“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA E.A.P. INGENIERÍA MECÁNICA
I UNID UNIDAD AD ASIGANTURA
: CALCULO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS I
TEM A
: RECONOCIMIENTOS DE MATERIALES SIDERURGICOS
DOCENTE
: ING. NELVER J. ESCALANTE ESPINOZA
INTE INTEGR GRAN ANTE TESS
: PELA PELAEZ EZ CHIL CHILÓN ÓN ORLA ORLAND NDO O YERL YERLIN IN
Nuev Nuevoo Chimb Chimbot ote, e, 16 de mayo mayo de 201 20177
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ÍNDICE 1. INTRODUCC INTRODUCCIÓN…… IÓN……………… …………………… …………………… …………………… …………….3 ….3 2. OBJETIVOS… OBJETIVOS…………… …………………… …………………… …………………… …………………… …………..4 ..4 3. MARCO MARCO TEÓRICO TEÓRICO TEMA …………………… ……………………………… ……………..…. …..…...5 ..5 4. PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO CALCULO CALCULO Y RESULTADOS……… RESULTADOS…………….. ……...9 .9 5. CONCLUSION CONCLUSIONES ES Y RECOMENDAC RECOMENDACIONES…… IONES……………… ……………..21 …..21 6. BIBLIOGRAF BIBLIOGRAFÍA ÍA Y LINCOGRAFIA LINCOGRAFIA ……………………… ……………………………..23 ……..23 7. ANEXOS……… ANEXOS………………… …………………… …………………… …………………… …………………… …………24 24
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I.
INTRODUCCIÓN
Los materiales siderúrgicos o productos férreos son aleaciones en las que el elemento químico hierro (Fe) es predominante. Se denominan productos siderúrgicos las sustancias férreas que han sufrido un proceso metalúrgico de elaboración. Los productos siderúrgicos son elaborados mediante moldeo, laminación y forja. Su definición y clasificación es la establecida en la Norma UNE 36-501. A través de la historia sea comprobado que por medio de las estructuras ya sea metálicas o cualquier otro material de construcciones es posible de transformar paisajes en la superficie terrestre, se puede decir que la labor del ingeniero estructural es la de combinar sus conocimientos para llevar a cabo obras de infraestructura y edificación. El acero es uno de los materiales más importantes en la actualidad y queda demostrado por las innumerables edificaciones que se están construyendo en la actualidad, ya sea gracias a su disponibilidad durabilidad, lo cual lo hace al material más usado en la industria. A partir de 1889, varias laminadoras fabrican perfiles estructurales emitiendo en catálogos las dimensiones y propiedades básicas, donde los primeros esfuerzos por estandarizar los perfiles de acero los realiza la Asociación Americana de Fabricantes de Acero, actualmente conocida como Instituto Americano del Hierro y el Acero, conocida como A.I.S.I. Hay varios tipos de perfiles que presentan una gran variedad de geometrías y dimensiones según las necesidades del diseño. Los espesores de estos perfiles varían entre 1.2 mm hasta 3.0 mm, y las alturas entre 100 mm y 355 mm. Los perfiles formados en frío son complemento ideal en edificaciones de gran altura como estructura secundaria (viguetas), vinculándose a la estructura de concreto o acero y sirviendo de soporte a las placas de entrepiso.
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II.
1.
OBJETIVO GENERAL:
2.
OBJETIVOS
Familiarización con los materiales siderúrgicos.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Conocer las propiedades físicas químicas de los materiales siderúrgicos.
Identificar los materiales siderúrgicos.
Uso de los materiales siderúrgicos .
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III. MARCO TEÓRICO: RECONOCIMIENTO DE MATERIALES SIDERURGICOS i.
Los productos siderúrgicos: son productos siderúrgicos que se obtienen por la reducción de los óxidos de hierro en los altos hornos, en los que se introducen los minerales, combustibles, fundentes y aire. Dependiendo del contenido en carbono de la aleación de hierro encontramos tres tipos:
ii.
-Fundición: Son aleaciones hierro-carbono con contenidos de entre el 1.7 al 6.7% de carbono.
iii.
-Hierros: reciben este nombre los aceros extra suaves con 0.05 a 0.15% de carbono.
iv.
-Aceros: son aleaciones con menos del 2% de carbono. De carácter maleable, templan bien debido a que su contenido de carbono supera el 0,25%. Al aumentar el porcentaje de carbono, mejoran ciertas propiedades como la resistencia a la tracción, límite elástico y dureza. Sin embargo disminuye la ductilidad, resistencia y alargamiento de rotura. Se distinguen diferencian varios tipos:
v.
-Aceros ordinarios: se clasifican en función de su contenido en carbono. Pertenecen a este tipo los denominados F-115 y F-145, que se utilizan en la fabricación de ejes para anclajes y chapas.
vi.
-Aceros aleados: son aceros a los que se añaden elementos adicionales al hierro y al carbono para modificar sus propiedades. Normalmente incorporan manganeso, níquel, cromo, molibdeno, vanadio, wolframio, silicio, etc. De esta manera el cromo aumenta la dureza y constituye la base de los aceros inoxidables, el wolframio se usa en aceros rápidos para la fabricación de herramientas, el níquel hace aumentar la tenacidad. Existen los siguientes tipos: Aceros aleados de gran resistencia, Aceros de gran elasticidad, Aceros de cementación, Aceros inoxidables, Aceros de alto contenido en carbono, Aceros rápidos.
1. PRODUCTOS DE ESTRUCTURAS METÁLICAS QUE ENCONTRAMOS EN LOS CATALOGOS NACIONALES E INTERNACIONALES
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1.1 PERFILES ESTRUCTURALES DE ACERO
VIGAS: HEA, HEB, HEM, HP, IPE, IPN, UPAM, UPE, UPEL, UPL, UPN, WF
TUBERIA
ESTRUCTURAL:
CUADRADA,
RECTANGULAR,
REDONDA
ANGULOS: NACIONALES, IMPORTADOS
1.2 TUBERIA PULIDA, HN, VENTILACION Y POSTES
TUBERIA PULIDA (FL): CUADRADA, RECTANGULAR,REDONDA
TUBERIA HN (Lcc): CUADRADA, RECTANGULAR, REDONDA
TUBERIA PARA CONSTRUCCION (Lcc) VENTILACION:REDONDA
·TUBERIA PARA POSTES (Lcc): REDONDA
1.3 CABIILAS, MALLAS, BARRAS Y PLETINAS
CABILLAS
ALAMBRON
MALLAS: MALLAS EN ROLLO, MALLAS PLANAS DYNAMIC PARA LOSAS ARMADAS
EN
UNA DIRECCIÓN,
MALLAS PLANAS
DYNAMIC PARA LOSAS ARMADAS EN DOS DIRECCIONES, MALLAS PLANAS DYNAMIC PARA PANTALLAS, MALLAS PLANAS DYNAMIC PARA REPARTICIÓN
CERCHAS ELECTROSOLDADAS: ESTANDAR, ESPECIALES
CLAVOS
ALAMBRE GALVANIZADO
BARRAS LISAS: REDONDAS, CUADRADAS
PLETINAS
1.4 PRODUCTOS PLANOS
CHAPA GRUESA: ACERO PARA CALDERAS Y RECIPIENTES A PRESION,
ACERO
PARA
CONSTRUCCION NAVAL, ACERO
ESTRUCTURAL DE USO GENERAL EN CONSTRUCCION, ACERO RESISTENTE A LA CORROSION ATMOSFERICA
BOBINAS Y LAMINAS: LAMINADO EN CALIENTE, LAMINADO EN FRIO.
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PRODUCTOS
GALVANIZADOS:
BOBINAS
DE
ACERO
GALVANIZADO, LAMINAS GALVANIZADAS ACANALADAS, LAMINAS PERFILADAS, CABALLETES, LAMINAS GALVANIZADAS LISAS, LAMINAS ESTRUCTURALES DE ACERO GALVANIZADO
2. MATERIALES SIDERÚRGICOS EN CLASE: 2.1 Platinas Norma técnica ASTM A-36 : Descripción y Usos: Platinas en acero de baja aleación laminadas en caliente de sección rectangular. Se emplea en todo tipo de estructuras metálicas tales como construcción de portones, puertas, muebles, mesas, etc.
2.2 Plancha estructural ASTM A-36: Producto plano que se obtiene por Laminación de Planchones de Acero Estructural que previamente se calientan hasta una temperatura de 1250 º C. Usos:
Vigas,
puentes,
estructuras
metálicas,
tanques
de
almacenamiento, auto partes, torres de alta tensión, equipos mecánicos, etc.
2.3 Tubo de Acero: La tubería es un lingote cilíndrico que se calienta en un horno antes de la extrusión. En la extrusión se hace pasar por un dado cilíndrico y posteriormente se hace el agujero mediante un penetrador. La tubería sin costura es la mejor para la contención de la presión gracias a su homogeneidad en todas sus direcciones. Además, es la forma más común de fabricación y por tanto la más comercial.
2.4 Tubo Galvanizado: Son tubos electrosoldados resistentes a dobleces y torneados. Son fabricados de acuerdo a la norma ISO 65 y producidos con acero laminado en caliente. Los tubos pueden suministrarse galvanizados con
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un recubrimiento de 490 gr/m² como mínimo. Se tiene tubos de sección redonda, cuadrada o rectangular. Aplicación: Son utilizados en estructuras y propósito mecánicos de bajos requerimientos como barandas, escaleras de caracol, columpios, motocars, tubos de escape, portones, techos, etc.
2.5 Tubo Cuadrado: Tubo de acero estructural con forma cuadrada, norma de fabricación NTE INEN 2415; Calidad SAE J 403 1008; disponible en presentación de acero negro y galvanizado, lo puedes encontrar en espesores de 1,5 a 3mm y se despacha en largos estándar de 6 metros, se puede trabajar otras longitudes bajo pedido especial. Usos: montaje de estructuras, herrería, columnas, etc.
2.6 VIGA (H ) ASTM A-36 Son vigas de alma aligerada que se obtienen a partir de secciones normales cortadas a lo largo, siguiendo un diseño especial. Las dos piezas T resultantes se sueldan formando una viga más alta con aberturas circulares, hexagonales u octogonales. Sus principales aplicaciones están en las estructuras de techos y entrepisos.
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IV. PROCEDIMIENTO CALCULO Y RESULTADOS: A continuacion se mostrara los calculos de los pesos de cada material siderurgicos, obtenidos en practica de laboratorio, para el calculo de los pesos reales se hicieron las aproximaciones con el catálogo de COMASA:
Platina ASTM A-36 (ISO 1035):
Plano 1
Fig. 1 Platina ASTM A-36 (ISO 1035):
Medidas del material:
Espesor (e): 9.5 mm = 0.37406 pulg. Ancho (a): 38.1 mm = 1.5 pulg. Largo (L): 304 mm
Haciendo los calculos respectivos para hallar el peso teórico del material: ( ) ∗ ( ) ∗ ( ) ∗ 7.85 = = 10
9
=
9.5
∗ 38.1
∗ 304
∗ 7.85
10 = 0.863757
Escogiendo el perfil en catálogo (COMASA):
Cuando se escoge en catalogo se busca la medida aproximada, para esto solo se compara con el espesor y ancho del material, ya que en catálogo te muestran para un largo de 6 metros, siendo nuestro largo diferente(solo se medio un retazo del material completo). Las medidas que se hicieron al material analizado se convirtio en pulgadas para poder aproximarlo en catálogo,pero para poder escoger la medida aproximada, se toma la medida un poco mayor o igual a la del material, y la que se escogio es de 3 8 ∗ 1 1 2 con un peso de 17.22 kg. En 6 m. Al escoger esta medida se puede hallar el peso real del material, ya que se tiene la designación técnica:
6
→ 17.22
0.304 → 0.304 ∗ 17.22 = 6 = 0.87248
10
PLANCHA ESTRUCTURAL ASTM A-36:
Plano 2
Fig.2 PLANCHA ESTRUCTURAL ASTM A-36:
Medidas del material:
Espesor (e): 19.1 mm
Ancho (a): 155 mm
Largo (L): 258 mm
Haciendo los calculos respectivos para hallar el peso teórico del material = =
= 19.1
(
) ∗ (
) ∗ (
10 ∗ 258
∗ 155
10 = 5.99590
11
) ∗ 7.85
∗ 7.85
Escogiendo el perfil en catálogo (COMASA):
Cuando se escoge en catalogo se busca la medida aproximada, en este caso encontramos 2 perfiles con los mismos espesores, ya que la plancha estructural de catalogo esta dada para 6 metros de largo, asi que el analisis tiene que hacerse con estos dos perfiles. También para este caso no es necesario convertir a pulgadas las medidas ya que el catálogo también lo muestra en milimetros.
TUBO CIRCULAR DE ACERO (SEGÚN NORMA ISO 65)
Plano 4
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Fig.4. TUBO CIRCULAR DE ACERO (SEGÚN NORMA ISO 65)
Medidas del material:
Espesor (e): 2.65mm
Diámetro exterior(De): 48.4 mm
Diámetro interior(Di): 43.1 mm
Largo (L): 298 mm
Haciendo los cálculos respectivos para hallar el peso teórico del material: = Á
= =
4 ((
48.4
−
4
) − ( 43.1
) )
= 380.87
Entonces: =
(
) ∗ (
10 380.87 ∗ 298 = 10 = 0.8909
13
) ∗ 7.85
∗ 7.85
Escogiendo el perfil en catálogo (COMASA): Cuando se escoge en catalogo se busca la medida aproximada, en este caso espesor y el diametro nominal(diametro interior). Para el análisis se hiso la conversión del diametro nominal a pulgadas, encontrando el aproximado de 2.65 mm encontramos un solo perfil aproximado a las medidas del material como son el
TUBO CIRCULAR LAC:
Plano 5
14
Medidas del material:
Espesor (e): 2 mm
Diámetro exterior(De): 42.2 mm
Diámetro interior(Di): 38.2 mm
Largo (L): 298 mm
Haciendo los cálculos respectivos para hallar el peso teórico del material:
= Á
= =
4 ((
42.2
−
4
) − ( 38.2
) )
= 252.58
Entonces:
=
(
) ∗ (
10 252.58 ∗ 299 = 10 = 0.5928
) ∗ 7.85
∗ 7.85
Escogiendo el perfil en catálogo (COMASA): Cuando se escoge en catalogo se busca la medida aproximada, en este caso encontramos un solo perfil aproximado a las medidas del material como son el espesor y el diametro nominal(diametro interior). Para el análisis se hiso la conversión del diametro nominal a pulgadas, encontrando el aproximado de 2 mm.
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TUBO CUADRADO LAC:
Plano 5
Medidas del material:
Espesor (e): 4 mm
lado : 40 mm
Largo (L): 450 mm
Haciendo los calculos respectivos para hallar el peso teórico del material:
16
=
=
=
2
(
) ∗ (
) ∗ (
) ∗ 7.85
10 ∗ 40
∗ 450 10
∗ 7.85
∗4
∗4
= 1.1304
Escogiendo el perfil en catálogo (COMASA): Cuando se escoge en catalogo se busca la medida aproximada, en este caso encontramos un solo perfil , la aproximacion solo se hizo con el a
Lo que también se buscó es el espsor, ya q el material de muestra que tenemos es el mismo espesor que el de catálogo se hizo mas rápido para escoger el perfil correcto.También para este caso no es necesario convertir a pulgadas las medidas ya que el catálogo también lo muestra en milimetros.
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Para hallar el peso real del material solo se usara con un metro de material, ya que en el catalogo te muestra para un metro de material: 1
→ 2.49
0.450
→
0.450 ∗ 2.49 1 = 1.1205
=
Como se observa el valor es aproximado al teorico, teniendo asi el perfil correcto.
VIGA (H ) ASTM A-36 :
Plano 3
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Fig.3. VIGA (H ) ASTM A-36
El peso de la viga H la hallaremos por partes como si fueran planchas, primero la partesuperior y la inferior lo haremos como dos planchas iguales, solo trabajamos una plancha y como son iguales multiplicamos por dos y luego restamos el peso de los 8 huecos:
Medidas del material plancha superior:
Espesor (e): 8 mm
Ancho (a): 104 mm
Largo (L): 298 mm
Haciendo los calculos respectivos para hallar el peso teórico del material, luego multiplicamos por 2 porque la placa de la parte inferior es la misma:
Cara 1: 1=
=
(
) ∗ (
) ∗ (
10
19
) ∗ 7.85
∗2
=
8
∗ 104
∗ 298
∗ 7.85
10 = 3.8925kg
∗2
Ahora hallamos el peso de los 8 huecos y lo restamos
Espesor (e)= 8mm Area del circulo =
r=7.925mm
Peso2=w2=
( .
) ∗
∗ .
W2= 0.0124kg
Peso ws=
Cara 2:
Espesor (e): 8 mm
Ancho (a): 104 mm
Largo (L): 298 mm
- W2 =3.881-0.0124 = 3.8801 kg
=
) ∗ (
(
3=
=
8
∗ 104
) ∗ (
) ∗ 7.85
10 ∗ 298
∗ 7.85
10 = 1.9462
Por lo tanto: =
=
= 1.9462
+
+ 3.8801kg
= 5.8263
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Escogiendo el perfil en catálogo (COMASA):
Cuando se escoge en catalogo se busca la medida aproximada, en este caso encontramos un solo perfil , la aproximacion solo se hizo con el alto. Lo que también se buscó es el espsor, ya q el material de muestra que tenemos es el mismo espesor que el de catálogo se hizo mas rápido para escoger el perfil correcto. Como se observa el valor es aproximado al teorico, teniendo asi el perfil correcto.
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V.
CONCLUSIONES Y DISCUSIONES Conclusiones: Se reconoció con éxito cada material presentados por el profesor; los
cuales fueron: Platina A-36, viga H, plancha estructural, tubo de acero sin costura. Se asimilo de manera óptima el uso y las propiedades de los materiales
presentados, logrando así obtener en práctica, los pesos teóricos de cada material mediante la toma de medidas de estos mismos. se
aprendió correctamente a interpretar las tablas de comasa
conjuntamente con los materiales que se no dio en clase.
Recomendaciones:
Una recomendación tener una práctica con muchos más materiales y así poner conocer más tipos de aceros.
También poder visitar una planta siderúrgica y observar las fundición de los aceros .
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VI.
BIBLIOGRAFÍA Y LINKOGRAFÍA: Catálogo de productos siderúrgicos – COMASA Catálogo de productos siderúrgicos – JAHESA Catálogo de productos siderúrgicos – GERDAU SIDERPERU http://www.catedu.es/tecnologiautrillas/materiales/web2.htm http://www.abinsur.pe/es/pdf-productos-abinsur/Platinas_Abinsur.pdf http://www.dipacmanta.com/tubo-estructural-cuadrado-galvanizado http://www.sider.com.pe/producto/detalle/32/tubos-galvanizados
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ANEXOS
24
