Acero

Conocido como el conjunto de aleaciones de hierro con carbono, que también contiene zinc, silicio, aluminio, cromo y níquel, entre otros. Estas aleaciones alteran las propiedades del metal puro y se obtiene un material más resistente o menos oxidable.

Aceros más comunes:

Aleaciones de hierro y un porcentaje de carbono entre 0,008% y 2,11% en masa de su composición. A mayor contenido de carbono, es más duro y resistente, a menor será más plástico y manejable.

Materiales con % de carbono inferiores a 0,008% — hierro, y superiores a 2,11% — fundición.

Hierro

Se obtiene a partir de rocas con alto porcentaje de mineral de hierro (Fe) en su composición, que aparece en la naturaleza en forma de óxido férrico (Fe₂O₃). Se obtiene de triturar dichas rocas y separar los fragmentos que tienen hierro de los que solo están conformados por nitrógeno, silicio, azufre, fósforo, etc. Los fragmentos se dividen en 2 partes:

• Mena: parte del material que contiene el mineral a obtener (hierro).
• Ganga: parte del material que no contiene el mineral que se quiere.

¿Cómo se separan la mena y la ganga?

Se coloca el material en un depósito lleno de agua y eventualmente con aditivos espumosos. Apoyado en el mayor peso del hierro, se agita repetidamente para que la mena se vaya al fondo y sobre ésta se depositen, ya de forma separada, los fragmentos de ganga.

Obtención del hierro

Se obtiene mediante un alto horno y la combinación de mineral de hierro, coque y caliza. Estos tres se colocan en el alto horno, donde van cayendo. En el alto horno se inyecta aire caliente, y mediante este proceso se obtiene:

• El arrabio: producto fundamental extraído del alto horno formado por hierro y un porcentaje alto de carbono (alrededor del 4%). Resulta un material frágil y entra en el concepto de fundición.
• La escoria: subproducto del proceso de obtención del hierro, formado por carbono y sílice, entre otras impurezas minerales.

Obtención del acero a partir del hierro (arrabio)

El proceso tiene los siguientes pasos:

1. Oxidación: reducción del arrabio en el convertidor. Se lleva a cabo la oxidación-reducción de los contenidos de carbono, silicio, manganeso, azufre y fósforo. La transformación del arrabio es producida por una inyección de oxígeno que hace que el carbono y las impurezas restantes se quemen.
2. Colada continua: el acero bruto es sometido al afino, donde se eliminan impurezas y se optimiza su composición por medio de aditivos como aluminio y manganeso. La colada que surge del convertidor se vierte en moldes con forma rectangular, de los cuales sale continuamente a través del empleo de rodillos.
3. Laminación: es caliente o fría. Los planchones de acero se estiran y afinan cuando pasan por los cilindros de laminación, los cuales comprimen los planchones.

Conformado de productos de acero

• La forma de la pieza de metal es cambiada por deformación plástica: forjado, laminación, extrusión, trefilación, embutido.
• Deformación impuesta por una tensión exterior (presiones, golpes, tensiones).
• Trabajo en frío: producido a bajas temperaturas (ambiente), reducen la ductilidad por acritud, mejor calidad superficial y mejor control dimensional.
• Trabajo en caliente: grandes deformaciones, material en estado plástico y blando, oxidación y pobre terminación superficial.

Forjado

• Deformación mecánica en caliente de una pieza simple por aplicación de una fuerza o sucesivos golpes por los que el metal es obligado a escurrir.
• Uso de martinetes o prensas hidráulicas.
• Puede ser abierto (formas simples) o cerrado.
• Llaves mecánicas, ganchos de grúas, grandes ejes.

Abierto a la izquierda, y las dos de la derecha cerradas

Corrosión del acero

Se denomina al proceso de destrucción lenta y progresiva del acero producido por el oxígeno del aire combinado con la humedad. El cloruro de sodio y el dióxido de azufre, entre otros agentes, aceleran el proceso de corrosión.

Laminado

• El metal frío o en caliente pasa entre 2 rodillos que giran en sentido contrario.
• Se produce una reducción de espesor por presión de los rodillos.
• Pueden ser progresivos formando un tren de laminación sucesiva.
• Chapas, láminas, perfiles, rieles y barras son conformadas de esta manera.

Extrusión

• Metal caliente es obligado a pasar por una matriz perforada por una presión ejercida por un pistón.
• La barra emerge con la forma y dimensiones que le da la matriz.
• Puede ser usada para fabricar tubos sin costura.

Trefilado

• Metal en frío obligado a pasar por una matriz perforada por una fuerza de tracción, obliga a la barra a adoptar la forma y dimensiones de la matriz, e incrementa su longitud.
• Pueden ser secuenciales operando en forma progresiva.
• Método usado para barras «trefiladas» y alambres.

Doblado y rolado

• Grandes tanques de almacenamiento y recipientes a presión.
• Barras y chapas, perfiles estructurales, rieles de ferrocarril y tubos.

Embutido

Se presiona una lámina de metal entre un punzón y una matriz construida por un dado y un anillo de presión que disminuye la formación de arrugas.

Madera

Materia prima de origen vegetal que se obtiene del tronco de los árboles, tras quitarles la corteza. Está formada por fibras de celulosa y lignina. La celulosa le proporciona flexibilidad, mientras que la lignina le aporta dureza y rigidez.

Constitución del tronco:

• Corteza
• Cambium
• Albura
• Duramen
• Médula

Características:

• Anisotropía: sus propiedades varían dependiendo de si se miden paralelamente o perpendicular a las fibras.
• Blanda.
• Fácil de trabajar con herramientas sencillas.
• Buen aislante térmico, eléctrico y acústico.
• Baja densidad, flota en el agua.
• Combustible.
• Material renovable.
• Reciclable y biodegradable.

Tipos:

• Naturales: obtenidas directamente de troncos de árboles, se dividen en blandas y duras.
• Artificiales: producidas en procesos industriales a partir de restos del proceso de madera natural. Se distinguen contrachapados, aglomerados y tableros de fibras.

Propiedades mecánicas de la madera

• Anisotropía: las propiedades mecánicas de la madera varían según la dirección de aplicación de las cargas respecto a la dirección de sus fibras. También difieren entre las maderas blandas y duras, en sentido longitudinal y sentido transversal resiste distinto la tracción, compresión, flexión y corte.

Curva de tensión-deformación:

Y curva tensión-deformación a tracción y compresión.

Obtención de la madera

• Tala
• Poda
• Transporte
• Descortezado
• Tronzado
• Secado
• Cepillado

Tratamiento de la madera

La madera es susceptible a la degradación debido a factores bióticos (insectos y hongos) y abióticos (humedad y otros factores ambientales). Para prolongar su vida útil se utilizan varios métodos de conservación: tratamiento con preservantes químicos, tratamiento térmico, uso de selladores y pinturas, almacenamiento adecuado.

Aplicación de la madera

• Estructuras
• Mobiliario
• Acabados

Maderas artificiales

Elaboradas a partir de restos de maderas naturales. Suelen ser más baratas, aunque de peor calidad, que las naturales. Son fáciles de trabajar y se comercializan en tableros de diversos tamaños. Las maderas prefabricadas más empleadas son:

• Contrachapada: formada por chapas delgadas de madera encoladas entre sí y prensadas.
• Aglomerada: formada por virutas de madera encoladas y prensadas.
• Tableros de fibra: formados por fibras de madera que se comprimen y pegan mediante una resina.
• Madera laminada: formada por fibras de madera que se comprimen y pegan mediante una resina. Utilizada en carpintería, muebles, molduras y construcción, como encofrados, tabiques y pisos.