Semana 16 : "Geosinteticos"

GEOSINTETICOS

I. GEOMENBRANAS:

Las geomembranas son láminas geosintéticas que aseguran la estanquidad de una superficie. Normalmente se usan para remediar las pérdidas de agua por infiltración o para evitar la migración de los contaminantes al suelo.

La denominación de geomembrana está sometida a la norma AFNOR NFP 84-500.

Las geomembranas son productos adaptados a la ingeniería civil, delgadas, continuas estancas a los líquidos. Actualmente no se consideran geomembranas los productos con un espesor funcional inferior al milímetro ni los que la estanqueidad está asegurada únicamente por la presencia de un material arcilloso.

Generalmente las geomembranas están hechas de polietileno, de alta y de baja densidad (HDPE, VFPE), de elastómero bituminoso, de polipropileno (PP) o en cloruro de polivinilo (PVC).

Generalmente se almacenan en forma de rodillos de longitud y altura diferentes que oscilan entre 1 m por 10 m para las geomembranas bituminosas a 7,5 m por 200 m para las geomebranas de polietileno, por ejemplo.

Se utilizan en ingeniería civil, la construcción, agricultura, medio ambiente y en la industria.

A menudo son termosoldables para realizar las uniones en condiciones de calidad y fiabilidad óptimas.

I.I. LUGARES DE USO:

Las utilizaciones más extesas son:

• Estanqueidad de cuencas de agua (balsas).
• Estanqueidad de colinas.
• Estanqueidad de cuencas de retención anti contaminantes.
• Estanqueidad de muros enterrados.
• Barreras activas de residuos.
• Confinamiento de residuos líquidos.

II. GEOREDES:

Las Georedes son estructuras sintéticas conectadas integralmente, con procesos de extrusión o térmicos, sus aberturas de un tamaño pequeño. En el proceso de fabricación se obtienen estructuras tridimensionales y generalmente son semiflexibles.

La principal función de las georedes son conducir un fluido (gas o líquido) entre dos estratos en compresión, y esto se logra por la matriz de flujo que se forma en su estructura tridimensional.

La clasificación de las Georedes, generalmente es por su espesor y su resistencia a la tensión, ya que estas dos propiedades, da como resultado la transmisividad de la geored.

Las principales aplicaciones de las Georedes son:

• Celdas de confinamiento de residuos
• Clausura de rellenos sanitarios
• Patios de lixiviación en minería
• Lagunas de lixiviación en rellenos sanitarios
• Sistemas de detección de fuga en lagunas de tratamiento de agua
• Biodigestores
• Muros subterráneos y de contención
• Túneles y estructuras subterráneas
• Bases de caminos y vías férreas
• Campos deportivos
• Estacionamientos
• Jardin

III. GEOMALLAS:

Son estructuras bidimensionales que se elaboran en diferentes polímeros para que interactúen con el suelo, de tal manera que complementen la resistencia a la tensión de este, y así crear una resistencia Geomalla-suelo competente para recibir cargas y distribuirlas uniformemente.

Se clasifican en unidireccionales, bidireccionales y multidireccionales. Su principal aplicación se da en muros de contención, terraplenes, pavimentos flexibles, vías no pavimentadas y cimentaciones.

CETCOGRID es una geomalla resultado de la fabricación de una estructura reticular formada por hilos de poliéster de alto módulo elástico (PET) recubiertos con PVC para proteger el producto de la radiación UV, los microorganismos y los ataques medioambientales.

Estas geomallas por su composición y fabricación poseen las siguientes características:

• Elevadas resistencias a tracción en rotura a corto plazo : de 15 kN/m hasta 1.000 kN/m.
• El material se suministra en rollos de 3,9 m lo que reduce al mínimo la pérdida por solapes y agiliza la instalación.
• Baja deformación a corto plazo.
• Interacción óptima con todo tipo de suelos gracias a su estructura.
• Excelente comportamiento a fluencia.
• Fácil y rápida instalación.
• La unión entre la trama y la urdimbre es de alta resistencia evitando desgarros.

III.I. APLICACIONES:

MUROS REFORZADOS:

Son terraplenes compactados y reforzados horizontalmente mediante materiales geosintéticos tipo geomallas de poliéster de alto módulo elástico.

Gracias a la apertura de las geomallas, es posible el establecimiento de la vegetación en el frente. Este frente deberá ir protegido con una malla más tupida para el control de la erosión. El contacto del macizo reforzado con geomalla y el terreno natural debe drenarse adecuadamente.

Sus principales campos de actuación son:

• Obra Civil: carreteras, ferrocarriles etc.
• Edificación: Urbanizaciones, aparcamientos, grandes superficies comerciales, polígonos industriales, zonas deportivas, etc.

Con este tipo de estructuras logramos:

• Evitar expropiaciones excesivas
• Ampliación de calzadas
• Refuerzos de aletas en los estribos de los puentes
• Ejecución de dos vías muy próximas a diferentes alturas.
• Ampliación de parcelas

III.II. VENTAJAS:

• Es el sistema más económico en construcción de estructuras de contención.
• No necesita cimentación previa, apoyando directamente sobre el terreno natural siempre y cuando éste tenga suficiente capacidad portante.
• Es un sistema flexible adaptable a las deformaciones del terreno, amortiguando la aparición de asientos diferenciales.
• Permeabilidad del paramento externo que garantiza la salida de agua por el frente.
• Facilidad y rapidez de ejecución.
• No transmite cargas adicionales al terreno

 OBRA CIVIL:

A-REFUERZO PARA RESOLVER PROBLEMAS DE SUBSIDENCIAS

Sistema de refuerzo mediante geomallas CETCOGRID que evita hundimientos en el terreno por la presencia de cavidades en los estratos inferiores. Es rápido y sencillo de colocar.

Sección tipo

B- REFUERZO SOBRE SUELOS BLANDOS

Sistema de refuerzo mediante geomalla CETCOGRID para mejorar la capacidad portante de la base de apoyo de los terraplenes durante la ejecución de obras lineales.

Sección tipo

C.- REFUERZO DE FIRMES

Sistema de refuerzo mediante geomalla CETOCGRID para evitar el agrietamiento del firme. Antes de la puesta en obra es necesario realizar un riego de imprimación. Para facilitar la instalación y evitar que el material se arrugue la geomalla puede llevar cosido o termofijado un geotextil.

Instalación del material

3.- VERTEDEROS Y BALSAS

Durante la ejecución de vertederos, tanto en vasos nuevos como en sellados, pueden aparecer taludes que por su geometría (longitud e inclinación) y características geotécnicas (cohesión. densidad y ángulo de rozamiento interno) necesiten la colocación de una geomalla de refuerzo encima de las diferentes capas de geosintéticos para evitar deslizamientos.

Su función es contrarrestar la diferencia entre la fuerza desestabilizadora, la componente longitudinal del peso y la fuerza estabilizadora, es decir, la fuerza de rozamiento que se genera entre suelo y geosintéticos.

              Sellado Vertedero Almadén (Ciudad Real)                                                Instalación del material en la EDAR 

                              Cliente: ENUSA                                                       Palomares del Campo (Cuenca)-Cliente: ISOLUX CORSAN

IV. GEOCOMPUESTOS:

El geocompuesto drenante CETCODRAIN permite soluciones: más seguras, mejores para el medio ambiente y además tiene una elevada capacidad drenante sometido a elevadas cargas (altura de agua) y pendientes mínimas, mucho mayor que un geotextil.

La ejecución de un manto drenante formado por geocompuestos drenantes CETCODRAIN en el fondo de una excavación, que cubra todo el ancho de la base de un desmonte o terraplén, intercepta y desagua a los laterales, el freático subterráneo o el agua de lluvia que llega a la plataforma o a la base del terraplén.

Es esencial que las estructuras dispongan de sistemas drenantes que corten rapidamente las vías de penetración del agua antes de que éstas afectan a las estructuras. Con un buen sistema de drenaje la vida útil de la obra se alarga y el factor de seguridad de la estructura se incrementa.

• Puede adaptarse fácilmente a la orografía del terreno.
• Puede colocarse facilmente en taludes.
• Evita la colocación del geotextil de protección.
• Es la solución de drenaje en balsas más económica.
• Aumenta la capacidad de un vertedero.

Semana 15 : "PLASTICOS"

PLASTICOS

El término plástico en su significado más general, se aplica a las sustancias de similares estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen, durante un intervalo de temperaturas, propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación semi-natural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.

La palabra plástico se usó originalmente como adjetivo para denotar un escaso grado de movilidad y facilidad para adquirir cierta forma, sentido que se conserva en el término plasticidad.

I. CARACTERÍSTICAS :

• Fáciles de trabajar y moldear.
• Tienen un bajo costo de producción.
• Poseen baja densidad.
• Suelen ser impermeables.
• Buenos aislantes eléctricos.
• Aceptables aislantes acústicos.
• Buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas.
• Resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos.
• Algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes.

II. TERMOESTABLES O TERMOENDURECENTES:

Plásticos fenolicos:

El mas importante es el fenol-formaldehido, conocido como resina fenolica. Es un plástico termoestable que tiende a volverse amarillo frente a la luz solar, soporta temperaturas elevadas. Tiene buena resistencia mecánica y sirve como asilante se utiliza en la composición de tableros estatrificados como el formica y el railite.

Urea - Formaldehido:

Se utiliza en la fabricación de conmutadores, interruptores, enchufes, asi como en espumas aislantes y barnices. También se utilizan en la composición de tableros laminados y estratificados.

Melamina:

Es un plástico muy antiguo que se caracteriza por ser termoestable, pesado, estable a la luz, admite bien toda clase de coloraciones y es un buen resistente químico, excepto a los ácidos. Se utiliza en chapas de madrera (laminados utilizados en carpintería) e intervienen además en la composición de algunas pinturas, esmaltes, lacas, y revestimientos. Las denominaciones formicas, Railite, etc., ayudaran a comprender de que tipo de plástico se trata.

Silicona:

Es un plástico incombustible, ligero, que es un buen resistente químico y a la intemperie. Es mucho mas caro que cualquiera de los plásticos ya mencionados. Tiene un amplio abanico de posibilidades de uso en recubrimientos y barnices, impermeabilizaciones, asilante, y juntas de estanqueidad.

Epoxi:

Es un plástico amarillo, duro, flexible, estable al agua y a la intemperie. Resiste bien la hacino de los ácidos. Se presenta en forma de resina y es muy utilizado como adhesivo, con un amplio campo de aplicaciones en la construccion actual.

EL PVC características:

• Leve (1,4 g/cm3), lo que facilita su porte y aplicación; 
• Resistente a la acción de hongos, bacterias, insectos y roedores;
• Resistente a la mayoría de los reactivos químicos; 
• Buen aislante térmico, eléctrico y acústico; 
• Sólido y resistente a impactos y choques;
• Impermeable a gases y líquidos; 
• Resistente a la intemperie (sol, lluvia, viento y aire marino);
• Durable; su vida útil en construcciones es de más de 50 años; 
• No propaga llamas: é auto-extinguible;
• Versátil y ambientalmente correcto; 
• Rciclable y reciclado; 
• Fabricado con bajo consumo de energía. 

Como se fabrica el PVC

El PVC no es un material como los otros. Es el único material plástico que no es 100% originario del petroleo. El PVC contiene 57% de cloro (derivado del cloreto de sodio - sal de cocina) y 43% de etileno, derivado del petroleo.

A partir de la sal, por el proceso de electrólisis, se obtienen el cloro, la soda cáustica y el hidrógeno. La electrólisis es la reacción química resultante del paso de una corriente eléctrica por agua salada (salmuera). Así se obtiene el cloro, que representa 57% del PVC producido.

El petroleo, que representa apenas 43% del PVC fabricado, pasa por un camino un poco más largo. El primer paso es una destilación del petroleo crudo, obteniéndose así la nafta leve. Esta pasa, entonces, por el proceso de craqueamiento catalítico (quiebra de moléculas grandes en moléculas menores, con la acción de catalizadores que aceleran el proceso), generándose el etileno. Tanto el cloro como el etileno están en la fase gaseosa y reaccionan produciendo el DCE (dicloro etano).  

A partir del DCE, se obtiene el MVC (mono cloreto de vinila, unidad básica del polímero. El polímero es formado por la repetición de la estructura monomérica). Las moléculas de MVC son sometidas al proceso de polimeración, o sea, van ligándose y formando una molécula mucho mayor, conocida como PVC (policloreto de vinila), que es un polvo muy fino, de color blanco, y totalmente inerte.

El PVC forma parte de nuestro cotidiano

Los plásticos tienen un papel importante en la industria y en la sociedad. Están en las más diversas aplicaciones, desde productos médico-hospitalarios y embalajes hasta piezas de alta tecnología, como las usadas en equipos espaciales. A cada instante, donde encontramos conforto y modernidade, encontramos los plásticos. Su presencia se volvió tan familiar que no la notamos más.  

El PVC es um ejemplo. Ocupa un lugar sobresaliente entre las matérias plásticas presentes en lo cotidiano. Es atóxico, leve, sólido, resistente, impermeable, estable y no propaga llamas. Tiene cualidades que lo tornan adaptable a múltiples usos, de la botella al panel del carro, siendo el único plástico utilizado por la medicina en la fabricación de bolsas de sangre. Sin duda, es parte integrante de nuestro cotidiano. 

¿Dónde está el PVC?

El PVC puede ser rígido o flexible, transparente o no, brillante u opaco, coloreado o no. Estas características son obtenidas con la utilización de plastificantes, estabilizantes, pigmentos, entre otros aditivos, usados en la formulación del PVC. Una vez hecho, el PVC es utilizado en la fabricación de una serie de productos, tales como: 

Productos médico-hospitalarios: embalajes de medicamentos, bolsas de sangre (siendo el material que mejor conserva la sangre), tubos para transfusión y hemodiálisis, artículos quirúrgicos, además de piso de salas donde es indispensable el alto índice de higiene;

Perfiles de ventanas que ofrecen una excelente resistencia a los cambios del clima y al paso de los años, así como a ambientes corrosivos (a la orilla del mar);

Revestimientos de pared y pisos que son decorativos, resistentes y lavables;

Juguetes inflables como bolas, flotadores, colchones y barcos;

Artículos Escolares, por la facilidad de moldeado, variedad de aspectos (color, brillo, transparencia) y bajo costo;

Embalajes usados para acondicionar alimentos, protegiéndolos contra humedad y bacterias. Estos embalajes son impermeables al oxígeno y al vapor, evitando, así, el uso de conservantes, preservando el aroma; 

Tejidos estampados decorativos y técnicos que son usados principalmente para muebles, vestuarios, maletas y bolsas; 

Botellas para agua mineral. Son transparentes y leves; 

Estructuras de computadores, así como piezas técnicas destinadas a la industria electrónica;

Revestimiento del interior de vehículos, devido a su facilidad de moldeado y de mantención;

Tubos y conexiones utilizados en la canalización de agua y alcantarillado, pues son resistentes y facilmente transportados y manipulados gracias a su bajo peso;

Mangueras, que son flexibles, transparentes y coloreadas;

Laminados utilizados para embellecer y mejorar paneles de madera y metal. Resisten bien al tiempo, a los rayos UV, a la corrosión y a la abrasión;

Laminados impermeables, utilizados en piscinas, túneles, techos, etc;

Frascos para acondicionar cosméticos y productos domésticos, por su impermeabilidad y resistencia a productos químicos;

Muebles de jardín, que precisam ser resistentes a las variaciones climáticas y deben ser de facil mantención.

¿Que ocurre con el PVC después de su uso?

La mayoría de los productos de PVC (perfiles de ventanas, tubos de distribuición de agua y de saneamiento, revestimiento de cables entre otros) tienen una vida útil muy larga. Por otro lado, los embalajes de PVC tienen un corto tiempo de utilización, por que son descartables. Sin embargo, la proporción de los plásticos en los depósitos de basura en Brasil es baja (en promedio, 6% del peso total), siendo que el PVC, que es reaprovechado, representa apenas, en promedio, 0,8% de éste total.

El ciclo de vida de los productos a base de PVC es:

De 15 a 100 años en el 64% de los productos; 

De 2 a 15 años en el 24%; 

Hasta 2 años en el 12% de los productos.

El reciclado y la producción de energía por la incineración son dos maneras eficientes de reaprovecharlo. Lea más a respecto del reaprovechamiento y reciclado del PVC en la sección PVC y medio ambiente. 

El PVC en la construcción civil

La Construcción Civil es responsable por más del 60% del mercado brasileño y mundial del PVC.  

Por su durabilidad, el PVC ha conquistado cada vez más espacio en edificaciones y obras públicas. Vea abajo dónde es  utilizado: 

• Canaletas;
• Electroductos rígidos y flexibles;
• Forros y divisiones;
• Galpones inflables y estructurados;
• Líneas, cables eléctricos y de teléfonos;
• Mantas de impermeabilización;
• Perfiles de puertas y ventanas;
• Persianas y cortinas;
• Pisos;
• Redes de alcantarillado domiciliar y público;
• Redes de distribución de agua potable domiciliar y pública;  
• Revestimiento de piscinas;
• Revestimientos de paredes (siding y papel de pared).

Semana 14 : "El Acero"

EL ACERO

El término acero sirve comúnmente para denominar, en ingeniería metalúrgica, a una mezcla de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03 % y el 2,14 % en masa de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,14 % se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

I. USOS DEL ACERO(GRADO 60):

Se utilizan en la construcción de edificaciones de concreto armado de todo tipo: en viviendas, edificios, puentes, obras industriales, etc

DENOMINACION: Fierro Corrugado ASTM A615-GRADO 60.

DESCRIPCION: Barras de acero rectas de sección circular, con resaltes Hi-bond de alta adherencia con el concreto.

PRESENTACION: Se produce en barras de 9 m y 12 m de longitud en los siguientes diámetros: 6 mm, 8 mm, 3/8", 12 mm, 1/2", 5/8", 3/4", 1" , 1 3/8". Previo acuerdo, se puede producir en otros diámetros y longitudes requeridos por los clientes.

Se suministra en paquetes de 2 toneladas y en varillas. Las barras de 6 mm también se comercializan en rollos de 550 Kg.

II. ENSAYOS MECANICOS DEL ACERO:

Cuando un técnico proyecta una estructura metálica, diseña una herramienta o una máquina, define las calidades y prestaciones que tienen que tener los materiales constituyentes. Como hay muchos tipos de aceros diferentes y, además, se pueden variar sus prestaciones con tratamientos térmicos, se establecen una serie de ensayos mecánicos para verificar principalmente la dureza superficial, la resistencia a los diferentes esfuerzos que pueda estar sometido, el grado de acabado del mecanizado o la presencia de grietas internas en el material , lo cual afecta directamente al material pues se pueden producir fracturas o hasta roturas...

Hay dos tipos de ensayos, unos que pueden ser destructivos y otros no destructivos.

II.I. ENSAYO DE TRACCION:

El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas (ε = 10–4 a 10–2 s–1).

II.II. LIMITE DE FLUENCIA:

El límite de fluencia es el punto donde comienza el fenómeno conocido como fluencia, que consiste en un alargamiento muy rápido sin que varíe la tensión aplicada en un ensayo de tracción. Hasta el punto de fluencia el material se comporta elásticamente, siguiendo la ley de Hooke, y por tanto se puede definir el módulo de Young. No todos los materiales elásticos tienen un límite de fluencia claro, aunque en general está bien definido en la mayor parte de metales.

También denominado límite elástico aparente, indica la tensión que soporta una probeta del ensayo de tracción en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada.

II.III. LIMITE ELASTICO:

El límite elástico, también denominado límite de elasticidad, es la tensión máxima que un material elastoplástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta un comportamiento plástico deformaciones permanentes y no recupera espontáneamente su forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke.

Los materiales sometidos a tensiones superiores a su límite de elasticidad tienen un comportamiento plástico. Si las tensiones ejercidas continúan aumentando el material alcanza su punto de fractura. El límite elástico marca, por tanto, el paso del campo elástico a la zona de fluencia. Más formalmente, esto comporta que en una situación de tensión uniaxial, el límite elástico es la tensión admisible a partir de la cual se entra en la superficie de fluencia del material.

II.IV. RESISTENCIA A LA TRACCION:

El hormigón tiene que estar endurecido y curado con las condiciones normalizadas de laboratorio y romper las probetas a los 28 días, o al tiempo y circunstancias que se determinen en cada caso.

Si se trata de testigos, se tratarán de acuerdo con los condicionantes y prescripciones de la norma genérica que los trata.

Antes de colocar la probeta en la máquina de ensayo se dibuja, en cada cara, una línea que marque un diámetro del mismo plano axial. Se trazan las generatrices que unen los extremos correspondientes a los diámetros marcados.

Estas generatrices corresponden al plano de rotura.

Se mide la probeta en todas sus direcciones con precisión de 1 mm.

Se elimina el posible exceso de humedad de la superficie y se coloca la probeta en el dispositivo de ensayo con la generatriz trazada sobre una banda de fibras prensadas de 10 mm de ancho, 4 mm de espesor y una longitud superior a la de la probeta.

Después se sitúa, sobre la generatriz superior opuesta otra banda idéntica a la descrita y sobre ésta una barra de sección rectangular mínima de 50 mm de anchura y de espesor igual o superior a la mitad de la diferencia entre la longitud de la probeta y la mayor dimensión del plato de la prensa.

II.V. ALARGAMIENTO:

Limite eslatico y Resistencia a la traccion

II.VI. ESTRICCION:

La estriccion es la responsable del tramode bajada en la curva tension-deformacion, y hace que se llegue a la rotura cuando la carga es inferior a la carga maxima aplicada, diferencia que se acrecienta con la tenacidad del material.

II.VII. MODULO DE ELASTICIDAD:

El módulo de elasticidad transversal, módulo de cortante o módulo de cizalla, para la mayoría de los materiales, en concreto los materiales isótropos guarda una relación fija con el módulo de elasticidad longitudinal y el coeficiente de Poisson:

II.VIII. INDICE DE CALIDAD:

II.IX. ENSAYO DE COMPRESION:

El ensayo de compresión es poco frecuente en los metales y consiste en aplicar a la probeta, en la dirección de su eje longitudinal, una carga estática que tiende a provocar un acortamiento de la misma y cuyo valor se irá incrementando hasta la rotura o suspensión del ensayo.

El diagrama obtenido en un ensayo de compresión presenta para los aceros, al igual que el de tracción un periodo elástico y otro plástico.

En los gráficos de metales sometidos a compresión, que indica la figura siguiente obtenidas sobre probetas cilíndricas  de una altura doble con respecto al diámetro, se verifica lo expuesto anteriormente, siendo además posible deducir que los materiales frágiles (fundición) rompen prácticamente sin deformarse, y los dúctiles, en estos materiales el ensayo carece de importancia, ya que se deforman continuamente hasta la suspención de la aplicación de la carga, siendo posible determinar únicamente, a los efectos comparativos, la tensión al limite de proporcionalidad.

II.X. COEFICIENTE DE POISON:

El coeficiente de Poisson corresponde a la razón entre la deformación transversal y la elongación longitudinal en un ensayo de tracción. Alternativamente el coeficiente de Poisson puede calcularse a partir de los módulos de elasticidad longitudinal y transversal:

II.XI. ENSAYO DE CHOQUE O RESISTENCIA:

II.XII. DUREZA:

III. YACIMIENTOS DE MATERIAS PRIMAS:

Las materias primas que se usan para producir acero son, básicamente, mineral de hierro, carbón y caliza.

IV. PROCESO SIDERURGICO:

El proceso siderúrgico tiene como meta la obtención de acero y esto se puede conseguir a través de dos sistemas: mediante horno alto o con horno eléctrico.

Para la fabricación de acero en el horno alto es necesario primero producir arrabio. Este elemento se obtiene al combinar el mineral de hierro y el carbono en el interior del horno. El carbono se consigue a partir de carbón, del que se extrae el coque al quitarle la humedad y las impurezas. El cok siderúrgico es un material duro, poroso y con un contenido en carbono superior al 90%.

El proceso comienza con el tratamiento del mineral de hierro que se muele previamente para darle un tamaño adecuado. El mineral que reúne las condiciones idóneas en riqueza de hierro y granulometría va al horno. Los finos del mineral de hierro junto con los fundentes se aglomeran para darles también un tamaño apto para su consumo en el horno. Este proceso de conversión se denomina sinterización y el producto conseguido, sínter. 

Esa mezcla de mineral de hierro y sínter se calienta en el horno alto y el coque actúa como combustible y elemento reductor del oxígeno que lleva el hierro. Junto con esos materiales se incorporan los fundentes, que se encargan de formar la escoria que atrapa las impurezas del mineral. Para favorecer la combustión se inyecta aire caliente a gran presión, lo que permite sostener la carga mientras se realiza el proceso de fundición. El producto obtenido en el horno alto es el arrabio, un material con una riqueza en hierro cercana al 95% y alrededor del 3,5% de carbono. El resto lo componen materiales como el silicio, el manganeso, el azufre y el fósforo. Para minimizar la cantidad de azufre, un elemento muy negativo para el acero, se emplea el calcio en el proceso de desulfuración.

La escoria es un subproducto, indispensable en este proceso, que aglutina los fundentes, las gangas de los minerales y las cenizas del cok. Se utiliza para el firme de carreteras y en la fabricación de cementos.

La diferencia entre el arrabio y el acero estriba en la cantidad de carbono que tiene el producto férrico. Si el contenido es inferior al 1,7% se considera acero. Si es superior recibe el nombre de fundición. El arrabio forma parte de este grupo. El acero presenta innumerables ventajas: es un material duro, elástico, capaz de absorber impactos y que se puede extender en láminas e hilos. La fundición, por el contrario, es extremadamente dura, pero quebradiza. Además, no se puede laminar ni estirar. Por eso, el arrabio sigue hasta el convertidor de la Acería, instalación que se encarga de eliminar ese exceso de carbono al aportar oxígeno al arrabio líquido en un nuevo proceso de combustión.

Tras el convertidor, el acero pasa por la Metalurgia Secundaria. Su función es ajustar la composición del acero mediante la inyección de un gas inerte (que no altera la composición química) como el argón y la incorporación de adiciones, fundamentalmente ferroaleaciones, y reducir aún más su composición de azufre.

El acero se conforma en la Colada Continua. En esta instalación se trasvasa el acero líquido de la cuchara  a un molde para solidificarlo en productos de sección uniforme. De las máquinas de colada Continua, y en función de la forma del molde, se obtienes desbastes planos (slabs); destinados a la fabricación de productos planos; desbastes de sección cuadrada (blooms), utilizados en la producción de perfiles y carriles; y palanquillas, empleadas en la fabricación de redondos.

Todos esos productos son, posteriormente, laminados para darles la forma y las características mecánicas necesarias para su utilización en la industria transformadora. Este proceso aprovecha la capacidad de deformación (ductilidad) del acero y se puede realizar tanto en caliente como en frío.

Cuando la laminación se realiza en frío, el acero sufre alteraciones en su estructura interna por lo que es necesario someter el producto a un proceso de recocido, que permite regenerar esa estructura y mejorar sus características mecánicas. Este tratamiento consiste, fundamentalmente, en calentar el material, mantener la temperatura y enfriarlo de nuevo de forma controlada.

Los productos planos: bobinas y chapas, van destinados, entre otros, a los sectores del automóvil y los electrodomésticos. La hojalata o el galvanizado son productos planos que han pasado por un proceso posterior de recubrimiento, estaño en el primer caso y zinc en el segundo, para aumentar su capacidad de protección y alargar su vida. Los productos largos, como el alambrón y los perfiles, se dirigen, principalmente, al sector de la construcción.

El proceso de obtención de acero a través del horno eléctrico se diferencia del anterior en dos puntos fundamentales: la principal materia prima es la chatarra; es decir, el propio acero reciclado; y la fusión se realiza gracias a la energía térmica desprendida por un arco eléctrico que salta entre los electrodos del horno. La mayor parte del acero obtenido por este procedimiento se destina a productos largos empleados en la construcción.

ArcelorMittal dispone en España de instalaciones para producir acero por ambos procedimientos. La planta de Asturias, la mayor del Grupo en nuestro país, trabaja mediante horno alto. El proceso de obtención de acero por horno eléctrico está más distribuido y cuenta con fábricas en Bergara, Sestao, Olaberría y Zumárraga; todas ellas en el País Vasco; además de la situada en Zaragoza.

Las plantas acabadoras o transformadoras se ubican en Basauri, Etxebarri y Salvatierra; en el País Vasco; Berrioplano, Lesaka y Legasa, en Navarra; y Tailored Blanks, en Pedrola (Zaragoza).

El producto acabado

El acero desempeña un papel fundamental en la sociedad actual. De hecho, ha sido uno de los materiales, sino el que más ha contribuido al bienestar de la humanidad. Sus propiedades y ventajas le hacen, hoy por hoy, insustituible. Reúne características positivas como bajo coste, facilidad de conformación, elevada resistencia, larga vida útil, variedad de calidades y, por lo tanto, de aplicaciones, capacidad de ensamblaje y reciclaje fácil y cómodo.

Esta última ventaja, unida a la abundancia del hierro en la naturaleza y el reducido consumo de los recursos naturales proporciona al acero el carácter de producto sostenible.

Nuestro acero se utiliza en un gran número de sectores económicos, como la industria, construcción, electrodomésticos, automóvil, envases y embalajes. ArcelorMittal es el principal suministrador mundial de todos esos sectores, una empresa capaz de satisfacer los requerimientos de sus clientes y usuarios del acero con la amplia gama y la calidad de sus productos.