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1. Materias Primas del Acero
Mineral de hierro:
El principal mineral de hierro es el hematites, el cual cuando es puro contiene 70% hierro.
Cuando este óxido de hierro contiene agua se denomina limonita, y contiene 60% de
hierro cuando es puro. La magnetita se halla con menos abundancia. La siderita se ha
empleado como mineral, pero debido a su pequeño contenido en hierro no se emplea con
frecuencia en la actualidad.
Las impurezas más corrientes del mineral de
hierro son con sílice, titanio y fósforo. Los
minerales que contienen las cantidades más
pequeñas de estas impurezas son los que tienen
más valor. Una gran cantidad de sílice y titanio
resulta perjudicial porque requiere cantidades
extras de fundentes para escorificarlos en el
horno alto, mientras que el fósforo y el azufre son
perjudiciales debido a su efecto nocivo sobre el
hierro y acero. Los minerales de hierro suecos
están casi enteramente extensos de fósforos y
azufre, lo cual explica la fama de los aceros y hierro suecos por su gran pureza. Casi las
tres cuartas partes del mineral de hierro empleado en los Estados Unidos vienen del
distrito del Lago Superior. El mineral de estos depósitos naturales es hematites y contiene
un 68% de hierro. La mayor parte del mineral de este distrito se presenta tan cerca de la
superficie que puede extraer económicamente a cielo abierto.
Piedra de Hematits

2. Coque:
El calor requerido para fundir el mineral
en los hornos altos se obtienen de la
combustión del coque. El coque es el
residuo que queda después de calentar
ciertos carbones en ausencia de aire. Es un
material duro quebradizo y poroso, que
contiene de 85% a 90% de carbono, junto
con alto de cenizas, azufre y fósforo. La
resistencia mecánica, fragilidad e
impurezas del coque dependen del carbón
empleado y del método de fabricación
utilizado. Exciten dos maneras de hacer coque. En el procedimiento antiguo, en el cual las
materias volátiles se destruían, se fabricaban en hornos de mufla sin aprovechar los
subproductos destilados. En el proceso moderno se fabrica en retortas y se obtienen al
mismo tiempo de los productos destilados muchos subproductos, tales como brea,
amoniaco y benzol.
Chatarra:
Solo los metales pueden ser utilizados varias veces.
Otros materiales, tales como la madera, vidrio y
hormigón constituyen u escombro cuándo han
perdido su utilidad. En cambio, os metales
procedentes de estructuras inservibles, tales como
calderas, puentes, buques, automóviles, etc., se
convierten en chatarra aprovechable.
La necesidad de chatarras en la fabricación de
metales y aleaciones férricos y no férricos es unos
de los principales problemas que se le presentan al
fabricante, particularmente en la industria del acero, en la que se necesitan grandes
cantidades de chatarras clasificadas. Durante los periodos ordinarios de productividad no
es seria la dificultad de obtener chatarra de buena calidad en suficiente cantidad; no
obstante, constituye un factor importante en el funcionamiento cotidiano de una acerería.

3. La mayor parte de la chatarra llega como subproducto de los procesos de manipulación de
metal, o bien de material anticuado, o perdidas y producto de metal considerados como
inútiles, comprendidos entre pequeñas piezas y acorazados.
La chatarra requiere una clasificación apropiada con el fin de que resulten satisfactoria. La
clasificación comprende la separación por tamaños, forma, clasificación de composición,
etc; así como la separación completa de los metales no férricos y férricos, separación de
los aceros aleados de los aceros al carbono, y la clasificación de calidades y composición
de aceros aleados, esto es, al cromo tungsteno, etc.
Composición del Acero
El Acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación,
los cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para su utilización en la
industria metalmecánica.
ELEMENTOS DE ALEACION EN LOS ACEROS - COMPONENTES
Aluminio - Al : EL Aluminio es usado principalmente como desoxidante en la elaboración
de acero. El Aluminio también reduce el crecimiento del grano al formar óxidos y nitruros.
Azufre - S : El Azufre se considera como un elemento perjudicial en las aleaciones de
acero, una impureza. Sin embargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para
mejorar la maquinabilidad. Los aceros altos en azufre son difíciles de soldar pueden causar
porosidad en las soldaduras.
Carbono - C : El Carbón - Carbono es el elemento de aleación más efectivo, eficiente y de
bajo costo. En aceros enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro y
cementita, la cual con la ferrita forma a su vez la perlita. Cuando el acero se enfría más
rápidamente, el acero al carbón muestra endurecimiento superficial. El carbón es el
elemento responsable de dar la dureza y alta resistencia del acero.
Boro - B : El Boro logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero está
totalmente desoxidado. Una pequeña cantidad de Boro, (0.001%) tiene un efecto
marcado en el endurecimiento del acero, ya que también se combina con el carbono para
formar los carburos que dan al acero características de revestimiento duro.

4. Cobalto - Co : El Cobalto es un elemento poco habitual en los aceros, ya que disminuye la
capacidad de endurecimiento. Sin embargo, se puede usar en aplicaciones donde se
requiere un revestimiento duro para servicio a alta temperatura, ya que produce una gran
cantidad de solución sólida endurecedora, cuando es disuelto en ferrita o ausentita.
Cobre - Cu : El Cobre aumenta la resistencia a la corrosión de aceros al carbono.
Cromo - Cr : El Cromo es un formador de ferrita, aumentando la profundidad del
endurecimiento. Así mismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita la
corrosión. El Cromo es un elemento principal de aleación en aceros inoxidables, y debido a
su capacidad de formar carburos se utiliza en revestimientos o recubrimientos duros de
gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc.
Fósforo - P : Fósforo se considera un elemento perjudicial en los aceros, casi una
impureza, al igual que el Azufre, ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin
embargo, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su
resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad.
Manganeso - Mn : El Manganeso es uno de los elementos fundamentales e
indispensables, está presente en casi todas las aleaciones de acero. El Manganeso es un
formador de ausentita, y al combinarse con el azufre previene la formación de sulfuro de
hierro en los bordes del grano, altamente perjudicial durante el proceso de laminación.
El Manganeso se usa para desoxidar y aumentar su capacidad de endurecimiento.
Molibdeno - Mo : El Molibdeno también es un elemento habitual, ya que aumenta mucho
la profundidad de endurecimiento del acero, así como su resistencia al impacto.
El Molibdeno es el elemento mas efectivo para mejorar la resistencia del acero a las bajas
temperaturas, reduciendo, además, la perdida de resistencia por templado. Los aceros
inoxidables austeíticos contienen Molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión.
Nitrógeno - N : El Nitrógeno puede agregarse a algunos tipos de acero, para promover la
formación de austenita. También, para reducir la cantidad de Níquel en los aceros
inoxidables. El Nitrógeno afecta las propiedades mecánicas del acero.
Níquel - Ni : Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia
al impacto. El Níquel se utiliza mucho en los aceros inoxidables, para aumentar la
resistencia a la corrosión. El Níquel ofrece propiedades únicas para soldar Fundición.

5. Plomo - Pb : El Plomo es un ejemplo de elemento casi insoluble en Hierro. Se
añade plomo a muchos tipos de acero para mejorar en gran manera su maquinabilidad.
Titanio - Ti : Básicamente, el Titanio se utiliza para estabilizar y desoxidar acero, aunque
debido a sus propiedades, pocas veces se usa en soldaduras.
Tungsteno - W : El Tungsteno se añade para impartir gran resistencia a alta temperatura.
El Tungsteno también forma carburos, que son excepcionalmente duros, dando al acero
una gran resistencia al desgaste, para aplicaciones de revestimiento duro o en acero para
la fabricación de herramientas.
Vanadio - V : El Vanadio facilita la formación de grano pequeño y reduce la perdida de
resistencia durante el templado, aumentando por lo tanto la capacidad de
endurecimiento. Asi mismo, es un formador de carburos que imparten resistencia al
desgaste en aceros para herramientas, herramientas de corte, etc

6. Proceso de Fabricación

13. 1. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS.
•Ductilidad, es la elongación que sufre la barra cuando se carga sin llegar a la rotura. Las
especificaciones estipulan que el estiramiento total hasta la falla, no sea menor que cierto
porcentaje que varía con el tamaño y grado de la propia barra.
•Dureza se define como la propiedad del acero a oponerse a la penetración de otro
material.
•Resistencia a la tensión, Es la máxima fuerza de tracción que soporta la barra, cuando se
inicia la rotura, dividida por el área de sección inicial de la barra. Se denomina también,
más precisamente, carga unitaria máxima a tracción.
Límite de fluencia.- Es la tensión a partir de la cual el material pasa a sufrir
deformaciones permanentes, es decir, hasta este valor de tensión, si interrumpimos
el traccionamiento de la muestra, ella volverá a su tamaño inicial, sin presentar ningún
tipo de deformación permanente, esta se llama deformación elástica. El ingeniero utiliza
el límite de fluencia de la barra para calcular la dimensión de la estructura, pues la barra
soporta cargas y sobrecargas hasta este punto y vuelve a su condición inicial sin
deformación. Pasado este punto, la estructura esta fragilizada y comprometida.
Probablemente, la resistencia en el punto de fluencia, es decir, el esfuerzo elástico
máximo que puede soportar la barra, es la propiedad mecánica más importante para el
diseñador.
La resistencia a la tensión se controla por un limite sobre la resistencia en el punto de
fluencia y esta no puede ser menor que 1.25 veces la resistencia real en el punto de
fluencia.
Si bien la tendencia actual, en la construcción con hormigón reforzado, es hacia el uso de
barras de refuerzo con grado de resistencia más elevado, dado que el uso de estas
conduce a una reducción significativa del tonelaje de acero y del tamaño de los miembros
estructurales de hormigón, lo que da por resultado economía en la mano de obra y en
otros materiales, se tiene un limite practico sobre cuan fuerte debe ser el acero de
refuerzo utilizado en una construcción estándar de Hormigón armado: Todas las
resistencias del acero tienen aproximadamente la misma elongación para el mismo
esfuerzo de tensión aplicado (mismo modulo de elasticidad Es=2.1*106 Kg/cm2).

14. Si un acero tiene una resistencia en el punto de fluencia que es el doble de la de otro,
puede aplicarse el doble de deformación permanente, esta se llama deformación elastica.
a) Diagrama Esfuerzo Deformación para Aceros de Dureza Natural Laminados en caliente;
b) Curvas típicas esfuerzo-deformación unitarias para barras de refuerzo
Nota: Las curvas están indicadas según su límite de fluencia

15. FIGURA 5.11 Diagrama Esfuerzo Deformación para Aceros de resistencia mayor a
4200 kg/cm2
En general, no se puede usar la mayor resistencia de los aceros con resistencias en el
punto de fluencia de 4200 Kg/cm2, como refuerzo estándar a la tracción, sin causar el
agrietamiento del hormigón, a menos que se tomen disposiciones especiales en el diseño
del miembro.
•Maleabilidad, es la capacidad que presenta el acero de soportar la deformación, si
n romperse, al ser sometido a un esfuerzo de compresión.
•Tenacidad, viene siendo la conjugación de dos propiedades: ductilidad y resistencia. Un
material tenaz será aquel que posee una buena ductilidad y una buena resistencia al
mismo tiempo.
•Fatiga, cuando un elemento estructural se somete a cargas cíclicas, este puede fallar
debido a las grietas que se forman y propagan, en especial cuando se presentan
inversiones de esfuerzos, esto es conocido como falla por fatiga, que puede ocurrir con
esfuerzos menores a la carga de deformación remanente.

16. Limite de fatiga. Se evalúa en un diagrama Esfuerzo máximo (resistencia ala fatiga) vs.
el número de ciclos hasta la falla, estos diagramas indican que la resistencia a la fatiga, de
un acero estructural, decrece con un aumento de número de ciclos, hasta
que se alcanza un valor mínimo que es el Limite de Fatiga. Con la tracción
considerada como positiva y la compresión negativa, las pruebas también demuestran que
a medida que disminuye la relación entre el esfuerzo máximo y el mínimo, se reduce de
modo considerable la resistencia al a fatiga. Las pruebas indican además que los aceros
con resistencia a la tracción semejante tienen casi la misma resistencia a la fatiga.
(1). AH = Acero para Hormigón (DN = Dureza Natural; EF = Estirado enFrío)
(2). Para el calculo de valores unitario se utilizará la sección nominal.
(3). Relación mínima admisible entre los valores de la carga unitaria de rotura y del
limite elástico, obtenidos en cada ensayo

17. Corrosión del acero.
¿Qué es la corrosión del acero?
La terminología de la ASTM (G15) defne la corrosión como “la reacción química o
electroquímica entre un material, usualmente un metal y su medio ambiente, que
produce un deterioro del material y de sus propiedades”. Para el acero embebido en el
concreto (hormigón), la corrosión da como resultado la formación de óxido que tiene 2 a 4
veces el volumen del acero original y la pérdida de sus óptimas propiedades mecánicas. La
corrosión produce además descascaramiento y vacíos en la superficie del acero de
refuerzo, reduciendo la capacidad resistente como resultado de la reducción de la sección
transversal.
¿Por Qué la corrosión del acero es una preocupación?
El concreto reforzado utiliza acero para aportarle las propiedades de resistencia a la
tracción que son necesarias en el concreto estructural. Esto evita la falla de las estructuras
de concreto que están sujetas a esfuerzos de tensión y flexión debido al tráfico, los
vientos, las cargas muertas y los ciclos térmicos.
Sin embargo, cuando el refuerzo se corroe, la formación de óxido conduce a la pérdida de
adherencia entre el acero y el concreto y la subsecuente delaminación y exfoliación. Si
esto se ha dejado sin revisar, la integridad de la estructura puede verse afectada. La
reducción del área de sección transversal del acero reduce su capacidad resistente. Esto es
especialmente dañino en el desempeño de los cables de alto límite elástico en el concreto
pretensado.
¿Por Qué se corroe el acero en el concreto?
El acero en el concreto se encuentra usualmente en condición pasiva, no corroído. Sin
embargo, el concreto reforzado con acero es frecuentemente utilizado en ambientes
severos donde está presente el agua de mar o las sales de deshielo. Cuando los cloruros se
mueven dentro del concreto, provocan la ruptura de la capa pasiva de protección del
acero, causando que éste se oxide y se delamine.

18. La carbonatación del concreto es otra causa de la corrosión del acero. Cuando el concreto
se carbonata hasta el nivel de la barra de acero, el ambiente normalmente alcalino que
protege el acero de la corrosión, es reemplazado por un ambiente más neutral. Bajo estas
condiciones el acero no permanece pasivo y comienza una corrosión rápida. El ritmo de
corrosión debido al recubrimiento de concreto carbonatado es más lento que la corrosión
inducida por cloruros.
Ocasionalmente, la falta de oxígeno que rodea la barra de acero causará que el metal se
disuelva, conduciendo a un líquido de pH bajo.
¿Cómo prevenir la corrosión?
Control de Calidad - Prácticas del Concreto
La primera defensa contra la corrosión del acero en el concreto es la calidad del concreto
y un recubrimiento sufriente alrededor de las barras de refuerzo. El concreto de calidad
tiene una relación agua/material cementante (A/C) que es lo suficientemente baja para
disminuir la penetración de las sales de cloruro y el desarrollo de la carbonatación. La
relación A/C debe ser menor de 0.5 para reducir el ritmo de carbonatación y menor de 0.4
para minimizar la penetración de los cloruros.
Los concretos con bajas relaciones A/C pueden ser producidos mediante:
1. El incremento del contenido de cemento
2. La reducción del contenido de agua utilizando aditivos reductores de agua y
superplastificantes,
3. El uso de mayores cantidades de cenizas volantes, escorias u otros materiales
cementantes.
Adicionalmente deberá limitarse el empleo de ingredientes del concreto que contengan
cloruros. El Código de la Edificación ACI 318 establece límites sobre el contenido máximo
de cloruros solubles en la mezcla de concreto.

19. Otro ingrediente para la buena calidad del concreto es el aire incorporado. Es necesario
proteger al concreto de los daños por ciclos de hielo y deshielo. El aire incorporado reduce
también la exudación (sangrado) y el incremento de la permeabilidad debido a los canales
del agua de exudación. El descascaramiento de la superficie del concreto puede acelerar
los daños por corrosión de las barras de refuerzo embebidas.
Una planificación apropiada de las operaciones de acabado es necesaria para asegurar
que el concreto no se descascare, o se fisure excesivamente.
Una correcta cantidad de acero ayudará a mantener una fisuración escasa. El manual de
ACI 224 ayuda al ingeniero diseñador a minimizar la formación de grietas que podrían ser
dañinas para el acero embebido. En general, el ancho máximo de fisura permisible es de
0.2 mm en un ambiente con sales de deshielo y de 0.15 mm en un ambiente marino.
Un adecuado recubrimiento del acero de refuerzo es también un factor importante. La
penetración de cloruros y la carbonatación ocurrirán, inclusive, en la superficie exterior de
los concretos de baja permeabilidad. Si se incrementa el recubrimiento se demorará el
comienzo de la corrosión. Por ejemplo, el tiempo necesario para que los iones cloruro
alcancen una barra de acero a 5 cm (2 pulgadas) de la superficie es 4 veces el tiempo
necesario para un recubrimiento de 2.54 cm. (1 pulgada). El manual ACI 318 recomienda
un mínimo de 1 ½ pulgadas (aprox. 4 cm) de recubrimiento para la mayoría de las
estructuras y lo incrementa a 2 pulgadas (aprox. 5 cm) de recubrimiento para la
protección contra las sales de deshielo.
El manual ACI 357 recomienda 2½ pulgadas (aprox. 6 cm) de recubrimiento mínimo en
ambientes marinos. Si se utilizan agregados más grandes, se requiere un mayor
recubrimiento.
Para agregados mayores de ¾” (20 mm), una regla sencilla es añadirle al tamaño máximo
nominal del agregado, la magnitud de ¾” adicionales de recubrimiento para la exposición
a sales de deshielo, o de 1¾” (45 mm) de recubrimiento para la exposición a ambiente
marino. Por ejemplo un concreto con tamaño de agregado de 1” en exposición marina
deberá tener un recubrimiento mínimo de 2¾”.

20. El concreto debe estar adecuadamente compactado y curado.
Se necesita un curado húmedo mínimo de 7 días a 21°C para el concreto con relación A/C
de 0.4, mientras que serían necesarios 6 meses para uno de relación A/C de 0.6 para
obtener un desempeño equivalente. Numerosos estudios muestran que la porosidad del
concreto se reduce significativamente con el incremento del tiempo de curado y por ende
se mejora la resistencia a la corrosión.
Efectode lacorrosión en unaviga de concretoreforzado