………………………………………………………27 12.2 Colocación de los refuerzos de acero …………………………………..27
2
CAPITULO 5
13. Ventajas del acero ………………………………………………………………..29 14. Desventajas del acero ……………………………………………………………29 15. Recomendaciones ………………………………………………………………..30 16. Conclusiones ………………………………………………………………………31 17. Bibliografía ………………………………………………………………………....32 18. Glosarios ……………………………………………………………………………33 19. Anexos …………………………………………………………….........................37
3
EL ACERO
CAPITULO I
1. RESUMEN EJECUTIVO
Siendo el acero hoy muy utilizado en la actualidad en todo el mundo, como en la fabricación de instrumentos, maquinas y estructuras de acero, es muy importante su estudio, ya que es indispensable para poder hacer trabajos de ingeniería en este caso la ingeniería civil. Siendo este
probablemente uno de los metales más relevantes en
la historia del siglo XX, y seguramente el más importante en el siglo XXI. Por lo tanto veremos los siguientes puntos:
Como surgió el acero, su historia y sus características.
La normalización de los tipos de aceros y sus ensayos.
Su producción en el mundo ,en el Perú y sus usos
4
2. OBJETIVOS
Conocer todo lo concerniente sobre el acero de acuerdo a su normalización legal.
Conocer las propiedades del acero como estructura.
Ser capaz de diferenciar las producciones anuales y nacionales de acero durante los últimos años.
5
3. HISTORIA DEL ACERO No se conoce con exactitud la fecha en que se descubrió la técnica de fundir mineral de hierro para producir el acero. Las primeras evidencias de hierro fueron descubiertos por los arqueólogos en Egipto en el año 3000 a.C. Las aleaciones producidas por los primeros artesanos del hierro (y, de hecho, todas las aleaciones de hierro fabricadas hasta el siglo XIV d.C.) se clasificarían en la actualidad como hierro forjado.
En el siglo I a. C Durante la dinastía Han de China se produjo acero al derretir hierro forjado con hierro fundido, en India y en Sri Lanka También adoptaron los métodos de producción para la creación de acero WOOTZ, era una aleación de hierro con gran número de diferentes materiales, incluyendo trazas de otros elementos en concentraciones menores a 1.000 partes por millón o 0,1% de la composición de la roca.
FIG. 01 PRODUCCION DEL ACERO ANTIGUAMENTE MEDIANTE HIERRO FUNDIDO
6
Entre los siglos IX y X se produjo en china el acero de crisol, en el cual el acero se obtenía calentando y enfriando el hierro y el carbón.
No hay registros de que el temple fuera conocido hasta la Edad Media. Los métodos antiguos para la fabricación del acero consistían en obtener hierro dulce en el horno, con carbón vegetal y tiro de aire, con una posterior expulsión de las escorias por martilleo y carburación del hierro dulce para cementarlo. Luego se perfeccionó la cementación
fundiendo
el
acero
cementado
en crisoles de
arcilla
y
en Sheffield (Inglaterra) se obtuvieron, a partir de 1740, aceros de crisol. La técnica fue desarrollada por BENJAMIN HUNTSMAN.
El primer proceso industrial fue el proceso Bessemer en el año 1856, fue el primer proceso industrial barato para la fabricación en serie de acero de un metal en lingotes fundido. El proceso es nombrado por su inventor, Henry Bessemer, que sacó una patente del proceso en 1855.
FIG.02 HISTÓRICO HORNO BESSEMER: USADO PARA PRODUCIR ACERO EN GRANDES CANTIDADES EN LOS AÑOS 1856 EN INGLATERRA
7
En
1878
se
emplea
la
electricidad para calentar los hornos de acero, el uso de hornos de arco eléctricos para
la
producción
comercial comenzó en 1902 por PAUL HÉROULT, quien fue uno de los inventores del método moderno para fundir aluminio. En este método se hace pasar dentro del horno un arco eléctrico entre chatarra de acero cuya composición se conoce y unos grandes
electrodos de
carbono
situados en el techo del horno.
FIG.03 EMPLEO DE LA ELECTRICIDAD PARA CALENTAR LOS HORNOS DE ACERO
Actualmente, el proceso de fabricación del acero, se completa mediante la llamada metalurgia secundaria. En esta etapa, se otorgan al acero líquido las propiedades químicas, temperatura, contenido de gases, nivel de inclusiones e impurezas deseadas. La unidad más común de metalurgia secundaria es el horno cuchara. El acero aquí producido está listo para ser posteriormente colado, en forma convencional o en colada continua.
4. ELEMENTOS Y PROPIEDADES DE LOS CONSTITUYENTES DEL ACERO
Aluminio: Actúa como desoxidante en aceros de alta aleación.
Boro: Se combina con el carbono para formar un revestimiento duro.
Cobalto: Aumenta las propiedades magnéticas de los aceros.
Cromo: Mejora la resistencia a la corrosión. Se usa en aceros inoxidables.
Molibdeno: Aumenta su tenacidad en los aceros.
Plomo: El plomo no se combina con el acero, se encuentra en él en forma de pequeñísimos glóbulos, como si estuviese emulsionado, lo que favorece la fácil mecanización por arranque de viruta, (torneado, cepillado, taladrado, etc.) ya que el plomo es un buen lubricante de corte.
Titanio: Mantiene estables las propiedades del acero a alta temperatura.
8
5. PROCESO DE FABRICACIÓN DEL ACERO
5.1 FABRICACIÓN EN HORNO ELÉCTRICO
La fabricación del acero en horno eléctrico se base en la fusión de las chatarras por medio de una corriente eléctrica, y al afino posterior del baño fundido.
5.1.1 EL HORNO ELÉCTRICO
El horno eléctrico consiste en un gran recipiente cilíndrico de chapa gruesa (15 a 30 mm de espesor) forrado de material refractario que forma la solera que alberga el baño de acero líquido y escoria. El resto del horno está formado por paneles refrigerados por agua. La bóveda es desplazable para permitir la carga de la chatarra a través de unas cestas adecuadas.
La bóveda está dotada de una serie de orificios por los que se introducen los electrodos, generalmente tres, que son gruesas barras de grafito de hasta 700 mm de diámetro. Los electrodos se desplazan de forma que se puede regular su distancia a la carga a medida que se van consumiendo.
FIG. 04 HORNO ELECTRICO
9
Los electrodos están conectados a un transformador que proporciona unas condiciones de voltaje e intensidad adecuadas para hacer saltar el arco, con intensidad variable, en función de la fase de operación del horno.
Otro orificio practicado en la bóveda permite la captación de humos, que son depurados convenientemente para evitar contaminar la atmósfera.
El horno va montado sobre una estructura oscilante que le permite proceder el vaciado del baño.
5.1.2 FASE DE FUSIÓN
Una vez introducida la chatarra en el horno y los constituyentes se desplaza la bóveda hasta cerrar el horno y se bajan los electrodos hasta la distancia apropiada, haciéndose saltar el arco hasta fundir completamente los materiales cargados. El proceso se repite hasta completar la capacidad del horno, constituyendo este acero una colada.
5.1.3 FASE DE AFINO
El afino se lleva a cabo en dos etapas. La primera en el propio horno y la segunda en un horno cuchara.
En el primer afino se analiza la composición del baño fundido y se procede a la eliminación de impurezas y elementos indeseables (silicio, manganeso, fósforo, etc.) y realizar un primer ajuste de la composición química por medio de la adición de ferroaleaciones que contienen los elementos necesarios (cromo, níquel, molibdeno, vanadio, titanio, etc.).El acero obtenido se vacía en una cuchara de colada.
5.1.4 LA COLADA CONTINÚA
Finalizado el afino la cuchara de colada se lleva hasta la artesa receptora de la colada continua donde vacía su contenido en una artesa receptora dispuesta al efecto.
10
La
colada
continua
es
un
procedimiento siderúrgico en el que el acero se vierte directamente en un molde de fondo desplazable, cuya sección transversal tiene la forma geométrica del semiproducto que se desea fabricar.
Posteriormente se aplica un sistema de enfriamiento controlado por medio de duchas de agua fría primero, y al aire
después,
semiproducto
en
cortándose las
el
longitudes
deseadas mediante sopletes que se desplazan durante el corte.
FIG. 05 PROCESO DE COLADA CONTINUA
En todo momento el semiproducto se encuentra en movimiento continuo gracias a los rodillos de arrastre dispuestos a los largo de todo el sistema.
5.1.5 LA LAMINACIÓN
Las palanquillas no son utilizables directamente, debiendo transformarse en productos comerciales por medio de la laminación o forja en caliente.
De forma simple, podríamos describir la laminación como un proceso en el que se hace pasar al semiproducto entre dos rodillos o cilindros, que giran a la misma velocidad y en sentidos contrarios, reduciendo su sección transversal gracias a la presión ejercida por éstos. En este proceso se aprovecha la ductilidad del acero, es decir, su capacidad de deformarse, tanto mayor cuanto mayor es su temperatura. De ahí que la laminación en caliente se realice a temperaturas comprendidas entre 1.250 ºC, al inicio del proceso, y 800 ºC al final del mismo.
La laminación sólo permite obtener productos de sección constante, como es el caso de las barras corrugadas.
11
5.1.6 EL HORNO DE RECALENTAMIENTO
El proceso comienza elevando la temperatura de la mezcla hasta un valor óptimo para ser introducidas en el tren de laminación. Generalmente estos hornos son de gas y en ellos se distingues tres zonas: de precalentamiento, de calentamiento y de homogeneización.
5.1.7EL TREN DE LAMINACIÓN
Alcanzada la temperatura deseada en toda la masa de la mezcla, ésta es conducida a través de un camino de rodillos hasta el tren de laminación.
El tren de laminación está formado, como se ha indicado, por parejas de cilindros que van reduciendo la sección del producto a obtener. Primero de la forma cuadrada a forma de óvalo, y después de forma de óvalo a forma redonda. A medida que disminuye la sección, aumenta la longitud del producto transformado y, por tanto, la velocidad de laminación. El tren se controla de forma automática, de forma que la velocidad de las distintas cajas que lo componen va aumentando en la misma proporción en la que se redujo la sección en la anterior.
FIG. 06 MAQUINAS DE TREN DE LAMINACION CONTROLADA MEDIANTE AUTOMATIZACION
12
El tren de laminación se divide en tres partes: •
Tren de desbaste: donde la palanquilla sufre una primera pasada muy ligera
para romper y eliminar la posible capa de cascarilla formada durante su permanencia en el horno. •
Tren intermedio: formado por distintas cajas en las que se va conformando por
medio de sucesivas pasadas la sección. •
Tren acabador: donde el producto experimenta su última pasada y obtiene su
geometría de corrugado.
Las
barras
ya
laminadas
se
depositan en una gran placa o lecho de
enfriamiento,
de
donde
es
trasladado a las líneas de corte a medida y empaquetado, de donde pasa a la zona de almacenamiento y expedición.
FIG. 07 BARRA CORRUGADAS ALMACENADAS YA LISTAS PARA SU EXPEDICION
En el caso de la laminación de rollos, éstos salen del tren acabador en forma de espira, siendo transportados por una cinta enfriadora, desde la que van siendo compactadas y se ata para su expedición.
6. PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO
Su densidad media es de 7850 kg/m³.
En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.
El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 °C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1.375 °C.
Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.
Es dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.
Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata.
13
Posee una alta conductividad eléctrica.
Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo.
Elasticidad: capacidad para recuperar su forma.
Dureza: oposición para dejarse rallar por otros.
Maleabilidad: aptitud para extenderse en láminas.
Fragilidad: propiedad a romperse.
7. NORMALIZACIÓN DEL ACERO:
7.1 FIERRO CORRUGADO ASTM A615-GRADO 60
USOS: Se utiliza en la construcción de edificaciones de concretoarmado de todo tipo: en viviendas, edificios, puentes, obras industriales, etc.
PRESENTACIÓN: Se produce en barras de 9 metros de longitud en los siguientesdiámetros: 6 mm, 8 mm, 3/8", 12 mm, 1/2", 5/8", 3/4", 1" y 1 3/8".
Se suministra en paquetes de 2 toneladas y en varillas. Las barras de 6 mm también se comercializan en rollos de 550 kg.
Resistencia a la Tracción (R) = 6,320 kg/cm2 mínimo.
FIG. 08 FIERRO CORRUGADO CON LA NORMA ASTM A6115 GRADO 60
14
7.2 FIERRO CORRUGADO ASTM A706-GRADO 60
USOS: Se usa como refuerzo para
concreto
armado,
en
estructuras sismo resistente y donde se requiera el soldado de las estructuras.
PRESENTACIÓN: Se produce en barras de 9 metros de longitud en los siguientes diámetros: 3/8", 1/2", 5/8", 3/4", 1" y 1 3/8".
PROPIEDADES
MECÁNICAS:
Resistencia a la Tracción (R) = 5,610 kg/cm2 mínimo.
FIG.09 ACEROS USADOS ESPECIALMENTE PARA REFUERZO
7.3 FIERRO CORRUGADO 4.7 MM ASTM A496-95
USOS: Para refuerzo de concreto armado y como refuerzo de temperatura en techos aligerados y muros.
PRESENTACIÓN: Se suministra en paquetes de 50 varillas y en paquetones de 2 TM aproximadamente, formados por 34 paquetes de 50 varillas cada uno.
PROPIEDADES MECÁNICAS:Resistencia a la Tracción (R) = 55.1 kg/mm² mínimo (540 MPa)
7.4 ALAMBRE NEGRO RECOCIDOASTM A85
USOS: Se usa en la industria de la construcción para amarres de fierro corrugado en todo tipo de estructuras. Asimismo, en la preparación de fardos y embalajes en general.
TRABAJABILIDAD Y DUCTILIDAD: Por su bajo contenido de carbono y su recocido a altas temperaturas, tiene gran trabajabilidad y ductilidad.
FIG.10 ALAMBRE Nº 16 EMPLEADO PARA AMARRE DE FIERROS
15
7.5
ÁNGULOS,
TEES,
PLATINAS
VIGA
H,
CANALES
U
ESTRUCTURALES ASTM A36 / A36 M
USOS: Estructuras metálicas de todo tipo: plantas industriales, almacenes, techado de grandes luces, industria naval, carrocerías y torres de transmisión,construcción de puertas, portones, cercos, marcosde ventana, rejas de protección, muebles, mesas, sillas, etc.
PROPIEDADES MECÁNICAS: Resistencia a la Tracción = 4,080 - 5,620 kg/cm2
FIG.11 ANGULOS
FIG.12 PLATINAS
FIG.13 CANALES U
FIG.14 TEES
FIG.15 PERFIL TIPO ANGULO
FIG.16 VIGA H
16
8.TIPOS DE ACERO
8.1 SEGÚN SU SOLDABILIDAD:
8.1.1 SOLDABLES:
Son aquellos en los que su contenido de carbono esta entre el 0.05 y el 0.25 %. Se les conoce como aceros suaves.son generalmente tenaces,ductiles y fáciles de conformar.
8.1.2 POCO SOLDABLES:
Son aquellos que en su contenido de carbono varia entre 0.4 y 0.6%.son sumamente duros
8.1.3 DIFICILMENTE SOLDABLES:
Son los que tienen una proporción de carbono superior a 0.6%. Son extremadamente duros.
En resumen cuando los aceros exceden en su contenido del 0.3% de carbono, se hacen difícilmente soldables por tener la soldadura gran tendencia a agrietarse, por lo cual deberán utilizarse consumibles y procedimientos especiales a fin de evitar grietas en la soldadura, como otra técnica también podemos usar el precalentamiento.
8.2SEGUN SU FORMA
Barra de acero liso
Barra de acero corrugado.
Barra de acero helicoidal se utiliza para la fortificación y el reforzar rocas, taludes y suelos a manera de perno de fijación.
Malla de acero electrosoldada o mallazo
Perfiles de Acero estructural laminado en caliente
Ángulos de acero estructural en L
Perfiles de acero estructural tubular: a su vez pueden ser en forma rectangular, cuadrada y redonda.
17
Perfiles de acero Liviano Galvanizado: Estos a su vez se clasifican según su uso, para techos, para tabiques, etc.
Barras de acero para refuerzo del hormigón: Se utilizan principalmente como barras de acero de refuerzo en estructuras de hormigón armado.
CLASIFICACION SEGÚN SU FORMA
FIG.17 CLASIFICACION DEL ACERO SEGÚN SU FORMA
8.3 SEGÚN SU USO
8.3.1ACERO PARA HERRAMIENTAS:
Acero diseñado para alta resistencia al desgaste, tenacidad y fuerza, en general el contenido de carbono debe ser superior a 0.30%, pero en ocasiones también se usan para la fabricación de ciertas herramientas, aceros con un contenido de carbono más bajo (0.1 a 0.30%); como ejemplo para fabricar una buena herramienta de talla el contenido de carbono en el acero debe ser de 0.75%, y la composición del acero en general para este tipo de herramientas debe ser: carbono 0.75 %, silicio 0.25 %, manganeso 0.42 %, potasio 0.025 %, sulfuro 0.011 %, cromo 0.03 %, níquel 2.60 %.
8.3.2 ACERO PARA LA CONSTRUCCION:
El acero que se emplea en la industria de la construcción, bien puede ser el acero de refuerzo en las armaduras para estructuras de hormigón, el acero estructural para estructuras metálicas, pero también se usa en elementos de carpintería de acero.
18
9. ENSAYOS PRACTICADOS EN EL ACERO
9.1 ENSAYO DE TRACCION: El ensayo de tracción convencional es usado ampliamente para obtener información básica sobre la resistencia mecánica de los materiales y como ensayos de control de especificaciones de ellos. El ensayo en sí consiste en ir aplicando carga mono axial lentamente y midiendo al mismo tiempo el alargamiento que va experimentando la probeta. Con el seguimiento de todo el proceso se pueden detectar los fenómenos que se van produciendo hasta llegar a la rotura. Los datos obtenidos permiten construir un diagrama tensión deformación convencional y estudiar de él varias propiedades mecánicas del material ensayado. Al someter a tracción a una barra de acero se producen deformaciones que dentro de cierto rango son proporcionales a la carga aplicada. Al iniciarse el ensayo, el material se deforma elásticamente; esto significa que si la carga se elimina, la muestra recupera su longitud inicial. Cuando el esfuerzo alcanza su máximo valor de resistencia a la tensión, se forma en la barra una estricción o cuello la cual es una reducción localizada en el área de la sección transversal, en la que se concentra todo el alargamiento posterior. Una vez formado este cuello, el esfuerzo disminuye al aumentar la deformación y continúa disminuyendo hasta que la barra se rompe.
FIG.18 MAQUINA PARA REALIZAR EL ENSAYO DE TRACCION DEL ACERO
19
9.2 DETERMINACIÓN DEL ALARGAMIENTO:
Alargamiento es el porcentaje que el acero se alarga cuando es sometido a una carga que pase su Límite de Fluencia. La determinación del Alargamiento se hace por la comparación entre la distancia entre dos marcas hechas en la barra antes del ensayo, denominado largo inicial L0, y la distancia entre las dos marcas después que se rompe la barra, denominado largo final El largo inicial utilizado es 10 veces el diámetro nominal.
F=F máxima
F=F ruptura
FIG 19 ACERO SOMETIDO AUNA CARGA PARA DETERMINAR EL ALARGAMIENTO
9.3 DIAGRAMA CARGA VS ALARGAMIENTO CARGAS UNITARIAS
B D
A CARGA MAX
C EFECTO TRANSITORIO INICIAL
20
O
ALARGAMIENTOS
FIG.20 DIAGRAMA CARGA VS ALARGAMIENTO
10. PRODUCCION DEL ACERO 10.1 PRODUCCION DEL ACERO AÑO 2010 A NIVEL MUNDIAL: El año 2009 su producción se redujo drásticamente la producción del acero en todos los países, a causa de la recesión derivada de la crisis financiera internacional. Afortunadamente, en el 2010 se ha recuperado fuertemente, como se aprecia en los datos que presentamos a continuación, preparados a partir de la información proporcionada por la WORLD STEEL ASSOCIATION, correspondiente al año 2010.
POSICION
PAIS
MILES TM
1
CHINA
626,654
2
JAPON
109,600
3
EE.UU
80,594
4
RUSIA
67,021
:
:
:
9
BRASIL
32,820
:
:
:
43
CHILE
992
44
PERU
879
China ocupando el primer puesto, pues produjo nada menos que 627 millones de toneladas, seis veces más que Japón y ocho más que Estados Unidos. Otros grandes productores, después de los países mencionados, son Rusia, India y Corea del Sur.
21
En América Latina destaca Brasil, cuya producción, de 33 millones de toneladas, casi duplicó la de su más cercano competidor regional, México. De la mano del fuerte crecimiento de su sector construcción y de toda su economía, el Perú incrementó sustantivamente su producción de este insumo básico, de 718 mil a 879 mil toneladas. Si bien ello aún no le permitió repetir su nivel record del año 2008 (superior al millón de toneladas), si le hizo posible escalar cuatro posiciones respecto del año anterior, pasando de la 48 a la 44, desplazando a Libia, Nueva Zelanda, Bulgaria y Uzbekistán, y acercándose cada vez más a Chile. La actividad siderúrgica en nuestro país se lleva a cabo en dos plantas: la de Siderperú, en Chimbote, y la de Aceros Arequipa, en Pisco.
10.2 CASOS PARTICULARES DE PRODUCCION
10.2.1 PRODUCCION DEL ACERO EN EL PERU AÑO 2009: El año 2009 fue bastante malo en lo productivo, y la industria siderúrgica latinoamericana no fue la excepción. Así lo confirman los datos de la WORLD STEEL ASSOCIATION, que muestran una producción de acero crudo (el que constituye la materia prima para la fabricación de varillas de construcción, tubos y laminados) declinante frente a la del año 2008, de la mano del enfriamiento de la construcción, la industria automotriz y otros grandes demandantes de esta fundamental aleación. POSICION
PAIS
MILES TM
1
BRASIL
26.507
2
MEXICO
13.957
3
ARGENTINA
4.014
4
VENEZUELA
3.825
5
CHILE
6
COLOMBIA
1.302 1.079
22
7
PERU
:
718 :
:
10.2.2 PRODUCCION DEL ACERO EN EL PERU AÑO 2008: Según la fuente: asociación latinoamericana del fierro y el acero (ilafa):
En el año 2008 hubo crecimiento en la gran mayoría de países. El Perú incremento su productividad en un 30 %( el mayor porcentaje en América latina) logrando superar el millón de toneladas, desplazando a Colombia que descendió al séptimo puesto.
POSICION
PAIS
MILES TM
1
BRASIL
33.664
2
MEXICO
17.407
3
ARGENTINA
5.543
4
VENEZUELA
4.621
5
CHILE
6
PERU
7
COLOMBIA
1.606
1.143
1.124
23
:
:
:
:
:
:
10.3 PRINCIPALESPRODUCTORES DE ACERO EN ELPAIS
El mercado siderúrgico tiene una considerable importancia, la producción de la industria siderúrgica local representa el 3% dl PBI del sector manufacturero, el cual A su vez equivale al 14.8% del PBI global. En el mercado local las más importantes empresas productoras de acero son:
ACEROS AREQUIPA: Grupo siderúrgico líder en el mercado nacional del
acero con creciente y activa presencia en el mercado exterior, soportado por una organización moderna y altamente calificada. Totalmente integrado y ubicado entre FIG.21 LOGO DE ACEROS AREQUIPA
los más rentables de la región Latinoamericana.
SIDER PERU:
Empresa
enfocada
en
siderurgia,
que
busca
satisfacer las necesidades de los clientes y crear valor para los accionistas, comprometida con la realización de las personas y con el desarrollo sostenible de la sociedad. FIG.22 LOGO DE SIDERPERU
11. USOS DEL ACERO
11.1 EN LA CONSTRUCCIÓN DE PUENTES O DE EDIFICIOS:
24
El acero puede tener múltiples papeles. Sirve para armar el hormigón, reforzar los cimientos, transportar el agua, el gas u otros fluidos. Permite igualmente formar el armazón de edificios, sean estos de oficinas, escuelas, fabricas, residenciales o polideportivos. Y también vestirlos (fachadas, tejados).En una palabra, es el elemento esencial de la arquitectura y de la estética de un proyecto.
FIG. 23 VISTA PANORAMICA DE LA TORRE EIFFEL
25
FIG. 24 IMPRESIONANTE ESTRUCTURA DE ACERO-LA TORRE EIFFEL
11.2 EN EL SECTOR DE LA AUTOMOTRIZ:
Este
sector
constituye
el
segundo
mercado acero, después de la construcción y las obras publicas. Chasis y carrocerías, piezas de motor, de la dirección o de la transmisión, instalaciones
de
escape,
carcasas
de
neumáticos,.... el acero representa del 55 al FIG. 25 PIEZA DE ACERO EN UN AUTOMOVIL
70% del peso de un automóvil.
11.3 EN LO COTIDIANO:
Latas,
botes,
bidones.
Numerosos
envases son fabricados a partir de hojas de acero, revestidas en ambas caras de una fina capa de estaño que les hace inalterables. Denominados durante largo tiempo hierro blanco (debido al blanco del estaño), los aceros para envase se convierten en latas de conserva o de bebidas y también en botes de aerosol para laca, tubos para carmín de labios, botes, y latas o bidones para pinturas, grasas, disolventes u otros productos que
requieren
un
medio
conservación.
hermético
de FIG.26 GRIFO DE ACERO
12. EL ACERO REFORZADO El acero de refuerzo es un importante material para la industria de la construcción utilizado para el refuerzo de estructuras y demás obras que requieran de este
26
elemento, de conformidad con los diseños y detalles mostrados en los planos y especificaciones. Por su importancia en las edificaciones, debe estar comprobada y estudiada su calidad.
12.1 COLOCACIÓN:
Las barras de refuerzo se doblarán en frío de acuerdo con los detalles y dimensiones mostrados en los planos.
No podrán doblarse en la obra barras que estén parcialmente embebidas en el concreto, salvo cuando así se indique en los planos.
Todo el acero de refuerzo se colocará en la posición exacta mostrada en los planos y deberá asegurarse firmemente.
•
Deberá estar libre de óxido.
•
El recubrimiento mínimo para los refuerzos será el indicado en los planos.
27
FIG. 27 COLOCACION DE LOS ACEROS DE REFUERZO
28
ACERO DE REFUERZO
FIG.28 ESTRUCTURA DE FIERRO CON ACERO DE REFUERZO
En ningún caso se permitirá el uso de piedras o bloques de madera para mantener el refuerzo en su lugar.
Las varillas de refuerzo, antes de su colocación en la obra e inmediatamente antes de la colocación del concreto, serán revisadas cuidadosamente y estarán libres en lo posible de óxido, tierra, escamas, aceites, pinturas, grasas y de cualquier otra sustancia extraña que pueda disminuir su adherencia con el concreto.
Durante la colocación del concreto se vigilará en todo momento, que se conserven inalteradas las distancias entre las varillas
No se permitirá el uso de ningún elemento metálico o de cualquier otro material que aflore de las superficies del concreto acabado, distinto a lo indicado expresamente en los planos o en las especificaciones adicionales que ellos contengan.
29
13. VENTAJAS DEL ACERO
Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en puentes de grandes claros.
Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado.
Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente.
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.
Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches.
Posibilidad
de
prefabricar
los
miembros
de
una
estructura.
Rapidez de montaje.
Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaños y formas. Resistencia a la fatiga.
Posible rehúso después de desmontar una estructura.
14. DESVENTAJAS DEL ACERO
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.
30
15. RECOMENDACIONES SOBRE EL USO Y SU ALMACENAMIENTO
Es bueno darle una capa de imprimante anti óxido
No es bueno cubrirlo con plástico puesto que impiden la circulación del aire y atrapa humedad favoreciendo la condensación del agua, causando la oxidación del acero.
Almacenar siempre bajo techo
No almacenar ni transportar el acero con productos químicos como el detergente ya que dañan a la capa protectora de zinc.
Si por algún motivo las láminas se llegaran a mojar deberán secarse de inmediato.
El material debe estar separado del piso unos 30 cm preferiblemente con la ayuda de soportes de madera seca.
31
16. CONCLUSIONES
Se conoció todo lo concerniente sobre el acero de acuerdo a su normalización legal.
Se logro conocer las propiedades del acero como estructura.
Pudimos obtener diferencias sobre las producciones anuales y nacionales de acero durante los últimos años.
32
17. BIBLIOGRAFIA http://www.bohlerperu.com/files/Recomendaciones_Tecnicas.pdf http://desarrolloperuano.blogspot.com/2009/06/el-peru-en-el-mundoproduccion-de-acero.html http://desarrolloperuano.blogspot.com/2010/06/el-peru-en-el-mundoproduccion-de-acero.html http://www.sidor.com/la-nueva-sidor/produccion-del-acero.html http://www.adonde.com/peru-peru/acero.html http://www.sni.org.pe/modules.php?name=News&file=print&sid=91 http://www.universidadperu.com/empresas/aceros-peru.php http://www.acerosarequipa.com/
33
17. GLOSARIO ALEACIÓN: Una sustancia que tiene propiedades metálicas y se compone de dos o más elementos químicos de los que al menos uno es un metal.
ACERO DE ALEACIÓN: Acero que contiene uno o más elementos de aleación. El acero se clasifica como aleación cuando el contenido máximo de elementos de aleación supera una o más de las siguientes cantidades: manganeso 1,65 %, silicio 0,60 % o cobre 0,60 %
AUSTENITA: Forma sólida del acero de alta temperatura con estructura cristalina cúbica centrada en las caras.
SOPLADURA: Una cavidad interna producida en el acero por la acción de los gases durante la solidificación del metal.
POLVO DE FUNDICIÓN: Un polvo que se aplica en el interior del molde antes del vaciado de metal fundido para evitar que el metal se pegue al molde.
FLUENCIA: Fallo de un metal provocado por el alargamiento gradual a causa de una constante tensión.
TEMPERATURA CRÍTICA: La temperatura a la que un acero transforma una estructura cristalina en otra a causa de la reestructuración de los átomos.
DESGASIFICACIÓN: Disminución del contenido de hidrógeno y oxígeno del acero al colocar el acero fundido en un vacío.
34
DESOXIDAR: Eliminación de oxígeno del acero.
DUCTILIDAD: Capacidad de sufrir cambios permanentes de forma sin romperse.
ELECTRODO: Una varilla (grafito) que lleva electricidad para fundir la chatarra en un EAF. FATIGA: Fallo de un metal por verse sometido a repetidas tensiones cíclicas.
FUNDENTE: Un ingrediente para crear escoria o la fluidez incrementada de la escoria. ENFRIAMIENTO: Solidificación del acero fundido cuando se enfría y pasa de estado líquido a sólido. GRADO: Clasificación del acero según el contenido en carbono o las propiedades mecánicas. TEMPLABILIDAD: La profundidad y distribución de la dureza bajo la superficie del acero. MUESTRA POR INMERSIÓN: Muestra tomada directamente del acero fundido para análisis químico.
LINGOTE: Acero, anteriormente en estado fundido, que se transfiere a un molde para que solidifique. FUSIÓN: El proceso por el que el acero pasa de estado sólido a líquido mediante el suministro de electricidad a la chatarra dentro del horno eléctrico.
35
MOLDE: Recipiente de hierro fundido que se utiliza para contener y enfriar metal fundido mientras se solidifica. ACERO AL CARBONO: Aleaciones de hierro y carbono con un contenido mínimo de aleación.
DEFORMACIÓN PLÁSTICA: Deformación permanente que se produce en un material al estar sometido a determinadas tensiones. TEMPLE: Proceso de enfriamiento rápido del acero después de haberlo calentado por encima de la temperatura crítica. REFRACTARIO: Sustancia infusible a las temperaturas que debe soportar durante el funcionamiento; material resistente al calor. ESCARPAR: Eliminar los defectos de las superficies de los lingotes, tochos o palanquillas normalmente con un soplete de gas.
CHATARRA: Materia prima, recortes o desecho de acero o hierro que puede volver a procesarse.
HORNO DE TERMOFUSIÓN: Un horno o depósito para el calentamiento de los lingotes que mantiene la temperatura uniforme durante todo el proceso de preparación de la operación de laminado.
36
ASTILLAMIENTO: Separación del refractario. ACERO INOXIDABLE: Acero de alta aleación, diseñado para resistir ante la corrosión y la oxidación. Contiene un alto porcentaje de cromo (>4%). Algunos aceros inoxidables también pueden contener níquel. RESISTENCIA: Capacidad de resistir a las fuerzas aplicadas. TENSIÓN: Carga por unidad de área. INSPECCIÓN DE SUPERFICIE: La inspección de la superficie de los productos para encontrar defectos, tales como marcas en las guías, torsión, pliegues, acero quemado, costuras, costras, grietas en los lingotes, etc. VACIADO: La acción de purgar el metal fundido desde el horno hasta la cuchara. TEMPLADO: Proceso de recalentamiento de acero normalizado o templado y cementado a una temperatura inferior al rango de transformación y, a continuación, el enfriamiento a cualquier rango deseado. Elimina la tensión interna y transmite dureza y ductilidad. RESISTENCIA A LA TRACCIÓN: Medida de carga máxima por unidad del área original del acero antes de una fractura. TENACIDAD: Capacidad de absorber la energía de impacto. TROMPA: Embudo que se utiliza para enviar el metal fundido a una conexión de 6 u 8 rodetes.
37
18. ANEXOS
FIG.29 REPRESENTACIÓN DE LA INESTABILIDAD LATERAL BAJO LA ACCIÓN DE UNA FUERZA EJERCIDA SOBRE UNA VIGA DE ACERO.
FIG.30 DIAGRAMA DE ENSAYO DE TRACCION F VS DESPLAZAMIENTO
38
Industria del acero en el Perú alcanza mayor nivel tecnológico Fecha Monday, 04 July de 2005 a las 19:09:59 Tema Sector Industrial La industria del acero en el Perú ha alcanzado un buen nivel tecnológico y eficiencia, pese a los altos aranceles que paga por la importación de los insumos básicos, lo cual no le permite ser más competitiva. Así lo sostuvo Luis Cáceres, presidente del Comité de Industrias Metálicas Básicas de la Sociedad Nacional de Industrias, al informar sobre la situación y perspectivas de este sector Dijo que los insumos básicos de la industria siderúrgica pagan el mismo arancel que los productos terminados, lo cual ha impedido que la industria metalmecánica se desarrolle a mayores niveles y, por otro lado, alcance mayor competitividad con los países de la región andina. Sin embargo, el directivo gremial afirmó que los empresarios del sector están empeñados en lograr a corto plazo un mayor nivel de exportación, mediante el uso intensivo de nuevas tecnologías. La problemática del sector tiene como base los elevados aranceles a la importación de insumos. "Pese a que han bajado los aranceles, de 12% a 6%, aún son demasiado altos, comparativamente con los mercados Andinos", señaló. Cáceres manifestó que este es, sin duda, un tema de larga data en el que se ha avanzado no lo suficiente. Dijo que el perjuicio fue tal, que aún se percibe sus consecuencias. Citó como ejemplo que insumos como la chatarra de acero y la hojalata, que no se pueden generar en el país en la cantidad requerida por las plantas, se importaban pagando 12% de arancel, igual que un producto terminado. Refirió que mientras algunos países del Grupo Andino cuentan con un arancel externo común y tasas arancelarias menores, el Perú tuvo el gran error de poner un valor flat de 12%. Esto benefició a países como Ecuador, que a pesar de ser también importador de hojalata, tiene un arancel de sólo 4%, es decir, 8 puntos de diferencia frente al de nuestro país. Es por ello que Ecuador ha logrado desarrollar una de las industrias de envases de hojalata más grandes de Latinoamérica, indicó Cáceres.
FIG.23 OPINION VERTIDA POR ESPERTOS EN MATERIA DE LA INDUSTRIA DEL ACERO
39
FIG. 24 IMAGEN DURANTE EL ENSAYO DETRACCION A UN ACERO FASE FUERZA MEDIA
FIG. 25 CHATARRA EN ACERO COMPUESTA POR REZAGOS DE CAÑERIAS, PERFILES CHAPAS, ETC
40
