viernes, 5 de diciembre de 2014

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

                                                         

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO


SISTEMAS CONSTRUCTIVOS

TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN
ACEROS PARA ARQUITECTOS

EL ACERO: FABRICACIÓN Y LOS PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN

NOMBRE: EDWIN GOMEZ


PERIODO
OCTUBRE-2014      MARZO-2015

DEFINICIÓN DE ACERO

DEFINICIÓN DE ACERO

"Es un Material en donde el hierro es predominante y generalmente tiene un 2%de carbono además de otros componentes. Aunque un limitado numero de aceros puede tener contenidos en carbono superiores a 2% este es el limite habitual que separa el acero de la función" .


En concluir:
Podemos decir que es una mezcla de hierro y carbón mineral, aunque se le pueden agregar otros elementos para hacer que tenga características especiales.

Según el modo de fabricación
  • Acero eléctrico
  • Acero fundido
  • Acero calmado
  • Acero efervescente
  • Acero fritado

Según el modo de trabajarlo
  • Acero moldeado
  • Acero laminado

Según la composición y la estructura
  • Aceros ordinarios
  • Aceros aleados o especiales


Los aceros aleados o especiales contienen otros elementos, además de carbono, que modifican sus propiedades. etc

ORÍGENES DEL ACERO

ORÍGENES DEL ACERO

En el año3.000 a.C. en Egipto,se descubren los primeros utensilios de hierro y en esa época se empleaban como adornos. En aquella época ya se conocía la técnica, para endurecer armas de hierro mediante tratamiento térmico.
Las primeras aleaciones que hicieron en la actualidad las llamamos hierro forjado. Y para realizarlas se calentaba una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un horno o forja con tiro forzado ese tratamiento reducía el mineral a una masa esponjosa de hierro metálico llena de una escoria formada por impurezas metálicas y cenizas de carbón vegetal, esto se retiraba y mientras permanecía incandescente y se golpeaba con pesados martillos para expulsar la escoria y soldar y consolidar el hierro.
Con el pasar del tiempo se aumentó el tamaño de los hornos, donde el mineral de hierro se reducía a hierro metálico y a continuación absorbía más. El resultado era el llamado arrabio, una aleación que se funde a una temperatura menor que el acero o el forjado. El refinado del arrabio se hacía con chorros de aire se debe al inventor británico Henry Bessemer, que en 1855 desarrolló el horno en 1960 se usa hornos con electricidad para producir acero a partir de chatarra.

 IMAGEN GRIEGA
PERTENECIENTE: ENCICLOPEDIA
TEMATICA


IMAGEN EGIPCIA
PERTENECIENTE: ENCICLOPEDIA
TEMATICA 















ABSTRACT


Steel is an alloy of iron with carbon in an amount ranging between 0.03 and 2%. It is usually composed of other elements, already immersed in the material obtained. But you can add other materials to improve its hardness, malleability or other properties.

The physical properties of steels and their behavior at different temperatures depend primarily on the amount of carbon and distribution. Before heat treatment, most steels are a mixture of three substances, ferrite, pearlite, cementite. Ferrite, soft and ductile, iron with small amounts of carbon and other elements in solution. Cementite is an iron compound with approximately 7% of carbon, is of high hardness and very brittle. Perlite is a mixture of ferrite and cementite, in a specific composition and structure characteristics, physical properties intermediate between those of its two components. The strength and toughness of a steel which has not been heat treated depends on the proportions of these three ingredients. The higher is the carbon content of a steel, the lower the amount of the ferrite and pearlite greater: when the steel is 0.8% carbon, is composed by perlite. Steel with even higher amounts of carbon is a mixture of pearlite and cementite.





FABRICACIÓN DEL ACERO

FABRICACIÓN DEL ACERO

El acero se obtiene a partir de dos materias primas fundamentales:

  • El arrabio obtenido en horno alto
  • La chatarra

En la fabricación de el acero se elimina las impurezas del arrabio y se añade distintos elementos de aleación.Los métodos más importantes de fabricación de aceros son los siguientes:
Métodos antiguos: Hornos de Reverbero (Siemens-Martin); Convertidor Bessemer.
Métodos modernos: Convertidor L.D.; Hornos eléctricos de arco H.E.A.; Convertidor
A.O.R.; Horno de inducción.
Métodos actuales: Metalurgia secundaria en cuchara.



METODO ANTIGUO

PERTENECIENTE: BIBLIOTECA ATRIU


CLASIFICACIÓN DEL ACERO 

CLASIFICACIÓN DEL ACERO

CLASIFICACIÓN DEL ACERO

Cuando clasificamos un Acero debe indicarse, además del porcentaje de Carbono, su resistencia mínima a la tracción que es de 40 Kg/mm2cy se lo llama Hierro Forjado.

Los aceros se clasifican en cinco grupos principales:

  • Aceros al carbono
  • Aceros aleados
  • Aceros de baja aleación ultrarresistentes
  • Aceros inoxidables
  • Aceros de herramientas



ACERO AL CARBON
PERTENECIENTE: ENCICLOPEDIA
TEMATICA

ALEACIONES

ALEACIONES

Las aleaciones son combinaciones de propiedades de varios metales. El Acero ofrece diferentes resultados en función de la presencia o ausencia de otros metales: puede mostrar mayor resistencia frente al impacto, y puede soportar temperaturas más altas.

  • Los efectos de la aleación son:
  • Mayor resistencia y dureza
  • Mayor resistencia al impacto
  • Mayor resistencia al desgaste
  • Mayor resistencia a la corrosión
  • Mayor resistencia a altas temperaturas
  • Penetración de temple (Aumento de la profundidad a la cual el Acero puede ser endurecido)
 ALEACIONES

PERTENECIENTE: BIBLIOTECA ATRUI



ALEACIONES
PERTENECIENTE: ACERO BRAG












CONCLUSION:
Cuando dos metales se unen y combinan sus propiedad, casi siempre a base de fundirlos en un mismo recipiente.

ACEROS ALEADOS

VENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO

VENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO
  • Alta resistencia: Permite estructuras livianas, dando lugar a la construcción de puentes, edificios altos y estructuras cimentadas en suelos blandos.
  • Homogeneidad: Permite que el acero no se altere con el tiempo..
  • Elasticidad: Permitealcanzar esfuerzos considerables tiene un comportamiento linealmente elástico (Ley de Hooke).

  • Precisión dimensional: Permite fabricar perfiles bajo estándares que permiten establecer de manera muy precisa la sección.


  • Ductilidad: el acero permite soportar grandes deformaciones sin falla, alcanzando altos esfuerzos en tensión, ayudando a que las fallas sean evidentes.


  • Tenacidad: el acero tiene la capacidad de absorber grandes cantidades de energía en deformación (elástica e inelástica).


  • Facilidad de unión con otros miembros: Permite conectar fácilmente perfiles de acero a través de remaches, tornillos o soldadura con otros perfiles.


  • Rapidez de montaje: la velocidad de construcción en acero es muy superior al resto de los materiales.


  • Disponibilidad de secciones y tamaños: el acero se encuentra disponible en perfiles para optimizar su uso en gran cantidad de tamaños y formas.


  • Costo de recuperación: las estructuras de acero de desecho, tienen un costo de recuperación en el peor de los casos como chatarra de acero.


  • Reciclable: el acero es un material 100 % reciclable además de ser degradable por lo que no contamina.


  • Permite ampliaciones fácilmente: el acero permite modificaciones y/o ampliaciones en proyectos de manera sencilla.


  • Se pueden prefabricar estructuras: el acero permite realizar la mayor parte posible de una estructura en taller y la mínima en obra consiguiendo mayor exactitud.

DESVENTAJAS DE LA

ESTRUCTURA DE ACERO
PERTENECIENTE: BIBLIOTECA ATRIU








DESVENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO


DESVENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO


  • Corrosión: Cuando se expone al acero a la intemperie sufre corrosión por ello se recubre siempre con esmaltes alquílicos o anticorrosivos.
  • Calor, fuego: El calor disminuye su resistencia ylogra que el acero se comporte plásticamente, esto se controla con recubrimientos aislantes del calor y del fuego como mortero, concreto, asbesto, etc.
  • Pandeo elástico: El empleo de perfiles esbeltos sujetos a compresión, los hace susceptibles al pandeo elástico.
  • Fatiga: La resistencia del acero puede disminuir cuando se somete a un gran número de cargas entonces se produce la fatiga.

Resistencia de plastificación solamente para columnas cortas.

DESVENTAJA ESTRUCTURAL ESTRUCTURA DE ACERO






















A MI CRITERIO:
El acero es uno de los materiales más utilizados en estructuras, debido a su fortaleza, bajo costo y fácil transportación.

PROPIEDADES FISICAS, MECÁNICAS Y TECNOLÓGICAS DEL ACERO

PROPIEDADES FISICAS, MECÁNICAS Y TECNOLÓGICAS DEL ACERO



Aunque es difícil establecer las propiedades físicas, mecánicas y tecnológicas del acero debido a que varían de acuerdo a su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos.



PROPIEDADES FISICAS

PROPIEDADES FISICAS

Las propiedades físicas dependen del tipo de aleación y las más importantes son:

  • Densidad: Su media es de 7850 kg/m³.
  • Contraer, dilatar o fundir:En función de la temperatura el acero puede lograr estas propiedades
  • Punto de fusión:Depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos maleables. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 °C en estado puro (sin alear), el acero presenta temperaturas de fusión de alrededor de 1.375 °C, y la temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. Por otra parte el acero rápido funde a 1.650 °C.17
  • Ebullición:Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 °C
  • Maleable: Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata, es una lámina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electrolítica, por estaño.
  • Corrosión: El hierro se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas que aumentan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por completo. Se los protege mediante tratamientos superficiales o existenlos aceros inoxidables.


  • Conductividad Eléctrica: Depende de su composición es aproximadamente de19 3 · 106 S/m. En las líneas aéreas de alta tensión se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando la resistencia mecánica necesaria.
PROPIEDADES FISICAS
PERTENECIENTE: SIKA


PROPIEDADES FISICAS
PERTENECIENTE: ACERO BRAG

PROPIEDADES FISICAS
PERTENECIENTE: WWW. ACERO.COM

PROPIEDADES MECANICAS

PROPIEDADES MECANICAS

Expresan el comportamiento de los metales frente a esfuerzos o cargas que tienden a alterar
su forma.

  • Resistencia: Es la oposición al cambio de forma y a las fuerzas que pueden presentarse como cargas son tracción, compresión, flexión y torsión
  • Elasticidad: Corresponde a la capacidad de un cuerpo para recobrar su forma al dejar de actuar la fuerza que lo ha deformado.
  • Plasticidad:Es la capacidad de deformación de un metal sin que llegue a romperse si la deformación se produce por alargamiento se llama ductilidad y por compresión maleabilidad.
  • Fragilidad:Expresa falta de plasticidad y por lo tanto tenacidad.
  • Tenacidad:Es la resistencia a la rotura y posee cierta capacidad de dilatación.
  • Dureza: Es el grado de deformación permanente que sufre un metal bajo la acción de una fuerza determinada. Existen dos Dureza física y dureza técnica.
  • Ductilidad: es la capacidad que tienen los materiales para sufrir deformaciones hasta llegar al punto de fractura.
  • Residencia: Es la capacidad que presentan los materiales para absorber energía por unidad de volumen en la zona elástica.
  • Fluencia: Propiedad de algunos metales de deformarse lenta y espontáneamente bajo la acción de su propio peso o de cargas muy pequeñas.
  • Fatiga: Es cuando se somete una pieza a la acción de cargas periódicas se puede llegar a producir su rotura con cargas menores a las que producirían deformaciones.

PROPIEDADES MECANICAS
PERTENECIENTE: SIKA





PROPIEDADES TECNOLOGICAS

PROPIEDADES TECNOLOGICAS

Determina la capacidad de un metal a ser conformado en piezas o partes útiles o aprovechables. Estas son:

Mecanización en máquinas, herramientas antes de recibir un tratamiento térmico.

Imanes permanentes artificiales: ya que una pieza de acero imantada no pierde su imantación si no se la calienta hasta cierta temperatura.

  • Ductilidad: Es la capacidad del metal para dejarse deformar o trabajar en frío; aumenta con la tenacidad y disminuye al aumentar la dureza.
  • Fusibilidad: Es la propiedad que permite obtener piezas fundidas o coladas.
  • Colabilidad: Es la capacidad de un metal fundido para producir piezas fundidas completas .
  • Soldabilidad: Es la aptitud de un metal para soldarse con otro idéntico bajo presión ejercida sobre ambos en caliente
  • Endurecimiento por el temple:Debido al calentamiento y enfriamiento progresivo el metal sufre transformaciones en su estructura cristalina.
  • Facilidad de mecanizado: Es la propiedad de un metal de dejarse mecanizar con arranque de viruta, mediante una herramienta cortante apropiada. El acero dulce y las aleaciones ligeras de alta tenacidad, producen virutas largas.
 PROPIEDADES TECNOLOGICAS
PROPIEDADES MECANICAS


PROCESO DE FABRICACIÓN DEL ACERO



PROCESO DE FABRICACIÓN DEL ACERO


El acero se puede obtener a partir de dos materias primas fundamentales:


EL ARRABIO

El arrabio es un producto sin refinar obtenido a partir de mineral de hierro, una etapa en el proceso para crear acero.







LAS CHATARRAS

La chatarra es un montón de desperdicios de hierro acumulados que no cumplen ninguna función, cuando la chatarra es recolectada, es sometida a unos severos controles, tanto en su lugar de origen como en el momento de la recepción del material en fábrica.
Así pues, la posibilidad de reciclado estimada de los residuos de la construcción es de alrededor del 90% mientras que, actualmente, sólo un 5% es reciclado.
Atendiendo a su procedencia, la chatarra se puede clasificar en tres grandes grupos: 

CHATARRA RECICLADA

Chatarra de excelente calidad son los despuntes, rechazos originados en la propia fábrica.

Chatarra de Transformación



A MI CRITERIO:
El reciclaje de los metales contribuye significativamente a no empeorar el entorno medioambiental actual.
Una gran ventaja del reciclaje del metal, en relación al papel, es el ilimitado número de veces que puede sufrir este proceso. Además, el reciclaje del metal aporta algunos principales beneficios como:
• Reducción del impacto ambiental que produce la extracción de materias primas.

CHATARRA DE TRANSFORMACIÓN

CHATARRA DE TRANSFORMACIÓN

Producida durante la fabricación de piezas y componentes de acero (virutas de máquinas herramientas, recortes de prensas y guillotinas, etc.).


CHATARRA DE RECUPERACIÓN

CHATARRA DE RECUPERACIÓN

Suele ser la mayor parte de la chatarra que se emplea en la acería y procede de los edificios con estructura de acero, plantas industriales, barcos, automóviles, electrodomésticos, etc.





EN MI CONCLUCION:
Los envases de hojalata se recuperan y reciclan con mayor facilidad que otros materiales gracias a sus propiedades magnéticas.
El acero empleado para la fabricación de este tipo de envases es de alta calidad, por lo tanto, tras su utilización se
recupera una chatarra de calidad, cuyo reciclado supone una oportunidad importante para reducir el consumo de materias primas.

SISTEMA DE PRODUCCIÓN:



SISTEMA DE PRODUCCIÓN:

Ingresan los materiales hierro, carbón, minerales y metal


SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL

Los materiales de los ubica de acuerdo a su procedencia y origen.



TRITURACIÓN

Se tritura todos los componentes minerales y se la transforma a capaz granulométricas, cuando el carbón pasa por el proceso de trituración este se denomina Proceso de coquería.

TAMIZACION

Se elimina las impurezas naturales a la materia prima y se obtiene una materia limpia, esta se mezcla para introducir en el Alto Horno.

ALTO HORNO

ALTO HORNO


Recibe este nombre por sus dimensiones, ya que puede llegar a tener una altura de 80 metros, introducimos el hierro, Carbón de coque, aquí los materiales van a cambiar de un estado sólido a líquido, la Licuefacción es cuando obtenemos el líquido del acero en este elimina las impurezas minerales por la densidad del material y estas quedan en la parte baja y se denomina Escoria que a su vez es eliminada y transportada a plantas de procesamiento que la utilizaran en el Sistema Automotriz, para el asfalto, como sustituto de cemento o áridos en la construcción de carreteras y muros.
El Acero Líquido bruto es el primer acero que se obtiene y es transportado por tanques de almacenamiento hasta el Horno Convertidor de Oxigeno o Horno de Cuchara.

Horno Eléctrico


HORNO ELÉCTRICO

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 y alberga el baño de acero líquido. La bóveda es desplazable para permitir la carga de la chatarra a través de unas cestas adecuadas.
La bóveda está dotada de electrodos, generalmente tres, que son gruesas barras de grafito de hasta 700 mm de diámetro. Los electrodos se desplazan y están conectados a un transformador que proporciona un voltaje al acero.
El proceso de fabricación se divide básicamente en dos fases: la fase de fusión y la fase
De afino.


Ingreso de Chatarra


Ingreso de Chatarra

SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL

Se realiza la clasificación de la chatarra de acuerdo a su procedencia.
TRITURACIÓN 
Se realiza este proceso debido a que puede haber otro tipo de materiales como el hormigón que estén adheridos a los perfiles de acero considerados chatarra.
ALTO HORNO
De igual manera ingresa al Alto Horno para transformarse de sólido a Líquido.
HORNO ELÉCTRICO
Con ayuda de los electrodos elimina partículas de oxigeno así evitamos la corrosión.

FASE DE FUSIÓN

FASE DE FUSIÓN

Una vez introducida la chatarra en el horno se desplaza la bóveda hasta cerrar el horno y se bajan los electrodos hasta la distancia apropiada, hasta fundir completamente los materiales cargados. El proceso se repite hasta completar la capacidad del horno, transformando el acero en una colada.




FASE DE AFINO

FASE DE AFINO

En la primera etapa se analiza la composición y se procede a la eliminación de impurezas y elementos indeseables (silicio, manganeso, fósforo, etc.) y se obtiene la escoria.
El acero obtenido se vacía en una cuchara de colada, revestida de material refractario, en el que termina de ajustarse la composición del acero y de dársele la temperatura adecuada para la siguiente fase en el proceso de fabricación.





LA COLADA CONTINUA

LA COLADA CONTINUA

La colada continua es un proceso en el que el acero se vierte directamente en un molde de fondo desplazable, cuya sección transversal tiene la forma geométrica como la palanquilla, por el se distribuye el acero líquido en varias líneas de colada, cada una de las cuales disponen de su molde, generalmente de cobre y paredes huecas para permitir su refrigeración con agua.
Posteriormente se aplica un sistema de enfriamiento controlado por medio de duchas de Agua fría primero, y al aire después, cortándose el semiproducto en las longitudes deseadas mediante sopletes que se desplazan durante el corte.
Finalmente, se identifican todas las palanquillas con el número de referencia de la colada a la que pertenecen.


 


LA LAMINACIÓN y FLUJO DE MATERIALES

LA LAMINACIÓN
Las palanquillas pasan 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, su capacidad de deformarse, tanto mayor cuanto mayor es su temperatura.
La laminación en caliente se realiza a temperaturas comprendidas entre 1.250ºC, al inicio del proceso, y 800ºC al final del mismo y se obtiene productos de sección constante, como es el caso de las barras corrugadas.
El proceso comienza elevando la temperatura de las palanquillas mediante hornos de recalentamiento y se distinguen tres zonas:

  • Precalentamiento
  • Calentamiento
  • Homogeneización

El paso de las palanquillas de una zona a otra se realiza por medio de distintos dispositivos de avance hasta el tren de laminación. Este tren está formado por parejas de cilindros que van reduciendo la sección de la palanquilla.
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.
Las barras ya laminadas son depositadas en un lecho de enfriamiento. De ahí, son trasladadas a las líneas de corte a medida y empaquetado y después pasan a la zona de almacenamiento y expedición.
En el caso de la laminación de rollos, éstos salen del tren en forma de espiral, siendo transportados por una cinta enfriadora.
Esto evita una deformación excesiva o roturas o agrietamientos del material, así como el grado de reducción final, que define el grado de forja, y sobre todo el sistema de enfriamiento controlado.



LA LAMINACION

FLUJO DE MATERIALES 

OPCIONES DE RESCICLAJE DE ACERO