Diapositivas descriptivas de los materiales referentes a aceros, fierro, bulcometal o metalcom, etc..

1. 1
CLASE Nº 2
METALES
UNIDAD IUNIDAD I
Características y PropiedadesCaracterísticas y Propiedades
de los Materialesde los Materiales

2. 2
CONCEPTOS BÁSICOS
Cuando hablamos de metales nos referimos a una extensa familia
de materiales que el ser humano a utilizado por milenios,
marcando incluso el desarrollo de épocas prehistóricas según el
desarrollo de herramientas con un metal específico, como la Era
del Cobre o la Era del Hierro.
Existen muchos metales utilizados
en construcción, como el cobre, el
aluminio y el zinc, aunque sin
lugar a dudas el más utilizado en
la actualidad es el acero, material
que se obtiene de la refinación del
hierro.
La utilización de los metales en la
construcción está marcada por la
Revolución Industrial, ya que
antes del siglo XIX se limitaba a
elementos menores de las obras.

3. 3
CARACTERÍSTICAS
Algunos metales se encuentran en estado puro en la naturaleza,
mientras que la gran mayoría están combinados con otros
elementos, como por ejemplo el oxígeno, formando compuestos
como los minerales.
Para obtener metales útiles es necesario depurarlos en un proceso
de transformación que requiere de mucho calor: la fundición,
proceso que mejoró ostensiblemente en el siglo XIX y que
paulatinamente incorporó mejores y nuevos materiales a todo el
quehacer humano.
Además, debemos considerar
que junto con los metales puros
existen las aleaciones, que son
mezclas con distintos materiales
metálicos o no metálicos.

4. 4
CARACTERÍSTICAS
Desde el punto de vista de las propiedades físicas, un metal se
caracteriza por las siguientes cualidades:
1) Son sólidos a temperatura
ambiente (excepto el mercurio).
Los metales en estado sólido
tienen un ordenamiento
tridimensional según esquemas
rígidos, denominados cristales,
normalmente del tipo cúbico
(ver detalle en topclass).
2) Brillantes, siempre que tengan
superficie lisa.
3) Buenos conductores del calor y
de la electricidad.
4) Dúctiles.
5) Maleables.
6) Flexibles.
7) Tenaces a la tracción.

5. 5
CARACTERÍSTICAS
Las propiedades químicas de los metales son:
1) Forman cationes. Los metales tienen facilidad para perder
electrones, lo que facilita su combinación con otros elementos.
2) Forman óxidos e hidróxidos. Al combinarse un metal con
el oxígeno se forma un óxido. Los óxidos a su vez, pueden
combinarse con agua y forman hidróxidos. Ambos tipos de
compuestos son básicos debido a que pueden reaccionar con un
ácido y formar una sal.
Son óxidos importantes como integrantes de materiales de
construcción:
Ca O óxido de calcio cal viva, componente del cemento
Fe2O3
óxido de fierro
III
óxido u orín del fierro.
Al2O3 óxido de aluminio recubrimiento del aluminio anodizado

6. 6
CARACTERÍSTICAS
3) Poseen carácter reductor. En este estado elemental, los
metales solamente pueden perder electrones, reduciendo a otro
elemento, generalmente un no metal.
Algunos metales usados en construcción:Algunos metales usados en construcción:
Aluminio, Zinc, Cobre, Estaño, Níquel, Hierro, Plomo.
Características de algunos metalesCaracterísticas de algunos metales
Metal
Densidad
t/m3
Punto de
fusión
ºC
a
10-6 1/ºC
E
kgf/cm2
Aluminio
Zinc
Cobre
Estaño
Hierro
Níquel
Plomo
2,70
7,14
8,91
7,28
7,86
8,90
11,34
660
906
1.083
232
1.390
1.445
327
24
22
17
18
11
-
29
670.000
1.200.000
2.100.000

7. 7
CARACTERÍSTICAS
Algunas aleaciones muy utilizadas son:Algunas aleaciones muy utilizadas son:
Bronce: Aleación de cobre y estaño de color amarillento.
Duraluminio: Se compone de 94,5% de aluminio, 4% de
cobre, 0,5% de manganeso, 0,5% de magnesio y proporciones
menores de hierro y silicio.
Latón: Aleación de cobre y zinc.
Zinc-alum: Es una delgada lámina de acero, revestida por
ambas caras con una capa de aluminio y zinc, aplicada
mediante un proceso continuo.
Aleación
Densidad
T/m3
Bronce rojo (90% Cu, 10% Sn)
Bronce amarillo (80% Cu, 20% Sn)
8,72
8,68
Duraluminio 2,80
Latón amarillo (65% Cu, 35% Zn)
Latón rojo (85% Cu, 15% Zn)
8,47
8,74
Fundición gris (4,5 % C)
Hierro fundido (2% C, 1% Si)
7.20
7,30

8. 8
ALUMINIO
Metal de color blanco azulado. Admite pulido con lo que queda con
brillo similar al de la plata, ligero, dúctil, muy maleable, buen
conductor del calor y de la electricidad y resistente a la corrosión.
Es el metal más abundante en la corteza terrestre. Se extrae de
las bauxitas.
La capa de óxido del aluminio permanece en su superficie
protegiéndolo de nueva oxidación.
Es vulnerable al ataque de álcalis, mientras los ácidos lo atacan
lentamente.

9. 9
ALUMINIO

10. 10
ALUMINIO
Aplicaciones:
• Alambre.
• Carrocerías (aviones, barcos, automóviles).
• Contenedores.
• Planchas para revestimientos.
• Perfiles y tubos (puertas, ventanas, andamios, postes).
• Recipientes, cubas, envases, cápsulas, bidones.

11. 11
ALUMINIO
ANODIZADO: Proceso en que se acelera la oxidación natural del
aluminio para darle una protección adecuada y una apariencia
pareja.

12. 12
COBRE
Es un mineral blando y dúctil, de color rojo pardo brillante,
excelente conductor del calor y de la electricidad.
En estado natural se encuentra como óxido y sulfatos, tomando un
color verde, azul y amarillo característico, y siempre en
combinación con otros minerales (molibdeno).
Es un metal de moderada abundancia en la corteza terrestre.

13. 13
COBRE

14. 14
COBRE
Aplicaciones:
• Alambre.
• Planchas para revestimientos.
• Perfiles.
• Tubos.
• Canaletas.
• Recipientes, cubas, envases,
cápsulas, bidones.

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COBRE
Facultad de Matemáticas PUC
Arqto. Alejandro Aravena
Casa Grau
Arqto. Matías Klotz
Museo Interativo Mirador
Arqto. Baixas y Del Río

16. 16
ZINC
Es un mineral que en la naturaleza NO se
encuentra en estado puro, sino como sulfato,
carbonato u óxido.
Al depurarlo resulta un metal de color blanco
azulado, de brillo intenso que se pierde en la
medida que se oxida. Es blando y maleable.
Su depuración pasa por dos fases: primero, por
un proceso de flotación se logra eliminar los
contaminantes hasta un 75% de pureza, para
luego (por vía seca o húmeda) obtener un
material de mayor pureza.
Se utiliza en la fabricación de planchas, canaletas
y recipientes, gracias a que, en contacto con el
aire, el zinc se autoprotege de la corrosión al
formar una capa de carbonato que no se altera
con el aire atmosférico. También se usa como
recubrimiento para elementos de acero.

17. 17
BRONCE
Aleación de cobre con estaño (1 al 10%)
y a veces con otros minerales, logra un
metal de buena resistencia a la corrosión
y muy apto para procesos de extrusión,
forja, laminación, estampado y trefilado.
La apariencia del bronce se modifica
según la cantidad de estaño, pasando por
tonos rojizo, dorado, amarillo hasta el
blanco.
Tiene múltiples aplicaciones en el ámbito
de la construcción, como coplas para
tuberías de cobre, piezas de cerrajería,
quincallería y elementos de decoración.

18. 18
LATÓN
Aleación de cobre con zinc,
distinguiéndose entre los latones rojos
(zinc menor a un 20%) de gran
resistencia a la corrosión y utilizados en la
fabricación de monedas, clavos, tornillos y
otros elementos.
El latón amarillo (zinc entre 34 a 37%)
es menos resistente a la corrosión y se
emplea en la industria automotriz,
portalámparas y casquillos de ampolletas.

19. 19
ACERO
Es común hablar de materiales ferrosos y de no ferrosos. Esta
división aparece para distinguir aquellos elementos que tienen
hierro en su composición básica (al que antiguamente se le
llamaba fierro), de los que no contienen este elemento como
fundamental (no ferrosos: oro, plata, cobre, aluminio, plomo, etc).
Dentro del ámbito de la construcción el uso de metales estuvo por
siglos centrado en elementos menores y decorativos. No es hasta el
siglo XIX en que la metalurgia del hierro posibilitó el desarrollo de
los aceros estructurales y de una nueva forma de construcción
que elevó las alturas de la arquitectura y de la ingeniería.

20. 20
EL HIERRO
El hierro es uno de los minerales más abundantes en la corteza
terrestre, presentándose la mayor parte de las veces en esta
oxidado, con un característico color rojizo. Para ocuparlo se debe
purificar de todos los contaminantes con que está mezclado, proceso
que requiere de mucho calor para llevarlo a estado líquido de fusión.
El hombre lo conoce desde hace milenios, pero su depuración ha
costado mucho debido a las altas temperaturas necesarias para este
proceso.

21. 21
EL HIERRO
 Fundiciones:
o Son una familia de aleaciones férreas con una variedad de
propiedades. A diferencia de los aceros, que se verán a
continuación, los hierros fundidos contienen entre 2 y 4% de
carbono y un 3% de silicio.
o Tiene un amplio rango de resistencia y dureza, pero presentan
baja resistencia al impacto y poca ductilidad. Las fundiciones
producen excelentes aleaciones fundidas, puesto que se funden
fácilmente y son muy fluidos en estado líquido.
o Existe 4 tipos de fundiciones, que se diferencian por la
distribución del carbono en sus microestructuras: blanca, gris,
maleable y dúctil. La composición de los diferentes tipos de
fundiciones se dan en la Tabla 2.3.

22. 22
EL HIERRO

23. 23
ACERO
El hierro es base para el acero, aleación con un contenido de
carbono entre un 0.05% y un 2%, lo que define cualidades como su
resistencia mecánica y ductibilidad. Una leve variación en el
porcentaje de carbono cambia la calidad del acero, el que se puede
combinar con otros minerales como la aleación de cromo níquel
(acero inoxidable), u otros (tungsteno, cobalto, molibdeno, etc.).

24. 24
FUNDICIÓN DEL HIERRO
El acero se obtiene a partir del alto
horno donde el hierro se calcina
primero para eliminar el agua y
descomponer sus contaminantes.
Como reductor se usa el carbón coke.
El alto horno tiene forma casi
cilíndrica, generalmente revestido de
ladrillos refractarios. Cerca del fondo
hay varios tubos, llamados toberas,
por donde se introduce aire caliente a
presión.
La carga de mineral, coke y fundente
se vierte por la parte superior. A
medida que desciende el material, el
óxido de hierro se reduce a óxido
ferroso y luego a hierro metálico
esponjoso en la parte superior del
horno, por la acción de óxido de
carbono.

25. 25
ALTO HORNO

26. 26
ACERO
El proceso de producción parte con la depuración del hierro en un
alto horno, obteniendo arrabio. Este producto pasa a un nuevo
proceso de fusión donde se mezcla con carbono para producir acero.
Estos procesos se realizan por medio del procedimiento en horno
Bessemer, eléctrico o en el Siemens-Martin.

27. 27
ACERO
El acero endurece por el temple y una vez templado, tiene la
propiedad de que si se calienta de nuevo y se enfría lentamente,
disminuye su dureza. El acero funde entre los 1400 y 1500°C, y se
puede moldear con más facilidad que el hierro.

28. 28
ACERO
A la salida, se obtienen los semi-productos: barras de sección
rectangular (desbastes) o cuadrada (tochos o palanquillas), que son
las piezas en bruto que se transforman en productos terminados
mediante el laminado, y algunos de ellos se someten a tratamiento
térmico. Más de la mitad de las planchas laminadas en caliente son
relaminadas en frío y eventualmente reciben un revestimiento de
protección anticorrosión.

29. 29
ESQUEMA DE PRODUCCIÓN

30. 30
ACERO
Tipos de aceros:
Aceros dulces: tiene bajos contenidos de carbono (hasta 0,2%) y
son completamente dúctiles.
Aceros medios: contienen entre un 0,2 y 0,6% de carbono. Estos
aceros se pueden forjar y soldar.
Aceros con altos contenidos de carbono: Estos aceros
contienen entre 0,75 y 1,50%.
Aceros especiales:
Tipo Composición Características Aplicaciones
Acero al manganeso 10 – 18% Mn
Muy duro y resistente al
desgaste
Piezas para maquinarias
para moler.
Acero al cromo-vanadio
1 – 10% Cr
0,15% V
Alta resistencia mecánica
Ejes y piezas de
maquinarias. Herramientas
Acero al wolframio
10 – 20% W
3 – 8% Cr
Conserva el temple a alta
temperatura
Herramientas cortantes
rápidas.
Acero al níquel 2 – 4% Ni Resistencia a la corrosión. Engranajes, cables
Aleación Invar 36% Ni
Bajo coeficiente de
dilatación térmico
Reglas graduadas.
Acero al níquel-cromo
1 – 4% Ni
0,5 – 2% Cr
Gran dureza y elasticidad Blindajes
Acero inoxidable
18% Cr
8% Ni
Inoxidable Herramientas.

31. 31
CORROSIÓN DEL ACERO
Todos lo metales sufren corrosión al estar en contacto con el
oxígeno del aire o con el agua, pero a diferencia de los metales que
vimos la clase pasada donde el óxido formado en la superficie del
elemento constituía una capa protectora que impedía la formación de
nueva oxidación, en el caso del acero la corrosión es degenerativa.
Esto quiere decir que el óxido de hierro que
se forma en la superficie del acero se suelta
en forma de escamas rojizas, perdiendo
material y dejando una nueva capa de acero
lista para formar nuevo óxido. Este proceso
con el tiempo destruirá completamente el
elemento.
Por lo tanto, es indispensable proteger al
acero de la corrosión por contacto con
oxígeno, ya sea con recubrimientos
especiales o aleaciones.

32. 32
ACERO Y EL FUEGO
El otro gran problema del acero es su mal comportamiento frente al
fuego, ya que este material empieza a perder sus cualidades
resistentes sobre los 500ºC de temperatura, colapsando por su peso
propio como un elemento chicloso alrededor de los 750ºC.
Cabe destacar que el acero NO es un material inflamable NI
combustible, o sea, no da llama en presencia de fuego ni lo alimenta.
Esta situación hace extremadamente peligrosa la acción de un
incendio sobre una estructura de acero, razón por la cual se hace
imprescindible protegerlo con productos o materiales incombustibles.

33. 33
PRÓXIMA CLASE …
USO DEL ACERO EN
CONSTRUCCIÓN

34. 34
CLASE Nº 4CLASE Nº 4
USOS DEL ACERO EN CONSTRUCCIÓN
UNIDAD IUNIDAD I
Características y Propiedades deCaracterísticas y Propiedades de
los Materialeslos Materiales

35. 35
EL ACERO EN CONSTRUCCIÓNEL ACERO EN CONSTRUCCIÓN
Los aceros que se utilizan en construcción se pueden dividir en
varios grupos:
- Aceros de refuerzo para hormigón armado (enfierradura).
- Aceros estructurales (perfiles).
- Aceros para revestimientos (planchas).
- Aceros para tubos.
- Clavos, tornillos, pernos, etc.

36. 36
ACERO PARAACERO PARA
HORMIGONESHORMIGONES
Las barras de refuerzo para hormigón armado deben cumplir con
los requisitos establecidos en la norma NCh 204 of 77: Barras
laminadas en caliente para hormigón armado.
Existen dos formatos:
• Barras (lisas y con resaltes).
• Mallas (electrosoldadas).

37. 37
ACERO PARAACERO PARA
HORMIGONESHORMIGONES
Según la NCh 204, los aceros para las barras para hormigón
armado se identifican con la siguiente nomenclatura:
A XX – YY H
Lo cual significa:
A = Acero al carbono.
XX = Resistencia de ruptura a la tracción (kg/mm2)
YY = Límite de fluencia a la tracción (kg/mm2)
H = Uso apropiado para hormigones
En otros usos la letra A puede ir acompañada de otras:
AR = acero revirado.
AC = acero corriente (no garantizado)
AT = acero trefilado.
Mientras que la última letra puede ser:
E = acero apropiado para estructuras.
T = acero para tubos.
S = acero con soldabilidad garantizada.

38. 38
BARRASBARRAS
Calidad de acero para barras:
A 36 – 24 H
A 44 – 28 H
A 56 – 35 H
A 63 – 42 H
Para distinguir la calidad de las
barras, éstas deben llevar una marca
en relieve cada 2m. Las barras lisas
tienen un código de puntos, las con
resaltes llevan códigos de letras H.
En Chile las barras se distinguen por
su diámetro en milímetros.
1 punto ó 1H.
2 puntos ó 2H.
3 puntos ó 3H.
4 puntos ó 4H.
Clasificación de los aceros nacionales para hormigón armado.
Diámetro, mm
Acero ordinario
A 44-28 H
Acero Alta
Resistencia
A 63-42 H
5 a 50 Lisa ---
8 a 36 con resaltes con resaltes

39. 39
BARRASBARRAS
Las propiedades mecánicas de las barras de acero para refuerzo de
hormigón, de acuerdo a lo señalado en la norma Nch 204 of 78:
Propiedad A 44-28 H A 63-42 H
Resistencia a tracción, Rm, MPa 440 630
Tensión de fluencia,
Mpa
máxima - 580
mínima 280 420
Alargamiento en la rotura,
%
16
Siendo k un coeficiente que depende que depende del diámetro de
la barra como se indica:
Diámetro e, mm 6 8 10 12 16 18 22 25 28 32 36
k 3 2 1 0 0 0 1 2 3 4 5

40. 40
BARRASBARRAS
De acuerdo a la norma NCh 204 of 78
se incluyen los diferentes diámetros
normales y pesos nominales de los
aceros de refuerzos usados
corrientemente en la construcción:
Características nominales Dimensiones de los resaltes
Diámetro,
E
Masa Sección Perímetro
Espaciamiento
medio
máximo,
E
Altura
media
mínima,
H
Ancho
base
máximo
, A
Mm kg/m cm2 cm mm Mm mm
6
8
10
12
16
18
22
25
28
32
36
0,222
0,395
0,617
0,888
1,58
2,00
2,98
3,85
4,83
6,31
7,99
0,283
0,503
0,785
1,13
2,01
2,54
3,80
4,91
6,16
8,04
10,20
1,89
2,51
3,14
3,77
5,03
5,65
6,91
7,85
8,80
10,10
11,30
-
5,6
7,0
8,4
11,2
12,6
15,4
17,5
19,6
22,4
25,2
-
0,32
0,40
0,48
0,64
0,72
1,10
1,25
1,40
1,60
1,80
-
2,0
2,5
3,0
4,0
4,5
5,5
6,3
7,0
8,0
9,0

41. 41
BARRASBARRAS
Las barras de acero pueden trabajar con el hormigón gracias a la
adherencia entre ambos, a lo que se puede sumar la coincidencia
de sus módulos de dilatación y contracción.
Las barras delgadas (de menor sección) tienen proporcionalmente
mayor superficie de contacto con el hormigón, lo que mejora la
adherencia.
Los resaltes de las barras aumentan más la superficie de contacto
con el hormigón, por eso se prefieren en obra.

42. 42
BARRASBARRAS
Formas de Venta:
1) En tiras rectas (3 a 20m).
2) Rollos (φ 5 a 11mm).
Las barras de acero se venden por
KILOS. Su cubicación se hace en
METROS LINEALES, por lo que es
necesario conocer su conversión.
Rollos φ5 -> 752m -> 117kg.
Rollos φ6 -> 526m -> 117kg.
Rollos φ8 -> 525m -> 207kg.
La recepción en obra debe verificar el
material a recibir. Las barras se
dividen por diámetro y longitud,
disponiéndolas cerca del taller de
enfierradores.

43. 43
BARRASBARRAS
Ejemplo de Cubicación:
Si necesitamos 4 fierros (con
resaltes) de 12mm de diámetro para
una cadena de 6m de largo, entonces
tenemos:
Fe 12  0,879kg/m
0,879kg/m x 6m x 4 = 21,096kg

44. 44
BARRASBARRAS
Barras de Acero
Divididas por diámetro
Mesón de trabajo

45. 45
MALLASMALLAS
Usos: Losas y Muros.
Están formadas por alambres de acero
de alta resistencia
AT 56 – 50 H.
Diámetros: 4 a 12mm.
Dimensiones: 2,60 x 5,20m.
Mallas C: 10x10cm, 15x15cm.
Mallas R: 10x15cm, 10x25cm,
15x25cm.

46. 46
MALLASMALLAS

47. 47
¿QUÉ ES UN PERFIL?¿QUÉ ES UN PERFIL?
Es una barra recta con una sección de forma especial que se
mantiene igual en toda su longitud.

48. 48
PERFILESPERFILES
Se distinguen por su forma, largo y tipo de acero:
1)Forma: perfiles abiertos y cerrados.
2)Largo: 6m comercial, largos variables.
3)Acero: A 42-27 ES, normas ASTM.

49. 49
PERFILESPERFILES
Son requisitos adicionales de la
norma NCh 203 of 77 cumplir con
un ensayo de doblado practicado
sobre una probeta estandarizada,
además de cumplir exigencias en la
composición química para asegurar
su soldabilidad.
Propiedades mecánicas de los aceros estructurales
Grado del acero
Resistencia a la tracción Límite de fluencia
Alargamiento
Rm Re
kgf/mm2 Kgf/mm2 %
A 37 – 24 ES
A 42 – 27 ES
A 52 – 34 ES
3700/4700
4200/5200
5200/6200
2400
2700
3400
0,24
0,22
0,20

50. 50
PERFILESPERFILES
T I C L O Z

51. 51
FABRICACIÓN DEFABRICACIÓN DE
PERFILESPERFILES
Según su fabricación los perfiles se pueden distinguir en tres
grupos:
• Perfiles Laminados.
• Perfiles Doblados en Frío.
• Perfiles Soldados.

52. 52
LAMINADOSLAMINADOS
Se caracterizan por:
• Utilizan lingotes de acero calientes.
• Tener esquinas exteriores con aristas
vivas (filosas).
• Esquinas interiores redondeadas.
• Caras principales NO paralelas.
• Fabricación con aplicación de calor
(950º - 1150º C).
• Mayor resistencia mecánica.

53. 53
DOBLADOS EN FRÍODOBLADOS EN FRÍO
Se caracterizan por:
• Utilizan láminas planas de acero.
• Esquinas ligeramente redondeadas.
• Caras principales siempre paralelas.
• Proceso en frío con máquinas
dobladoras (plegadoras).
• Limitación del espesor de la plancha
(hasta 10mm).

54. 54
SOLDADOSSOLDADOS
Se caracterizan por:
• Utilizan recortes de láminas planas
de acero.
• Esquinas rectas.
• Caras principales siempre paralelas.
• Aplicación de cordones de soldadura.

55. 55
PERFILES LIVIANOSPERFILES LIVIANOS
Se caracterizan por:
• Tener espesores < 3mm.
• Ser doblados en frío.
• Tener pliegues para aumentar
su resistencia nominal.
• Estar galvanizados.
• Usar aceros A42-27ES y A37-
24ES
En Chile se comercializan bajo el
nombre de METALCON.

56. 56
PERFILES LIVIANOSPERFILES LIVIANOS

57. 57
PRÓXIMA CLASE …PRÓXIMA CLASE …
PLANCHAS, TUBOS
Y FIJACIONES DE ACERO