XD Informe fierro

8/17/2019 XD Informe fierro

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Universidad Nacional Del Altiplano - E. P. Arquitectura Y Urbanismo – 12 de mayo del 21!

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Informe

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

Escuela Profesional de Arquitectura y Urbanismo

Edcaciones Arquitectónicas I Página 1


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Curso: Edificaciones Arquitectónicas I

Tema: El FierroElaborado Por: Estudiante de Arquitectura

Elvis, Alcos Churata

Docente: Arq. Gerardo , Aza Arias

Fecha de entrega: 12 de mayo del 21!

El Fierro

INTRODUCCION:



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El acero como material indispensable de refuerzo en las construcciones, es una aleación de hierro carbonen proporciones !ariables, pueden lle"ar hasta el #$ de carbono, con el fin de me%orar al"unas de spropiedades, puede contener tambi&n otros elementos' Una de sus caracter(sticas es admitir el temple, con)ue aumenta su dureza su fle*ibilidad' En las d&cadas recientes, los in"enieros ar)uitectos han estapidiendo continuamente aceros cada !ez mas resientes, con propiedades de resistencia a la corrección+ acermas soldables otros re)uisitos' a in!esti"ación lle!ada a cabo por la industria del acero durante es

periodo ha conducido a la obtención de !arios "rupos de nue!os aceros )ue satisfacen muchos de los re)uisit e*iste ahora una amplia !ariedad cubierta "racias a las normas especificaciones actuales'

El acero es una aleación de hierro con carbono en una proporción )ue oscila entre -,-. #$' /e suecomponer de otros elementos, a inmersos en el material del )ue se obtienen' 0ero se le pueden a1adir otrmateriales para me%orar su dureza, maleabilidad u otras propiedades' as propiedades f(sicas de los acerossu comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono de distribución' 2ntes del tratamiento t&rmico, la maor(a de los aceros son una mezcla de tres sustanciaferrita, perlita, cementita' a ferrita, blanda d3ctil, es hierro con pe)ue1as cantidades de carbono otr

elementos en disolución' a cementita es un compuesto de hierro con el 4$ de carbono apro*imadamente, de "ran dureza mu )uebradiza' a perlita es una mezcla de ferrita cementita, con una composiciespec(fica una estructura caracter(sticas, sus propiedades f(sicas con intermedias entre las de sus dcomponentes' a resistencia dureza de un acero )ue no ha sido tratado t&rmicamente depende de lproporciones de estos tres in"redientes' Cuanto maor es el contenido en carbono de un acero, menor escantidad de ferrita maor la de perlita: cuando el acero tiene un -,5$ de carbono, est6 por compuesto perlita' El acero con cantidades de carbono a3n maores es una mezcla de perlita cementita'

Com3nmente se entiende por acero la aleación de hierro carbono, donde el carbono no supera el #$ en pe

de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcenta%es entre el -,#$ el -,.$' 0orcenta%maores )ue el #$ de carbono dan lu"ar a las fundiciones, aleaciones )ue al ser )uebradizas no poderfor%ar a diferencia de los aceros, se moldean'

a definición anterior, sin embar"o, se circunscribe a los aceros al carbono otros en los )ue &ste 3ltimo es3nico aleante o los dem6s presentes lo est6n en cantidades mu pe)ue1as pues de hecho e*isten multitud dtipos de acero con composiciones mu di!ersas )ue reciben denominaciones espec(ficas en !irtud a sea de elementos )ue predominan en su composición 7aceros al silicio8, de su susceptibilidad a ciertos tratamient7aceros de cementación8, de al"una caracter(stica potenciada 7aceros ino*idables8 e incluso en función de

uso 7aceros estructurales8' Usualmente estas aleaciones de hierro se en"loban ba%o la denominación "en&rde aceros especiales, razón por la )ue a)u( se ha adoptado la definición de los comunes o 9al carbono9 )am&n de ser los primeros fabricados los m6s empleados, sir!ieron de base para los dem6s' Esta "r!ariedad de aceros lle!ó a /iemens a definir el acero como un compuesto de hierro otra sustancia )incrementa su resistencia;'

0or la !ariedad a apuntada por su disponibilidad


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desarrollo tecnoló"ico de las sociedades industrializadas' /in embar"o, en ciertos sectores, como construcción aeron6utica, el acero apenas se usa debido a )ue es un material mu pesado' El acero es casi tr!eces m6s pesado )ue el aluminio 74,5=>#,48'

?I/TORI2:

2ntes de .--- 2'C' /e descubre el fue"o' 2parece la miner(a, la metalur"ia' /e descubren los si"uient

elementos: cobre, carbono, oro, hierro meteórico, plomo, mercurio, plata, azufre, esta1o, zinc El oro e*tra(do de los depósitos alu!iales El cobre, esta1o, plomo zinc son reducidos de sus menas por fundici@ronce Aaciado de metales en moldes for%ado' .,--- B -- 2'C': El oro se recupera por concentraci"ra!im&trica undición por el m&todo de la cera perdida 7E"ipto #,=-- a1os 2'C'8 /e produce hierro for%a7#=-- a1os 2'C'8' /e obtiene el acero por for%a' a fecha mas e*acta en la humanidad descubrió la t&cnica fundir material f&rrico para producir metal utilizable no es conocida' os instrumentos f&rricos mas anti"uconocidos descubiertos por ar)ueólo"os en E"ipto en el a1o .---2C aun antes se usaron ornamentf&rricos+ se buscaba el endurecimiento de armas f&rricas por medio de !ariaciones de calor la cual era u

t&cnica a!anzada en el a1o ---2C fue dada a conocer por los Frie"os' as primeras aleaciones f&rricfueron producidas por obreros apro*imadamente hasta el si"lo G DC, este seria clasificado ho como hierfor%ado' Estas aleaciones fueron hechas calentando una masa de material f&rrico carbón de le1a en un hor)ue tenia una cubierta r("ida, ba%o este tratamiento el material se redu%o a la espon%a de hierro met6lico forma de escoria, compuesta por impurezas met6licas cenizas del carbón de le1a' Esta espon%a de hierro ale%ada del horno incandescente, mientras la escoria se mane%aba con trineos pesados, para as( poder soldarconsolidar el hierro' El hierro producido en estas condiciones conten(a .$ de part(culas de escoria, -'$ otras impurezas' De !es en cuando esta t&cnica de fabricación del hierro produ%o, por accidente, un !erdadeacero en lu"ar de hierro for%ado' os herreros aprendieron a hacer acero calentando hierro for%ado carb

de le1a en arcilla embala para un periodo de !arios d(as' 0or este proceso el hierro absorbió bastante carbopara !ol!erse un !erdadero acero, el cual t&nica me%ores caracter(sticas )ue el hierro inicialmente'

Despu&s del si"lo G se me%oraron los hornos de fundimiento, aumentando el tama1o el proecto fue usapara forzar la combustión "asea a tra!&s de la car"a en la cual se hacia la mezcla de materiales crudos' estos hornos mas "randes, el material f&rrico en la parte superior del horno se redu%o primero a hiermet6lico entonces ad)uirió mas carbono como resultado de los "ases forzados a tra!&s de &l por combustión' El producto de estos hornos era un lin"ote de hierro, una aleación )ue se funde a una temperatumas ba%a )ue el acero o el hierro for%ado, lue"o este se refinaba para hacer acero' En la fabricación moder

del acero se emplean hornos con combustión moderada )ue son una !il copia actualizada de los !ie%os hornutilizados por los anti"uos herreros' El proceso de refinamiento del hierro fundido con incorporadores de afue patentado por el @rit6nico ?enr @essemer )ue desarrollo el horno @essemer o Com!ersor en 5==' Deslos a1os sesenta se ha implementado el uso de hornos el&ctricos, con pe)ue1os molinos, )ue proporcionan metal en pe)ue1os trozos, estos molinos son un componente importante en la producción del acero americano

H0ara una maor ampliación de esta, por fa!or obser!ar el proceso de producción obtención del acercorrespondiente al numeral G'



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2un)ue no se tienen datos precisos de la fecha en la )ue se descubrió la t&cnica de fundir mineral de hierpara producir un metal susceptible de ser utilizado, los primeros utensilios de este metal descubiertos por ar)ueólo"os en E"ipto datan del a1o .--- aC' Tambi&n se sabe )ue antes de esa &poca se empleaban adornde hierro' El acero era conocido en la anti"Jedad, )uiz6 pudo haber sido producido por el m&todo de boomefundición de hierro sus ó*idos en una chimenea de piedra u otros materiales naturales resistentes al caloren el cual se sopla aire para )ue su producto, una masa porosa de hierro 7bloom8 contu!iese carbón'

2l"unos de los primeros aceros pro!ienen del Este de Kfrica, fechados cerca de G-- adC' En el si"lo IA ad2rmas como la falcata fueron producidas en la pen(nsula Ib&rica' a China anti"ua ba%o la dinast(a ?an, entel #-# adC el ##- dC, creó acero al derretir hierro for%ado %unto con hierro fundido, obteniendo as( me%or producto de carbón intermedio, el acero, en torno al si"lo I adC' 5L Munto con sus m&todos ori"inalde for%ar acero, los chinos tambi&n adoptaron los m&todos de producción para la creación de acero ootz, uidea importada de India a China hacia el si"lo A - ' El acero ootz fue producido en India en /ri andesde apro*imadamente el a1o .-- adC' Este temprano m&todo utilizaba un horno de !iento, soplado por lmonzones' Tambi&n conocido como acero Damasco, el acero ootz es famoso por su durabilidad capacidad

mantener un filo'

Ori"inalmente fue creado de un n3mero diferente de materiales, incluendo trazas de otros elementos concentraciones menores a --- partes por millón o -,$ de la composición de la roca' Era esencialmente ucomplicada aleación con hierro como su principal componente' Estudios recientes han su"erido )ue en estructura se inclu(an nanotubos de carbono, lo )ue )uiz6 e*pli)ue al"unas de sus cualidades le"endariaaun)ue teniendo en cuenta la tecnolo"(a disponible en ese momento fueron probablemente producidos m6s pcasualidad )ue por dise1o'

El acero crucible 7Crucible steel8


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/heffield 7In"laterra8 se obtu!ieron, a partir de 4G-, aceros de crisol' ue @en%amin ?untsman el )desarrolló un procedimiento para fundir hierro for%ado con carbono, obteniendo de esta forma el primacero conocido' En 5=, /ir ?enr @essemer, hizo posible la fabricación de acero en "randes cantidadepero su procedimiento ha ca(do en desuso, por)ue solo pod(a utilizar hierro )ue contu!iese fósforo azufre pe)ue1as proporciones' En 5=4, /ir illiam /iemens ideó otro procedimiento de fabricación industrial dacero, )ue es el )ue ha perdurado hasta la actualidad, el procedimiento Partin /iemens, por descarburac

de la fundición de hierro dulce ó*ido de hierro' /iemens hab(a e*perimentado en 545 con la electricidpara calentar los hornos de acero, pero fue el metal3r"ico franc&s 0aul ?&roult coin!entor del m&tomoderno para fundir aluminio )uien inició en L-# la producción comercial del acero en hornos el&ctricos' m&todo de ?&roult consiste en introducir en el horno chatarra de acero de composición conocida haciensaltar un arco el&ctrico entre la chatarra unos "randes electrodos de carbono situados en el techo dhorno'

En LG5 se in!enta el proceso del o*("eno b6sico SD' Tras la se"unda "uerra mundial se iniciare*perimentos en !arios pa(ses con o*("eno puro en lu"ar de aire para los procesos de refinado del acero'

&*ito se lo"ró en 2ustria en LG5, cuando una f6brica de acero situada cerca de la ciudad de inz, Donaidesarrolló el proceso del o*("eno b6sico o SD'

En L=- se in!enta el proceso de colada continua )ue se utiliza cuando se re)uiere producir perfiles laminadde acero de sección constante en "randes cantidades' El proceso consiste en colocar un molde con la form)ue se re)uiere deba%o de un crisol, el )ue con una !6l!ula puede ir dosificando material fundido al molde' 0"ra!edad el material fundido pasa por el molde, el )ue est6 enfriado por un sistema de a"ua, al pasar material fundido por el molde fr(o se con!ierte en pastoso ad)uiere la forma del molde' 0osteriormentematerial es conformado con una serie de rodillos )ue al mismo tiempo lo arrastran hacia la parte e*terior d

sistema' Una !ez conformado el material con la forma necesaria con la lon"itud adecuada el material corta almacena'

En #--4 se utilizan al"unos metales metaloides en forma de ferroaleaciones, )ue, unidos al acero, proporcionan e*celentes cualidades de dureza resistencia 'El uso intensi!o )ue tiene ha tenido el acepara la construcción de estructuras met6licas ha conocido "randes &*itos rotundos fracasos )ue al menhan permitido el a!ance de la ciencia de materiales' 2s(, la Torre Eiffel, construida en 0ar(s en 55L es hd(a uno de los monumentos m6s !isitados del mundo mientras el 4 de no!iembre de LG- el mundo asistiócolapso del puente Tacoma Narros al entrar en resonancia con el !iento' a durante los primeros a1os de

Re!olución Industrial se produ%eron roturas prematuras de e%es de ferrocarril )ue lle!aron a illiam Rania postular la fati"a de materiales durante la /e"unda Fuerra Pundial se produ%eron al"unos hundimientimpre!istos de los car"ueros estadounidenses ibert al fra"ilizarse el acero por el mero descenso de temperatura, problema inicialmente achacado a las soldaduras'

En muchas re"iones del mundo, el acero es de "ran importancia para la din6mica de la población, industriacomercio'

0RO0IED2DE/ DE O/ P2TERI2E/ PETKICO/:

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as propiedades principales )ue un metal debe cumplir para ser utilizado indispensablemente en uconstrucción deben cumplir con las si"uientes propiedades'

U/I@IID2D: Es la facilidad de poder dar forma a los metales, fundi&ndolos coloc6ndolos en moldes'

ORM2@IID2D: Es la capacidad para poder soportar las !ariaciones de formas, en estado sólido o calientpor la acción de martillos, laminadores o prensas'

P2E2@IID2D: 0ropiedad para permitir modificar su forma a temperatura ambiente en laminas, medianteacción de martillado estirado'

DUCTIID2D: Es la capacidad de poderse alar"ar en lon"itudinalmente'

TEN2CID2D: Resistencia a la ruptura al estar sometido a tensión'

2CIID2D DE CORTE: Capacidad de poder separarse en trozos re"ulares con herramientas cortantes'

/OD2@IID2D: 0ropiedad de poder unirse hasta formar un cuerpo 3nico'

OQID2@IID2D: 2l estar en presencia de o*i"eno, se o*idan formando una capa de o*ido

a8'S ?IERRO:El hierro era conocido utilizado para los propósitos ornamentable para armas en edadprehistóricas+ el esp&cimen mas temprano toda!(a e*istente es un "rupo de cuentas f&rricas o*idadencontradas en E"ipto, en el a1o G---2C' El termino ar)ueoló"ico, edad f&rrica, solo aplicaba propiamenteperiodo cuando se uso el hierro e*tensi!amente para los propósitos utilitarios, como para herramientas, acomo para la ornamentación' Es un metal blando, d3ctil maleable cuo peso espec(fico es de 4'5 su punde fusión es de =--C+ antes de fundirse se reblandece se puede traba%ar' Todos los productos obtenid

con el hierro sus aleaciones se denominan productos sider3r"icos' 0ara la obtención del hierro snecesarios minerales ferrosos otras materias como fundentes carbón' os minerales de hierro mimportantes son: ma"netita, oli"isto, limonita siderita' Es el elemento esencial para la producción del acerel cual esta compuesto en un 45$ como m(nimo de e, el hierro posee una "ran cantidad de propiedadfa!orables para la construcción, por ello despu&s del concreto, es llamada como el es)ueleto de lestructuras'

O@TENCIVN: 0uede obtenerse hierro en estado sólido por el procedimiento de for%as catalanas, )ue solo aplicable en minerales mu ricos+ se obtiene hierro dulce tambi&n acera' En la actualidad la obtención d

hierro se efect3a en altos hornos cuo perfil caracter(stico es el de los troncos de cono unidos por sus basmaores la parte superior se denomina cuba la parte inferior, atala%e, el producto obtenido es el arrabiofundición, escorias "ases' Esta materia no es utilizable, es necesaria una nue!a fusión para obtener hierro dulce la fundición propiamente dicha' 0ara la obtención del acero se emplean !arios sistemabecemer, siemens tomas )ue tienden a !ol!erlo a fundir, eliminando parte del carbono a1adiendo otrsustancias'

0ROCE/O DE 0RODUCCIVN: Este se produce "eneralmente en lin"otes, los materiales b6sicos usados enfabricación de este son el co)ue el a"ua, el co)ue se )uema como un combustible para calentar el horno

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altas temperaturas, para "enerar la fundición del material f&rrico para darle fluidez pureza, apto para moldeo, para formar un fluido, el cual se introduce en los diferentes moldes con el fin de darle la forma lin"ote, la cual es la forma mas con!eniente para almacenar transportar, pero estos sufren un cambio brusde temperatura al a1adirle a"ua, para darle cierto temple' 2 principio de los a1os L-, la producción de EstadUnidos anual de materia f&rrica e*cedió en = millones de toneladas m&tricas' En el mismo periodoproducción mundial era casi de L#- millones de toneladas m&tricas' El !alor estimado de materia utilizab

producido en LL- en los Estados Unidos estaba mas de W'4mil millones'

0RO0IED2DE/: El hierro puro tiene una dureza )ue !a de G a =, es sua!e maleable d3ctil' Este ma"netizado f6cilmente a temperaturas ordinarias+ es dif(cil ma"netizar a altas temperaturas 7e*ced4L-C8, sometido a estas este pierde su propiedad ma"n&tica' El metal e*iste en tres formas diferenteordinaria o alfhaShierro+ "amaShierro+ deltaShierro' as propiedades f(sicas diferentes de todas las formalotrópicas la diferencia en la cantidad de carbono subida por cada una de las formas tocan en una parimportante en la formación, endurecido, templado de acero'

Xu(micamente, el hierro es un metal acti!o' Combina los haló"enos 7fluor, cloro, bromo'''8, azufre, fósforcarbono, sicona' Este reacciona con al"unos 6cidos perdiendo sus caracter(sticas, o en al"unos casos lle"ala corrección masi!a' Feneralmente al estar en presencia de aire h3medo, se corroe, formando una capa o*ido ro%izaScasta1o 7o*ido f&rrico escamoso8, la cual disminue su resistencia adem6s est&ticamente desa"radable'

U/O/: El hierro puro preparado por la electrolisis de solución del sulfato f&rreo, ha limitado su uso' El hiercomercial in!ariablemente contiene cantidades pe)ue1as de carbono otras impurezas )ue alteran spropiedades f(sicas, )ue son me%oradas considerablemente por la suma e*tensa de carbono otros elementli"ando' a "ran maor(a del hierro se utiliza en formas procesadas, como hierro for%ado, hierro dlanzamiento, acero' El hierro puro comercialmente se usa para la producción de metal en planch"al!anizado, de electroimanes, los elementos de hierro son empleados para los propósitos medicinales entratamiento de anemia, cuando la cantidad de hemo"lobina o el n3mero de los corp3sculos de san"res ro%as la san"re se ba%a' El hierro tambi&n se usa en tónicas' 0ero 0rincipalmente se usa en la fabricación del acero

b8'S 2CERO:

/on a)uellos productos ferrosos cuo tanto por ciento de carbono esta comprendido entre -'-=$ '4$+ acero endurece por el temple una !ez templado, tiene la propiedad de )ue si se calienta de nue!o se enfr

lentamente, disminue su dureza' El acero funde entre los G-- =--C, se puede moldear con mfacilidad )ue el hierro' 2ceros se pueden clasificar se"3n se obten"an en estado sólido: ensoldados, batidosfor%ados+ o, en estado li)uido, en hierros o aceros de fusión homo"&neos' Tambi&n se clasifican se"3n composición )u(mica, en aceros ori"inarios, al carbono especiales'

a proporción de carbono influe sobre las caracter(sticas del metal' /e distin"uen dos "randes familias acero: los aceros aleados los no aleados' E*iste una aleación cuando los elementos )u(micos distintoscarbono se adicionan al hierro se"3n una dosificación m(nima !ariable para cada uno de ellos' 0or e%emplo

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-'=$ para el silicio, el -'-5$ para el molibdeno, el -'=$ para el cromo' De esta manera una aleación del 4de cromo mas 5$ n()uel constitue un acero ino*idable' por eso no ha un acero sino m3ltiples aceros'

0ROCE/O DE 0RODUCCIVN O@TENCIVN: El acero se fabrica partiendo de la fundición o hierro colad&ste es mu impuro, pues contiene e*cesi!a cantidad de carbono, silicio, fósforo azufre, elementos )per%udican considerablemente la resistencia del acero reducen el campo de sus aplicaciones' a fabricaci

!erdadera del acero se inició hacia 5=, cuando se introdu%o en la siderur"ia el empleo del con!ertid@essemer, consistente en un recipiente de "ran capacidad de forma de pera, de paredes de hierro fonpro!isto de numerosos orificios, a tra!&s de los cuales se hac(a lle"ar una potente corriente de aire, )remo!(a con !iolencia la masa de hierro colado fundido )ue llenaba el con!ertidor'

a reacción entre el o*("eno del aire los componentes de la fundición era !iolent(sima tal el caldesarrollado dentro del con!ertidor )ue la masa de la fundición se manten(a l()uida por s( misma' Enreacción indicada se combinaba la maor parte del carbono, fósforo azufre con el o*("eno del aire insufladpero no se eliminaba el silicio, lo )ue constitu(a un "ra!e incon!eniente, razón por la cual no pod(an utilizar

los minerales de hierro ricos en a)u&l' 0or otra parte, el primiti!o con!ertidor @essemer sólo pod(a utilizarun reducido n3mero de !eces, pues la fundición l()uida a ele!ada temperatura atacaba las paredes de hierdel aparato, Estos incon!enientes fueron subsanados por el oficinista brit6nico Thomas, )uien lo"ró afinarhierro colado re!istiendo las paredes internas del con!ertidor @essemer con una mezcla de "reda dolompul!erizada 7carbonato de calcio ma"nesio8, al mismo tiempo a"re"aba a la fundición un poco de cal !i!insuflando aire comprimido caliente por el fondo del aparato' El silicio "ran parte del man"aneso conteniden la fundición se )ueman con rapidez el ó*ido de man"aneso )ue se forma se combina con el silicio+ silicato man"anoso funde con dificultad flota sobre la masa incandescente l()uida en forma de escoria,carbonato arde a su !ez el fósforo se combina con la cal del re!estimiento del con!ertidor se form

fosfato c6lcico b6sico, el cual flota tambi&n en forma de escoria 7escories Thomas8 sobre la masa l()uida, la cual se separa con las escorias restantes' 0osteriormente me%oraron el procedimiento de afinación dacero Part(n, franc&s, /iemens, alem6n+ )ue introdu%eron en la siderur"ia los hornos de sus respecti!nombres' En estos hornos, calentaba la fundición o hierro fundido en una atmósfera de "ases de "asó"eno le mezclan chatarra de acero !ie%o o de hierro dulce' 2l alem6n Yrupp se le debe el m&todo Industrial obtención de aceros al crisol, )ue consiste en refundir el acero Part(nS/iemens dentro de "randes crisolfabricados con una mezcla de arcilla, "rafito, co)ue carbón !e"etal en pol!o, donde el acero se aflnapurifica m6s a3n' 2s( se obtiene el acero fundido, empleado en la fabricación de herramientas de corte' Pmodernos a3n son los aceros el&ctricos, obtenidos en hornos el&ctricos, en &stos se afina el acero obtenido

los hornos Part(nS/iemen/, se le recarbura con carbono puro o a"lomerados de limaduras de hierro carb!e"etal' as propiedades del acero se modifican con relati!a facilidad, calent6ndolo a temperatura pró*ima'--- C sumer"i&ndolo con rapidez en a"ua, aceite o mercurio fr(os 7temple8 se aumenta su elasticidad+ por el contrario, se le calienta a ele!ada temperatura se le de%a enfriar lentamente 7recocido8 se obtieacero menos el6stico pero m6s tenaz resistente al cho)ue' El acero es una aleación de hierro carbonesto, es, un carburo de hierro, por eso no e*iste de &l un tipo 3nico+ sus propiedades 7tenacidad, elasticidaetc'8 !ar(an se"3n el contenido de carbono la clase empleada en su fabricación 7martensita, perlita, ferrita

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hierro puro+ tambi&n influe en &l, el m&todo se"uido en su fabricación' E*isten aceros duros, r6pid7resistentes a la lima8, etc, el acero es de "ran importancia a causa de las m3ltiples aplicaciones )ue recibe'

/e pueden modificar sus propiedades ale6ndolo con otros metales+ de este modo se obtienen los acerespeciales' El acero l()uido se elabora a partir del mineral 7procedimiento de fundición8 o de chatarr7procedimiento el&ctrico8'

2 continuación, el acero l()uido se solidifica por moldeo en una m6)uina de colada continua' 2 la salida, obtienen los /EPIS0RODUCTO/: barras de sección rectan"ular 7desbastes8 o cuadrada 7tochospalan)uillas8, )ue son las piezas en bruto de las formas finales' 0or 3ltimo, las piezas en bruto se transformen 0RODUCTO/ TERPIN2DO/ mediante el laminado, al"unos de ellos se someten a tratamiento t&rmiP6s de la mitad de las planchas laminadas en caliente son relaminadas en fr(o e!entualmente reciben re!estimiento de protección anticorrosión'

K@RIC2 DE 2FOPER2CIVN: 0ara preparar el mineral de hierro: Zste se tritura calibra en "ranos )ue a"lomeran 7se a"lutinan8 entre ellos' El a"lomerado as( obtenido se compacta, car"6ndolo despu&s en el a

horno %unto con el co)ue' El co)ue es un potente combustible, )ue se obtiene como residuo sólido dedestilación de la hulla 7una clase de carbón mu rico en carbono8'

2TO ?ORNO: /e e*trae el hierro de su mineral' El mineral el co)ue sólidos se introducen por la parsuperior del horno' El aire caliente 7#--C8 inectado en la base produce la combustión del co)ue 7carbocasi puro8' El ó*ido de carbono as( formado reduce los ó*idos de hierro, es decir, e*trae su o*("eno, aislandel hierro de ese modo' El calor desprendido por la combustión funde el hierro la "an"a en una masa l()uida )ue la "an"a, de menor densidad, flota sobre una mezcla a base de hierro, denominada 9fundición9' residuos formados por la "an"a fundida 7escorias8 son apro!echados por otras industrias: construcción

carreteras, fabricación de cementos'''

CONAERTIDOR DE OQ[FENO: 2)u( se con!ierte la fundición en acero' a fundición en fusión se !ierte sobun lecho de chatarra' /e )ueman los elementos indeseables 7carbono residuos8 contenidos en la fundicióinectando o*("eno puro' /e recuperan los residuos 7escoria de acero8' /e obtiene acero l()uido 9bruto9, )se !ierte en una cuchara' /e denomina acero bruto por)ue, en esa etapa, est6 toda!(a inacabado'

COXUER[2: El co)ue es un combustible obtenido mediante dostilación 7"asificación de los componentes deseados8 de la hulla en el horno de la f6brica de co)ue' El co)ue es carbono casi en estado puro, dotada una estructura porosa resistente a la rotura' 2l arder en el alto horno, el co)ue aporta el calor necesarpara le fusión des mineral los "ases necesarios para su reducción'

0ROCEDIPIENTO EZCTRICO: a materia prima introducida en el horno puede incluir desde material bruto 7por e%emplo, piezas de ma)uinaria8 debidamente seleccionado, hasta chatarra entre"ada en formpreparada, clasificada, triturada calibrada con un contenido m(nimo de hierro del L#$' a chatarra funden en un horno el&ctrico'

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El 2CERO [XUIDO: Obtenido de esa manera, se somete a continuación a las mismas operaciones de afina de matización )ue en el procedimiento de fundición' a chatarra procede de en!ases desechadedificaciones, ma)uinaria !eh(culos des"uazados o desechos de fundición o acero recuperados en la plansider3r"ica o de sus clientes transformadores' Cada matiz de acero re)uiere una elección ri"urosa demateria prima, especialmente en función de las 9impurezas9 )ue un metal determinado u otro minercontenido en la chatarra pueda representar para un matiz'

E/T2CIVN DE 2INO: 2fino 7descarburación8 adiciones )u(micas as operaciones se producen en recipiente al !ac(o, haciendo )ue "ire el acero entre la cuchara el recipiente con la auda de un "as iner7ar"ón8' /e inecta o*("eno a fin de acti!ar la descarburación calentar el metal' Este procedimiento permuna "ran precisión en el a%uste de la composición )u(mica del acero 79matización98'

CO2D2 CONTIN\2 PODEO DE 0IE]2/ EN @RUTO

7semiprocesados8: 2)u(: moldeo de un desbaste' El acero fundido se !ierte en continuo en un molde sin fond2l atra!esar este molde, comienza a solidificarse en contacto con las paredes refri"eradas por a"ua' El met

moldeado ba%a, "uiado por un con%unto de rodillos, contin3a enfri6ndose' 2l lle"ar a la salida, essolidificado hasta el n3cleo' En ese momento se corta inmediatamente en las lon"itudes deseadas'

PZTODO/ DE REIN2PIENTO: os materiales b6sicos para la fabricación de lin"otes de acero es materf&rrico co)ue caliza' El co)ue se )uema como un combustible para calentar el horno+ cuando se )uema co)ue, este emite monó*ido de carbono )ue se combina con los ó*idos f&rricos, reduci&ndolos a hiermet6lico, esta es la reacción )u(mica b6sica en el horno de la e*plosión+ tiene la ecuación: e#O.^.CO.CO#^#e' a caliza en el car"o del horno se usa como una fuente adicional de monó*ido de carbono como flu%o para combinar con el s(lice infusible, para formar el silicato de calcio fusible' /in la caliza, se formar(

silicatos f&rricos, con una perdida resultante de hierro met6lico' os silicatos del calcio mas otras impurezforman una escoria )ue flota en sima del metal fundido al fondo del horno'

os lin"otes de hierro ordinario son producidos por hornos de la e*plosión )ue contiene hierapro*imadamente en un L#$, carbono .$ o G$, silicón -'=$ a .$, man"aneso -'#=$ a #'=$, fósforo -'-G$#$, un rastro de azufre' Un horno de la e*plosión t(pico consiste en una c6scara de acero cil(ndrica lineacon un terco )ue es cual)uier sustancia no met6lica como ladrillo refractario' a c6scara se adel"aza a la ci el fondo es mas ancho a un cuarto de la distancia del fondo' a porción mas ba%a del horno se llamo antalade alto horno, el cual esta pro!isto por !arias aperturas tubulares o tulleres, donde la e*plosión a&rea

forzada' Un a"u%ero en la parte inferior del fondo del horno, es el encar"ado de e!acuar las escoriasimpurezas )ue !an a afectar las caracter(sticas del acero'

a cima del horno esta a apro*imadamente a #4 metros, contiene aberturas para el escape de los "ases par de depósitos redondos de alimentación, estos se controlan a tra!&s de !6l!ulas campanudas, con las )ue adecua la introducción de la car"a al horno' Un desarrollo importante en tecnolo"(a de horno de e*plosión, el uso de hornos presurizados los cuales se introdu%eron despu&s de la se"unda "uerra mundial' Estconsisten en acumulación de "ases, lue"o su pronta liberación, pero adem6s de eso esta t&cnica hace posib



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la me%or combustión del co)ue rendimiento mas alto del lin"ote de acero, adem6s de ello el rendimienaumenta en un #=$' Tambi&n es indispensable para acelerar el proceso implementar al con%unto aire o*i"en

Cual)uier escoria )ue pueda fluir del horno con el metal, se desnata fuera del horno, antes de )ue el fluido introduzca en el recipiente' En resumen el refinamiento consististe, el e!acuar del acero a producir, todas limpurezas )ue puedan afectar a este' /e comienza con la e!acuación de !apores o "ases da1inos, lue"o c

las escorias, para as( tener un acero de la calidad )ue uno desea'2E2CIONE/: Debido a )ue las aleaciones han !enido "anando un "ran campo de acción en la In"enierpod(amos conocer las propiedades )ue caracterizan a cada tipo de aleación' a resistencia no es la 3nicaracter(stica )ue nos permite decidir si el elemento tendr6 un desempe1o óptimo' Un desempesatisfactorio depende tambi&n de la densidad, la resistencia a la corrosión los efectos de la temperaturas( como tambi&n de las propiedades el&ctricas ma"n&ticas' Como e%emplo consideremos al"unas partes palas cuales son especialmente apropiadas ciertas aleaciones'

2leaciones de aluminio: partes de a!iones 7alta resistencia en la relación con su peso8

2leaciones de ma"nesio: fundiciones para a!iones 7compite con el aluminio8

2leaciones de cobre: alambres el&ctricos 7alta conducti!idad8

2leaciones de n()uel: partes para turbinas de "as 7alta resistencia a temperaturas ele!adas8'

Encontramos )ue m6s del L=$ en peso de los metales de in"enier(a, utilizados en los Estados Unidos cada ason aleaciones basadas en aluminio, ma"nesio, cobre hierro n()uel' De hecho, m6s del 5=$ es de la famibasada en el hierro , a pesar de )ue los porcenta%es para las aleaciones de ma"nesio n()uel son pe)ue1o

estas tienen "ran importancia ser(a con!eniente conocer al"unas de las caracter(sticas principales al"unos tipos de aleaciones'

2E2CIONE/ P2RTEN/ITIC2/: Contienen de # a #-$ de cromo con cantidades controladas de carbonootros aditi!os' El tipo G- es un miembro caracter(stico de este "rupo' Esas aleaciones se pueden endurecmediante el tratamiento t&rmico, con un aumento en la resistencia a la tracción de ==- a .5- Ppa 7 5----#----- lbf > in # 8' a resistencia a la corrosión es inferior a la de los aceros ino*idables austeniticos laceros martens(ticos se utilizan en "eneral en ambientes li"eramente corrosi!os 7atmosf&rico, a"ua dulcemateriales or"6nicos8'

2E2CIONE/ INOQID2@E/ A2CI2D2/' /e utilizan mucho en bombas, !6l!ulas accesorios' Esaleaciones !aciadas se desi"nan se"3n el sistema de 2llo Castin" lnstitute 72CI8' Todas las aleacionresistentes a la corrosión tienen la letra C m6s otra letra 72 aN8 )ue denota el contenido creciente de n()uos n3meros indican el contenido m6*imo de carbono' 2un)ue se puede hacer una comparación apro*imaentre los tipos 2Cl os 2I/I, las composiciones no son id&nticas los an6lisis no se pueden utilizar en forintercambiable' as t&cnicas de fundición re)uieren un rebalanceo de as composiciones )u(micas for%adas' /embar"o, `a resistencia a la corrosión no se !e afectada por esos cambios de composición' os miembr



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caracter(sticos de este "rupo son CS similar al acero ino*idable tipo .-G+ CS5P, similar al tipo . CDSGCu, )ue tiene una resistencia mec6nica al 6cido n(trico, al sulf3rico al fosfórico'

2dem6s de los "rados C, ha una serie de "rados resistentes al calor de aleaciones !aciadas 2Cl, )ue identifican por su similitud con los "rados de resistencia a la corrosión, e*cepto )ue la primera letra es ? !ez de C' Es preciso mencionar tambi&n los aceros ino*idables de endurecimiento por precipitación 70?8, )

se pueden endurecer por medio de tratamientos t&rmicos a temperaturas moderadas' Pu fuertes duroslas temperaturas ele!adas, estos aceros tienen sólo una resistencia moderada a la corrosión' Un acero 0usual )ue contiene 4$ Cr, 4$ Ni '$ 2l tiene una resistencia ele!ada, buenas propiedades ante la fati"abuena resistencia al des"aste' Un n3mero ele!ado de estos aceros, con composiciones !ariables, se encuentrdisponibles comercialmente' En forma esencial contienen cromo n()uel con a"entes a"re"ados de aleacicomo cobre aluminio' berilio, molibdeno, nitró"eno fósforo'

2E2CIONE/ PEDI2/: Un "rupo de aleaciones en su maor parte patentadas, con una resistenli"eramente me%or a la corrosión )ue la de los aceros ino*idables se denominan aleaciones medias' Uno de

miembros m6s populares de este "rupo es la aleación #-, producida por ciertas compa1(as con di!ersnombres comerciales' a aleación #- se desarrollo ori"inalmente para satisfacer la necesidad de un matercon una resistencia al 6cido sulf3rico superior a la de los aceros ino*idables' Otros miembros del "rupo aleaciones medias son incolo 5#= ?astello FS.' El lncolo 5#= for%ado tiene G-$ Ni, #$Cr, .$ Po#'#=$ Cu'

El ?astello -S. contiene GG$ Ni, ##$ Cr, '=$ Po como m6*imo -'-=$ C' Estas aleaciones tienen uaplicación mu amplia en los sistemas de 6cido sulf3rico' Debido a su alto contenido de n()uel molibdetienen maor tolerancia a la contaminación por el ion cloruro )ue los aceros ino*idables est6ndares' contenido de n()uel disminue el ries"o de fractura debido a la corrosión por esfuerzo' El molibdeno me%oraresistencia a la corrosión por "rieta a las picaduras'

2E2CIONE/ 2T2/: El "rupo de materiales )ue se denominan aleaciones altas contienen porcenta%relati!amente "randes de n()uel' El ?astello @S# contiene $ Ni, #5$ Po' E*isten en la forma for%ada!aciada' El endurecimiento por traba%o presenta ciertas dificultades de fabricación el ma)uinado es un pom6s dif(cil )ue para el acero ino*idable del tipo .' /e pueden utilizar m&todos tradicionales de soldadura' aleación tiene una resistencia desacostumbrada alta a todas las concentraciones de 6cido clorh(drico' sales los 6cidos o*idantes corroen con rapidez el ?astello @S#+ pero los 6lcalis las soluciones alcalinpro!ocan pocos da1os en &l'

El Coloriste # tiene .$ Ni .#$ Pol se aseme%a al ?astello @S#' E*iste sólo en forma !aciadprincipalmente en !6l!ulas bombas' /e trata de una aleación dura, mu resistente a os cho)ues mec6nicost&rmicos' /e puede labrar con herramientas de punta de carburo soldar con t&cnicas de arco met6lico' ?astello -S#4 es una aleación basada en n()uel )ue contiene cromo 7='=$8, molibdeno 7='=$8 tun"ste7.$8 como principales elementos de aleación' /olo se puede conse"uir en la forma for%ada' Esta aleación una modificación ba%a en impurezas del ?astello C, )ue se puede conse"uir en forma fundida' El ba%o ni!el impurezas reduce substancialmente el ries"o de la corrosión en la precipitación de las superficies l(mites



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los "ranos en las zonas afectadas por el calor de la soldadura' Esta aleación es resistente a las soluciones dcloruro fuertemente o*idaste, como el cloro h3medo las soluciones de hipoclorito' Es una de las pocaleaciones )ue son totalmente resistentes al a"ua de mar' ?astello CSG es una !ariación reciente, )ue es catotalmente inmune a la corrosión (nter "ranular en las zonas afectadas por el calor de la soldadura'

Chlorimet . es una aleación )ue se consi"ue sólo en la forma fundida es similar al ?astello C en su conteni

de aleación en resistencia a la corrosión'lnconel -- basado en 5-$ Ni' $ Cr, 4$ e, se debe mencionar tambi&n como aleación alta' No contiemolibdeno' El "rado resistente a la corrosión se recomienda cara ambientes reductoresSo*idantes, sobre toa temperaturas ele!adas' Cuando se calienta en el a(re, la aleación resiste la o*idación hasta --C' aleación es sobresaliente en su resistencia a la corrosión por "ases cuando estos 3ltimos est6n esencialmenlibres de azufre' as aleaciones )ue se han citado son los e%emplos caracter(sticos de "ran n3mero aleaciones altas patentadas de empleo en la industria )u(mica'

2CERO/ DE @2M2 2E2CIVN 2T2 RE/I/TENCI2' E*isten un "ran n3mero de aceros de a

resistencia, ba%a aleación cubiertos por las normas 2/TP ba%o !arios n3meros' 2dem6s de contener carbo man"aneso, la resistencia de estos aceros se debe a )ue se usan como elementos de aleación al columb!anadio, cromo, silicio, cobre, n()uel otros' Estos aceros tienen l(mites de fluencia tan ba%os como G#,--- p7#,LG- ">cm # 8 tan altos como =,--- psi 7G,==- ">cm # 8' Estos aceros tienen mucha maor resistencila corrosión )ue los aceros simples al carbón' En este "rupo se incluen el 2=#L, 2#G#, 2GG-, 2GG, 2=4#2=55'

2CERO/ 2E2DO/ TZRPIC2PENTE TR2T2DO/ 02R2 2 CON/TRUCCIVN:

Estos aceros contienen elementos de aleación en maor cantidad )ue los de ba%a aleación alta resistenciaadem6s se tratan t&rmicamente 7por re!enido templado8, para obtener aceros tenaces resistentes' enlistan en las normas 2/TP con la desi"nación 2=G tienen limites de fluencia de L-,--- a --,--- p7,.-- a 4,-.- ">cm # 8 dependiendo del espesor' /e dice )ue e*isten por ahora m6s de #-- tipos de aceen el mercado cuo l(mite de fluencia est6 por encima de los .,--- psi' a industria del acero e*perimencon tipos cuos esfuerzos de fluencia !ar(an de #--,--- a .--,--- psi esto es sólo el principio' Puchin!esti"adores de la industria piensan )ue al final de la d&cada de los 4- se ten"an en disponibilidad aceros =--,--- psi de l(mite de fluencia' a fuerza teórica )ue li"a o !incula 6tomos de hierro se ha estimado )est6 por encima de los G---,--- psi' # 2un cuando el precio del acero se incrementa con el aumento de

l(mite de fluencia, este incremento no es linealmente proporcional puede resultar económica la utilización estos aceros, a pesar de su costo, si el uso de ellos se realiza dise16ndolos a sus m6*imos esfuerzpermisibles, a m6*ima eficiencia, sobre todo en piezas de tensión o tirantes, en !i"as con patines impedidos pandeo, columnas cortas 7o de ba%a relación de esbeltez8' Otra aplicación de estos aceros es frecuente enllamada construcción h(brida, en donde se usan dos o m6s aceros de diferentes resistencias, los m6s d&bilse colocan en donde los esfuerzos son ba%os los m6s resistentes en donde los esfuerzos son maores'

Otros factores )ue pueden conducir al uso de aceros de alta resistencia, son los si"uientes:



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S/uperior resistencia a la corrosión'

#S0osible ahorro en costo de flete, monta%e cimentación, por su menor peso'

.SUso de !i"as poco aperaltadas 7poca altura8 )ue permiten entrepisos menores'

GS0osible ahorro en materiales de recubrimiento incombustible, a )ue pueden utilizarse miembros m

pe)ue1os'El primer pensamiento de la maor(a de los in"enieros al ele"ir el tipo de acero, es el costo directo de lelementos' Una comparación de costo puede hacerse f6cilmente, pero la econom(a por el "rado de acero a usno se puede obtener a menos )ue se in!olucren: el peso, las dimensiones, defle*iones' Costos mantenimiento, fabricación, etc+ hacer una comparación "eneral e*acta de los aceros es probablemenimposible la menos )ue se ten"a un tipo espec(fico de obra a considerar'

IA 2CERO/ E/TRUCTUR2E/:

El acero al carbono es el m6s com3n, barato aplicable de los metales )ue se emplean en la industria' Tienuna ductilidad e*celente, lo )ue permite )ue se utilice en muchas operaciones de formado en fr(o' El acetambi&n se puede soldar con facilidad' os "rados de acero )ue se emplean com3nmente en las industrias procesos )u(micos tienen una resistencia a la tracción dentro de =---- a 4---- lbf > in # con bueductibilidad' Es posible alcanzar ni!eles de resistencia toda!(a mas altos con traba%o en frió, con aleacionescon tratamiento t&rmico'

os aceros de alta resistencia se utilizan mucho en proectos de in"enier(a ci!il' os nue!os aceros, por"eneral, los introducen sus fabricantes con marca re"istrada+ pero un bre!e e*amen de sus composicione

tratamiento t&rmico propiedades suele permitir relacionarlos con otros materiales a e*istentes' clasificaciones "enerales permiten a"rupar los aceros estructurales disponibles en la actualidad en cuatcate"or(as principales, al"unas de las cuales tienen subdi!isiones' os aceros )ue utilizan el carbono comelemento principal en la aleación se llaman aceros estructurales al carbono' Dos subcate"or(as de pueda"ruparse dentro de la clasificación "eneral de aceros' os aceros con ba%o contenido de aleación' os acercon ba%o contenido de aleación tienen cantidades moderadas de uno o m6s elementos de aleación, aparte dcarbono para desarrollar resistencias m6s altas )ue las de los aceros comunes al carbono' os aceros columbio !anadio son metales de ele!ada resistencia al l(mite de fluencia producidos con la adición de pe)ue1cantidades de estos elementos a los aceros de ba%o contenido de carbono'

En el mercado ha dos clases de aceros al carbono con tratamiento t&rmico para usos en la construcción' aceros al carbono con tratamiento t&rmico est6n disponibles bien en su condición est6ndar o enfriadatemplado+ su endurecimiento se lo"ra a base del contenido de carbono' os aceros de aleación con tratamient&rmico para construcción son aceros enfriados templados )ue contienen cantidades moderadas elementos de aleación adem6s del carbono'

Otra cate"or(a "eneral, maren!e%ecido, son los aceros de ba%o contenido de carbono en aleación con alcontenido de n()uel' Estas aleaciones se someten a tratamiento t&rmico para madurar la estructura de hierr



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n()uel' os aceros maren!e%ecidos tienen una caracter(stica particular debido a )ue son los primeros aceros "rado para construcción )ue en esencia, est6n libres de carbono' /u alta resistencia depende de por complede otros elementos de aleación' Esta clase de acero posiblemente ha abierto la puerta al desarrollo de touna nue!a serie de aceros libres de carbono'

a comparación de la composición )u(mica en cuanto a carbono otros elementos de aleación, pueden utilizar

para distin"uir entre s( los aceros estructurales' a maor(a de los aceros estructurales, e*cepto los acermartens(ticos, contienen carbono en cantidades entre -'- -'#5$' os aceros m6s anti"uos tienen pocelementos de aleación suelen clasificarse como aceros al carbono' os aceros )ue contienen cantidadmoderadas de elementos de aleación como los aceros martens(ticos con 5$ de n()uel, se desi"nan aceros calto contenido de aleación' as composiciones )u(micas espec(ficas de los aceros estructurales clasificados indican en las especificaciones de la 2/TP' as composiciones )u(micas t(picas de otros aceros estructuralpueden obtenerse con los fabricantes' En ocasiones se utiliza un sistema de numeración b6sica para describel contenido de carbono de aleación de los aceros' En el sistema de numeración del 2merican Iron and /telnstitute 72l/l8 para aceros con ba%o contenido de aleación, los dos primeros indican el contenido de aleación

los dos 3ltimos indican el contenido nominal de carbono en fracciones de -'-$' Tambi&n est6n especificado-'G- a -'-$ Pn 7man"aneso8, -'-G-$ 0 7fósforo8 m6*imo' -'-G-$ / 7azufre8 m6*imo' -'#- a -'.=$ 7silicio8' El tratamiento t&rmico puede utilizarse como otro medio de clasificación' os anti"uos acerestructurales al carbono los aceros de alta resistencia ba%o contenido de aleación no tienen tratamient&rmico espec(fico, pero sus propiedades se controlan por el proceso de laminación en caliente' os acerpara construcción los aceros al carbono t&rmicamente tratados, recurren a un proceso de enfriamientotemplado para desarrollar sus propiedades de alta resistencia'

os aceros 2/TP 2=G se someten a tratamiento t&rmico con enfriamiento por inmersión en a"ua o aceite

no menos de =- , lue"o, templado a no menos de -- ' os aceros al carbono t&rmicamente tratadse someten a una secuencia similar de enfriamiento temple: austenización, enfriamiento con a"ua, lue"temple a temperaturas entre --- .-- '

Zl tratamiento t&rmico t(pico para los aceros maren!e%ecidos comprende el recocido a =-- durante uhora, enfriamiento con aire a la temperatura ambiente maduración a L-- durante tres horas'

tratamiento de maduración para los aceros martens(ticos puede !ariarse para obtener diferentes "rados resistencia'

0RO0IED2DE/ DE O/ 2CERO/ E/TRUCTUR2E/: as propiedades f(sicas de !arios tipos de acero cual)uier aleación de acero dada a temperaturas !ariantes depende principalmente de la cantidad del carbopresente en como es distribuido en el hierro' 2ntes del tratamiento de calor la maor(a de los aceros tienuna mezcla de . sustancias, ferrita, pearlite, cementite' a ferrita es cantidades pe)ue1as )ue contienferricas de carbono otros elementos de solución, es sua!e d3ctil' a cementite es un compuesto de hier

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)ue contiene apro*imadamente 4$ del carbono, es sumamente )uebradiso duro' a pearlite es una mezcintima de ferrita cementite )ue tienen una composición especifica, una estructura caracter(stica, caracter(sticas f(sicas se interponen entre los dos electores' a dureza depende de las !ariaciones de calorde las proporciones de los . in"redientes'

0ara el tratamiento calor(fico del acero se hace un proceso b6sico, )ue es el de endurecer el acero )

consiste en la calefacción del metal a una temperatura a la )ue el austenite se forma, normalmenapro*imadamente de 4- a 54- C, entonces se refresca bruscamente en a"ua o aceite' 0ara comprendercomportamiento de las estructuras de acero, es absolutamente esencial )ue el dise1ador est& familiarizacon las propiedades del acero' os dia"ramas esfuerzoSdeformación presentan una parte !aliosa deinformación necesaria para entender cómo ser6 el comportamiento del acero en una situación dada' No puedser desarrollados m&todos de dise1o satisfactorios a menos )ue se cuente con información disponibcorrespondiente a las relaciones esfuerzoSdeformación del material a utilizarse' /i una pieza laminada acero estructural se somete a una fuerza de tensión, comenzar6 a alar"arse' /i la fuerza de tensión incrementa en forma constante, el alar"amiento aumentar6 constantemente, dentro de ciertos l(mites'

otras palabras, el alar"amiento se duplicar6 si, por e%emplo, el esfuerzo aumenta de ,--- a #,--- psi 7librpor pul"ada cuadrada8 7de G#- a 5G- ">cm # 8' Cuando el esfuerzo de tensión alcanza un !aapro*imadamente i"ual a la mitad del esfuerzo en la ruptura, el alar"amiento empezar6 a incrementarse en uproporción maor )ue el correspondiente incremento de esfuerzo'

El maor esfuerzo para el cual tiene aplicación la e de ?ooe, o el punto m6s alto sobre la porción de l(nrecta del dia"rama esfuerzoSdeformación, es el llamado l(mite de proporcionalidad' El maor esfuerzo )puede soportar el material sin ser deformado permanentemente es llamado l(mite el6stico' En realidad, es!alor es medido en mu pocas ocasiones , para la maor parte de los materiales de in"enier(a, incluendo

acero estructural, es sinónimo de l(mite de proporcionalidad' 0or tal moti!o, al"unas !eces se usa el t&rml(mite el6stico de proporcionalidad' 2l esfuerzo )ue corresponde un decisi!o incremento en el alar"amientodeformación, sin el correspondiente incremento en esfuerzo, se conoce por l(mite de fluencia'

Este es tambi&n el primer punto, sobre el dia"rama esfuerzoSdeformación, donde la tan"ente a la cur!a horizontal' 0robablemente el punto de fluencia es para el proectista la propiedad m6s importante del acera )ue los procedimientos para dise1ar el6sticamente est6n basados en dicho !alor 7con e*cepción miembros su%etos a compresión, donde el pandeo puede ser un factor8' os esfuerzos permisibles usados estos m&todos son tomados usualmente como una fracción 7$8 del l(mite de fluencia' P6s all6 de tal l(mit

e*iste una zona en la cual ocurre un considerable incremento en la deformación, sin incremento en el esfuera deformación )ue ocurre antes del punto de fluencia, se conoce como deformación el6stica+ la deformaci)ue ocurre despu&s del punto de fluencia, sin incremento en el esfuerzo, se conoce como deformación pl6stiEl !alor total de esta 3ltima, es usualmente de diez a )uince !eces el !alor de la deformación el6stica total'

0odr(a suponerse )ue la fluencia del acero, sin incremento de esfuerzo, es una seria des!enta%a, peactualmente es considerada como una caracter(stica mu 3til' 2 menudo ha desempe1ado el admirable ser!ide pre!enir fallas debidas a omisiones o errores de dise1o' 0udiera ser )ue un punto de la estructura de aced3ctil alcanzara el punto de fluencia, con lo )ue dicha parte de la estructura ceder(a localmente, s

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incremento del esfuerzo, pre!iniendo as( una falla prematura' Esta ductilidad permite )ue los esfuerzos deestructura de acero puedan rea%ustarse' Otro modo de describir este fenómeno es diciendo )ue los mu altesfuerzos causados durante la fabricación, monta%e o car"a, tender6n a uniformarse compensarse pormismos' Tambi&n debe decirse )ue una estructura de acero tiene una reser!a de deformación pl6stica )uepermite resistir sobrecar"as cho)ues s3bitos' /i no tu!iera esa capacidad, podr(a romperse bruscamencomo sucede con el !idrio otras sustancias seme%antes'

/i"uiendo a la deformación pl6stica, e*iste una zona donde es necesario un esfuerzo adicional para produdeformación adicional, )ue es llamada de endurecimiento por deformación 7acritud8' Esta porción del dia"rano es mu importante para el dise1ador actual' Un dia"rama esfuerzoSdeformación para acero dulestructural, )ue es bien conocido' /ólo se muestra la parte inicial de la cur!a por la "ran deformación )ocurre antes de la falla' En la falla de los aceros dulces, las deformaciones totales son del orden de =- a #!eces las deformaciones el6sticas' En realidad, la cur!a continuar6 hasta el esfuerzo correspondiente aresistencia final lue"o descender6, Hle saldr6 cola, antes de la ruptura' /e presenta una a"uda reducci7llamada Hestran"ulamiento, cuello o e*tricción8, en la sección trans!ersal del miembro, se"uida de la ruptu

a cur!a esfuerzoSdeformación es una cur!a t(pica de un acero usual d3ctil de "rado estructural se supo)ue es la misma para miembros en tensión o en compresión' 7os miembros en compresión deben ser cortos, )ue si son lar"os la compresión tiende a pandearlos lateralmente, sus propiedades se !en afectad"randemente por los momentos fle*ionantes'8 a forma del dia"rama !ar(a con la !elocidad de car"a, el tipo acero la temperatura' /e muestra, con l(nea interrumpida, una !ariación del tipo mencionado, indic6ndosel(mite superior de fluencia' Esta forma de la cur!a esfuerzoSdeformación, es el resultado de aplicr6pidamente la car"a al acero estructural laminado, en tanto )ue el l(mite inferior de fluencia correspondecar"a aplicada lentamente'

Una propiedad mu importante de una estructura )ue no haa sido car"ada m6s all6 de su punto de fluencia, )ue recuperar6 su lon"itud ori"inal cuando se le retire la car"a' /i se hubiere lle!ado m6s all6 de este puntsólo alcanzar(a a recuperar parte de su dimensión ori"inal' Este conocimiento conduce a la posibilidad probar una estructura e*istente mediante car"a, descar"a medición de defle*iones' /( despu&s de )ue car"as se han retirado, la estructura no recobra sus dimensiones ori"inales, es por)ue se ha !isto sometidaesfuerzos maores )ue su punto de fluencia'

El acero es un compuesto )ue consiste casi totalmente de hierro 7normalmente m6s de L5$8' Contiene tambpe)ue1as cantidades de carbono, s(lice, man"aneso, azufre, fósforo otros elementos' El carbono es

material )ue tiene maor efecto en las propiedades del acero' a dureza resistencia aumentan a medida )el porcenta%e de carbono se ele!a, pero des"raciadamente el acero resultante es m6s )uebradizo soldabilidad disminue considerablemente' Una menor cantidad de carbono hace al acero m6s sua!e md3ctil pero tambi&n menos resistente' a adición de elementos tales como cromo, s(lice n()uel produaceros considerablemente m6s resistentes' Estos aceros, por lo tanto, son apreciablemente m6s costosos menudo no son f6ciles de elaborar' Un dia"rama t(pico de esfuerzoSdeformación para un acero fr6"il+ Tmaterial muestra mu poca deformación permanente al fracturarse' Des"raciadamente, la ba%a ductibilidadfra"ilidad es una propiedad asociada com3nmente con las altas resistencias de los aceros 7aun)ue

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necesariamente limitada a aceros de alta resistencia8' Es de desearse el tener tanta resistencia, comductibilidad en el acero, pero el dise1ador habr6 de decidir entre estos dos e*tremos o por un t&rmino medcon!eniente' Un acero fr6"il puede fallar repentinamente por sobrecar"a, o durante el monta%e es posiblefalla debido a impacto por "olpes durante el proceso de erección o monta%e' En las estructuras de acedise1adas en el pasado, en la maor(a de las )ue actualmente se dise1an, se han usado usan los llamadm&todos de dise1o el6stico' El dise1ador estima la Hcar"a de traba%o, o car"as )ue la estructura posiblemen

deba soportar, dimensiona los miembros, sobre la base de ciertos esfuerzos permisibles' Estos esfuerzpermisibles son usualmente una fracción del esfuerzo en el l(mite de fluencia del acero' 2un)ue el t&rmiHdise1o el6stico es utilizado com3nmente para describir este procedimiento, los t&rminos dise1o por esfuerpermisible o dise1o por esfuerzo de traba%o son en definiti!a m6s apropiados' Puchas de las estipulaciones las especificaciones para este m&todo se basan realmente en el comportamiento pl6stico o en la capacid3ltima, m6s )ue en el comportamiento el6stico' a ductibilidad del acero ha sido usada como una reser!a resistencia, la utilización de este hecho constitue la base de la teor(a conocida como el dise1o pl6stico' este m&todo las car"as de traba%o se estiman multiplican por ciertos factores los miembros se dise1bas6ndose en las resistencias a la falla o al colapso' /e usan tambi&n otros nombres para este m&todo comson: dise1o al l(mite o dise1o a la falta o a la ruptura' 2un)ue sólo unos cuantos centenares de estructuras han dise1ado en el mundo por los m&todos del dise1o pl6stico, los profesionales se est6n mo!iendecididamente en ese sentido' Esta tendencia se refle%a particularmente en las 3ltimas especificaciones de2I/C' El in"eniero dise1ador est6 bien enterado de )ue la maor porción de la cur!a esfuerzoSdeformac)ueda m6s all6 del l(mite el6stico del acero' 2dem6s, las pruebas realizadas durante a1os, han puesto en cla)ue los aceros d3ctiles pueden resistir esfuerzos apreciablemente maores )ue los correspondientes a l(mite de fluencia, )ue en casos de sobrecar"as, las estructuras hiperest6ticas tienen la propiedad, feliz redistribuir las car"as debido a la ductilidad del acero' Teniendo en cuenta esta información, se han hec

recientemente muchas proposiciones de dise1o pl6stico' Es indudable )ue en al"unos tipos de estructuras,dise1o por plasticidad conduce a la utilización m6s económica del acero, )ue la )ue se lo"ra con el dise1o pelasticidad' El acero estructural puede laminarse económicamente en una !ariedad de formas tama1os sin cambio apreciable de sus propiedades f(sicas' Normalmente los miembros mas !enta%osos son a)uellos )tienen "randes módulos de sección en proporción con sus 6reas de sus secciones trans!ersales' as formas T, canal, tan com3nmente usadas pertenecen a esta clase' os perfiles de acero se identifican por la formde su sección trans!ersal, como e%emplos est6n los 6n"ulos, tes', zetas, placas' Es necesario por tanestablecer una clara distinción entre las !i"as est6ndar americanas 7 !i"as I 8 las !i"as de pat(n ancho 7 !i"8, a )ue ambas tienen sección en I' El lado interno de los patines de una !i"a , puede ser paralelo al la

e*terno, o casi paralelo, con una pendiente m6*ima de :#-, en la superficie interior dependiendo dfabricante'

C2/IIC2CIVN DE 2CERO:

os aceros se clasifican en cinco "rupos principales: aceros al carbono, aceros aleados, aceros de ba%a aleacultra resistente, aceros ino*idables aceros de herramientas'

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2CERO/ 2 C2R@ONO: El L-$ de los aceros son aceros al carbono' Estos aceros contienen una cantiddi!ersa de carbono, menos de un ,=$ de man"aneso, un -,$ de silicio un -,$ de cobre' Con este tipo acero se fabrican ma)uinas, carrocer(as de automó!il, estructuras de construcción, pasadores de pelo, etc'

2CERO/ 2E2DO/: Estos aceros est6n compuestos por una proporción determinada de !anadio, molibdenootros elementos+ adem6s de cantidades maores de man"aneso, silicio cobre )ue los aceros al carbono' Est

aceros se emplean para fabricar en"rana%es, e%es, cuchillos, etc'2CERO/ DE @2M2 2E2CIVN UTR2 RE/I/TENTE/: Es la familia de aceros mas reciente de las cincEstos aceros son m6s baratos )ue los aceros con!encionales debido a )ue contienen menor cantidad dmateriales costosos de aleación' /in embar"o, se les da un tratamiento especial )ue hace )ue su resistencsea mucho maor )ue la del acero al carbono' Este material se emplea para la fabricación de !a"ones por)ueser m6s resistente, sus paredes son m6s del"adas, con lo )ue la capacidad de car"a es maor' 2dem6s, al pesmenos, tambi&n se pueden car"ar con un maor peso' Tambi&n se emplea para la fabricación de estructuras edificios'

2CERO/ INOQID2@E/: Estos aceros contienen cromo, n()uel, otros elementos de aleación )ue lmantiene brillantes resistentes a la o*idación' 2l"unos aceros ino*idables son mu duros otros mresistentes, manteniendo esa resistencia durante mucho tiempo a temperaturas e*tremas' Debido a su brillos ar)uitectos lo emplean mucho con fines decorati!os' Tambi&n se emplean mucho para tuber(as, depósitde petróleo productos )u(micos por su resistencia a la o*idación para la fabricación de instrument)uir3r"icos o sustitución de huesos por)ue resiste a la acción de los fluidos corporales' 2dem6s se usa parafabricación de 3tiles de cocina, como pucheros, "racias a )ue no oscurece alimentos es f6cil de limpiar'

2CERO/ DE ?ERR2PIENT2/: Estos aceros se emplean para fabricar herramientas cabezales de corte

modelado de ma)uinas' Contiene olframio, molibdeno otros elementos de aleación )ue le proporcionan ualta resistencia, dureza durabilidad'

0ROCE/O/ 2C2@2DO/: E*isten distintos tipos de acabados para el acero, por lo tanto tiene una

/alida al mercado de "ran !ariedad de formas de tama1os, como !arillas, tubos, ra(les de ferrocarriperfiles en ? o en T' Estas formas se obtienen en las instalaciones sider3r"icas laminado los lin"otes caliento model6ndolos de al"3n otro modo' El acabado del acero me%ora tambi&n su calidad al refinar su estructucristalina aumentar su resistencia' El m&todo principal de traba%ar el acero se conoce como laminado caliente' En este proceso, el lin"ote colado se calienta al ro%o !i!o en un horno denominado foso dtermodifusión a continuación se hace pasar entre una serie de rodillos met6licos colocados en pares )ueaplastan hasta darle la forma tama1o deseados' a distancia entre los rodillos !a disminuendo a medida )se reduce el espesor del acero'

El primer par de rodillos por el )ue pasa el lin"ote se conoce como tren de desbaste o de eliminación asperezas' Despu&s del tren de de!aste, el acero pasa a trenes de laminado en bruto a los trenes de acaba)ue lo reducen a l6minas con la sección trans!ersal correcta' os rodillos para producir ra(les o r(eles ferrocarril o perfiles en ?, en T o en tienen estr(as para proporcionar la forma adecuada'

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os procesos de fabricación modernos re)uieren "ran cantidad de chapa de acero del"ada' os trenesrodillos de laminado continuo producen tiras l6minas con anchuras de hasta #,=m' Estos laminadorprocesan con rapidez la chapa de acero antes de )ue se enfr(e no pueda ser traba%a' as planchas de acecaliente de m6s de - cm de espesor se pasan por una serie de cilindros )ue reducen pro"resi!amente espesor hasta unos -, cm aumentan su lon"itud de G a .4- metros' os trenes de laminado continuo este)uipados con una serie de accesorios como rodillos de borde, aparatos de decapado o eliminación

dispositi!os para enrollar de modo autom6tico la chapa cuando lle"a al final del tren' El sistema de colacontinua, en cambio, produce una plancha continua de acero con un espesor inferior a = cm, lo )ue elimina necesidad de trenes de desbaste laminado en bruto'

28'S TU@O/: os tubos m6s baratos se forman doblando una tira plana de acero caliente en forma cil(ndricasoldando los bordes para cerrar el tubo' En los tubos m6s pe)ue1os, los bordes de la tira suelen superponer se pasan entre un par de rodillos cur!ados se"3n el di6metro e*terno del tubo' a presión de los rodillos suficiente para soldar los bordes' os tubos sin soldaduras se fabrican a partir de barras sólidas haci&ndopasar entre un par de rodillos inclinados entre los )ue est6 situada una barra met6lica con punta )ue perfo

las barras forma el interior del tubo mientras los rodillos forman el e*terior'

TR2T2PIENTO TZRPICO DE O/ 2CERO/: El proceso b6sico de endurecimiento de los aceros consiste calentar el metal hasta una temperatura en la )ue se forma austenita, )ue suele ser entre 4=- 5=- Cenfriarlo r6pidamente sumer"i&ndolo en a"ua o aceite' Este tratamiento de endurecimiento forma martens crea "randes tensiones internas en el metal' 0ara eliminar estas tensiones se emplea el temple )ue consisen recalentar la pieza a una temperatura menor' Con este sistema se reduce la dureza resistencia peaumenta la ductilidad la tenacidad'

El ob%eti!o principal del proceso de tratamiento t&rmico en controlar la cantidad, tama1o, formadistribución de las part(culas de cementita contenidas en una ferrita, determinando as( las propiedades f(sicdel acero' ?a muchas !ariaciones del proceso b6sico' os in"enieros metal3r"icos han descubierto )uecambio de austenita a martensita se produce en la ultima fase del enfriamiento )ue este cambio esacompa1ado de un aumento de !olumen )ue en caso de )ue el enfriamiento sea demasiado r6pido haa"rietarse al metal' 0ara e!itar esto, se han desarrollado tres procesos distintos'TEP02DO 0ROONF2DEl acero se retira del ba1o de enfriamiento cuando alcanza la temperatura en )ue comienza a formarsemartensita se enfr(a lentamente mediante un chorro de aire' El acero se retira del ba1o de enfriamiento el mismo momento )ue en el templado prolon"ado se coloca en un ba1o de temperatura constante hasta )

alcanza una temperatura uniforme en su sección trans!ersal' 2 continuación se enfr(a lentamente con aidesde los .-- C hasta la temperatura ambiente'

2U/TEP02DO: El material se enfr(a hasta la temperatura en la )ue se forma la martensita se mantieneesa temperatura hasta )ue acaba el proceso' 2 continuación se enfr(a a temperatura ambiente' ?a otrm&todos de tratamiento t&rmico para endurecer el acero' Cementación: as superficies de las piezas de aceterminadas se endurecen al calentarlas con compuestos de carbono o nitró"eno'

C2R@URI]2CIVN: a pieza se calienta manteni&ndola rodeada de carbón !e"etal, co)ue o "ases de carbono



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CI2NURI]2CIVN: /e introduce el metal en un ba1o de sales de cianuro, lo"rando as( )ue endurezca'

NITRURI]2CIVN: /e emplea para endurecer aceros de composición especial mediante su calentamiento amoniaco "aseoso'

U/O/: a estructura de la pir6mide den ou!re, las latas de conser!a, las plataformas petroleras, camaras catal(ticas, los clips de las oficinas, los soportes de los circuitos inte"rados son de acero' U

relación completa seria imposible: desde el ob%eto mas corriente hasta el instrumento mas sofisticado, deslo microscopico 7piezas menores de un "ramo en los micromotores de relo%es el&ctricos8 hasta lo "i"antes7cubas de metanero, capaces de alo%ar el !olumen del arco del triunfo8, el acero esta en el ori"en de infinidad de productos elaborados por la industria humana'

EN 2 CON/TRUCCIVN DE 0UENTE/ O DE EDIICIO/: El acero puede tener m3ltiples papeles' /ir!e paarmar el hormi"ón, reforzar los cimientos, transportar el a"ua, el "as u otros fluidos' 0ermite i"ualmenformar el armazón de edificios, sean estos de oficinas, escuelas, fabricas, residenciales o polideporti!ostambi&n !estirlos 7fachadas, te%ados8' En una palabra, es el elemento esencial de la ar)uitectura de

est&tica de un proecto'

EN E /ECTOR DE 2 2UTOPOCIVN: Este sector constitue el se"undo mercado acero, despu&s de construcción las obras publicas' Chasis carrocer(as, piezas de motor, de la dirección o de la transmisióinstalaciones de escape, carcasas de neum6ticos,'''' el acero representa del == al 4-$ del peso de automó!il'

EN O COTIDI2NO: 2T2/, @OTE/, @IDONE/' Numerosos en!ases son fabricados a partir de ho%as acero, re!estidas en ambas caras de una fina capa de esta1o )ue les hace inalterables' Denominados duran

lar"o tiempo Hhierro blanco 7debido al blanco del esta1o8, los aceros para en!ase se con!ierten en latas conser!a o de bebidas tambi&n en botes de aerosol para laca, tubos para carm(n de labios, botes, latasbidones para pinturas, "rasas, disol!entes u otros productos )ue re)uieren un medio herm&tico conser!ación'

EN E COR2]VN DE 2 CON/ERA2CIVN 2IPENT2R[2: El acero no aleado, llamado al carbono, re)uieuna protección contra la corrosión: una capa de zinc pintura para las carrocer(as de automó!il, una capa esta1o barniz para las latas de conser!a o de bebidas' El ino*, acero aleado al n()uel al cromo, puepermanecer desnudo: es inalterable en la masa' 0latos, cazos, cuberter(as'''' el acero ino*idable resisindefinidamente al a"ua alos deter"entes, es perfectamente sano no altera ni el sabor ni el color de lalimentos'

EN 2 COPUNIC2CIVN: os componentes electrónicos utilizados en la inform6tica o en telecomunicaciones, as( como los elementos funcionales del tubo de los tele!isores en colero, son piezdelicadas con e*i"encias particulares: por ello, se fabrican en aleaciones adaptadas a cada coso'

EN 2 ENERF[2: El petróleo la industria nuclear re)uieren infraestructuras, e)uipos redes de conductde fluidos mu espec(ficos' El acero se muestra como un material cla!e en este mundo )ue, como la industr



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)u(mica, debe hacer frente a numerosos desaf(os: medios altamente corrosi!os, altas temperaturcondiciones mec6nicas altamente e*i"entes'

EN 2 /2NID2D: Inalterable perfectamente neutro de cara al los te%idos humanos, el acero ino*idable idóneo para con!ertirse en prótesis de cadera, rotulas, tornillos, pacas, bistur(s''''' hasta a"u%as, )ue fabrican a partir de una ho%a de acero ino*idable de -'= a -'G= mm de "rosor' En fin el acero esta en tod

partes, HEn el numeral G' en procesos acabados, ha una pe)ue1a ampliación de los mara!illosos usos dacero



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