estructura de un barco utp

TRABAJO DE INVESTIGACION DE LA
ESTRUCTURA DE UN BARCON
MEDIANTE LA NANOTECNOLOGIA Y
SUS PROPIEDADES

ALUMNO:

MANUEL NEYRA SANCHEZ

-INTRODUCCION……………………………………
-TETRAEDRO DE LA CIENCIA……………………
-TETRAEDRO DE LA INGENIERIA………………
-CONCEPTOS FUNDAMENTALES……………….
-PARTES Y FUNCIONES…………………………..
-Y CONTRUCCION Y DESEMPEÑOS……………

CONSTRUCCION ESTRUCTURAL
DE UN BARCO

La estructura del buque es el conjunto de piezas que le dan su forma más o menos
uniforme y de las cuales obtendremos las cualidades esenciales para navegar
anteriormente citadas. Entre los elementos estructurales podemos distinguir los que
forman su esqueleto o armazón, que contribuirán en grado sumo a darle solidez :
quilla, cuadernas, varengas, bajos, vagras, puntales, palmejares, roda y codaste; otros
que además de contribuir a la solidez de la estructura hacen estanco el interior del

Cualidades esenciales
1. La solidez exige una estructura del casco robusta para resistir los esfuerzos a que
el buque se ve sometido durante su vida por la acción de los diferentes estados
de la mar y de los pesos que transporta
2. La estanqueidad evita que entre agua en el interior del barco en cualquier
circunstancia de tiempo meteorológico y lugar.
3. La flotabilidad permite al buque mantenerse a flote a pesar de que algunas de
sus partes se encuentren inundadas; favorecen esta cualidad una buena división
estanca de su interior, así como una obra muerta elevada.
4. La estabilidad da lugar a que vuelva a su posición de equilibrio por sí mismo,
cuando ha sido desplazado de ella por un agente externo ( el oleaje por ejemplo),
influyen en la estabilidad los pesos y las formas del buque.
5. La velocidad va en función de las formas del buque de la potencia y del medio
de propulsión; motor o vela.

6. La facilidad de gobierno es una característica que se requiere en razón de la

necesidad de movimiento del buque en todas las direcciones.

Nomenclatura de un buque
Todos los barcos tienen unas partes específicas, tales como: casco, proa, babor,
estribor, obra viva y obra muerta.
Casco es el cuerpo del buque sin contar con su arboladura, maquinas ni pertrechos.
Arboladura: es el conjunto de palos, masteleros, vergas y perchas de un buque.
Proa Se llama así a la parte delantera del buque que va cortando las aguas del mar.
También se denomina proa al tercio anterior del buque. Esta extremidad del buque es
afinada para disminuir en todo lo posible su resistencia al movimiento.

1) Proa recta, casi universal en la época pasada;
2) Proa lanzada, es frecuente en los barcos de pesca, incluso se usa una combinación de
proa recta en la obra viva y lanzada en la obra muerta.
3)Proa Trawler, se usa en pesqueros de altura;
4)Proa de violín, llamada también de yate y clíper;
5)Proa de bulbo, se llama así por el bulbo que lleva en la proa, presenta una reducida
resistencia a la marcha en buques de gran tonelaje;
6)Proa maier o de cuchara, es una clase de proa lanzada, con formas en V muy
abiertas, que presentan buenas características marineras, aunque con mal tiempo atenúa
poco el movimiento de cabeceo, y disminuye la capacidad de carga en el tercio de la
proa

TETRAEDRO DE LA CIENCIA DE LOS
MATERIALES :

APLICAION DEL MATERIAL:

El material más seleccionado para la construcción de la estructura de un
barco o buque es el acero la que que tiene mucha composición y aleación
que determinan la resistencia necesario para la embarcación .

Acero es la denominación que comúnmente se le da en ingeniería
metalúrgica a una aleación de hierro con una cantidad de carbono
variable entre el 0,01% y el 2,1% en peso de su composición, dependiendo
del grado; aunque normalmente estos valores se encuentran entre el 0,03%
y el 1,7%. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al
2,0% se producen fundiciones que, en oposición al acero, son quebradizas
y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

No se debe confundir el acero con el hierro, que es un metal relativamente
duro y tenaz, con diámetro atómico (dA) de 2,48 Å, con temperatura de
fusión de 1.535 °C y punto de ebullición 2.740 °C. Por su parte, el carbono
es un no metal de diámetro menor (dA = 1,54 Å), blando y frágil en la
mayoría de sus formas alotrópicas (excepto en la forma de diamante). La
difusión de este elemento en la estructura cristalina del anterior se logra
gracias a la diferencia en diámetros atómicos.

OTRAS APLICAIONES QUE PUEDE TOMAR EL ACERO:

-EDIFICACIÓN: Estructuras, Carpintería, Escaleras, Barandillas, Vallados,
Condiciones, Andamios.

NSTALACIONES INDUSTRIALES: Naves, Estructuras, Depósitos y Tuberías.

GRANDES ESTRUCTURAS: Puentes, Túneles, Torres y Mástiles.

-AUTOMOCIÓN: Chasis, Carrocerías y Piezas Diversas de Automóviles y Camiones.

-ARMADURAS GALVANIZADAS:

-PARA HORMIGÓN: Estructura, Construcciones Portuarias, Tableros de Puentes,
Paneles de Fachada, Prefabricados de Hormigón.

-AGRICULTURA Y GANADERÍA: Invernaderos, Silos, Almacenes, Establos y
Corrales, Instalaciones Avícolas, Cercados y Equipos de Irrigación.

-EQUIPAMIENTOS DE CARRETERAS: Pasarelas, Pórticos de Señalización,
Barreras de Seguridad, Pantallas Acústicas, Parapetos.
-ELEMENTOS DE UNIÓN: Tortillería, Clavos, Fijaciones y Accesorios de Tuberías.

-MOBILIARIO URBANO: Farolas, Semáforos, Contenedores, Marquesinas, Bancos,
Instalaciones para Parques y Jardines.

-ELECTRICIDAD Y TELECOMUNICACIONES: Torres y Subestaciones
Eléctricas, Antenas de Telefonía, Repetidores de Televisión.

TRANSPORTE: Catenarias de Ferrocarril, Estaciones, Terminales, Embarcaderos,
Almacenes e Instalaciones Auxiliares, Construcción Naval

PROPIEDADES DEL MATERIAL

PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS :
PROPIEDADES MECANICAS RELEVANTES DEL ACERO

Desde el punto de vista estructural las propiedades más importantes del acero son:
1. El Esfuerzo de Fluencia
2. La Resistencia a la Tensión o Resistencia Ultima
3. Las Características de la Curva de Esfuerzo-Deformación
4. El Módulo de Elasticidad y el Módulo Tangente
5. La Ductilidad
6. La Facilidad para Soldarse
7. La Resistencia a la Fatiga
8. La Tenacidad
9. La Facilidad de Formado
10.La Durabilidad

Esfuerzo de Fluencia, Resistencia Ultima y Curva Esfuerzo-
Deformación
La resistencia de los perfiles laminados en frío depende del valor del esfuerzo de
fluencia, excepto
en conexiones y en aquellos casos donde el pandeo elástico local o global es crítico.
Los valores
estipulados del esfuerzo de fluencia (Fy) para los primeros 14 tipos de acero
reconocidos se
incluyen en la Tabla 2.1.
Las curvas esfuerzo-deformación se pueden clasificar en dos tipos: Tipo 1, Curvas con
Fluencia

Pronunciada [ver Fig. 2.1(a)] y Tipo 2, Curvas con Fluencia Gradual

Curvas esfuerzo-deformación de acero de carbono para láminas y cintas(1); (a)
Fluencia

Pronunciada. (b) Fluencia gradual.

Ductilidad:
La ductilidad es la habilidad de un material para poder sobrellevar deformaciones
plásticas
Considerables sin fracturarse. Es una propiedad importante tanto como para los
procesos de
Laminado en frío como para la seguridad estructural, ya que facilita la redistribución
inelástica de esfuerzos en juntas y conexiones, donde pueden ocurrir concentraciones
importantes de esfuerzos.
La ductilidad de un acero puede ser establecida por medio de pruebas de tensión, de
flexión o de muesca. La elongación permanente en longitudes calibradas de 2 ple y 8
ple. (51 mm y 203 mm) de un espécimen de prueba a tensión se utiliza normalmente
como una indicativo de
Ductilidad. Muestra que la elongación permanente del acero en longitudes calibradas
de 2 plg. Varía de 12 a 27% y para una longitud calibrada de 8 plg. varía de 15 a 20%.

Facilidad para Soldarse

Los aceros fácilmente soldables son aquellos que pueden formar sin dificultad uniones
soldadas
libres de grietas e íntegras en condiciones de taller o campo. La facilidad para soldarse
de un acero depende en esencia de la composición química del mismo y varía con el
tipo de acero y el proceso de soldado usado.
Los procesos de soldado estructural comúnmente usados para unir perfiles laminados
en frío
son el SMAW (soldadura de arco con electrodos recubiertos), el SAW (soldadura de
arco con
Electrodos sumergidos), el GMAW (soldadura de arco de gas metálico) y el FCAW
(soldadura de arco con flujo recubierto). Las especificaciones de los procesos de
soldadura antes mencionados se incluyen el AWS (Sociedad Americana de Soldadura).
Las especificaciones para el diseño de conexiones soldadas para perfiles laminados en
frío están incluidas en la Sección E2

Resistencia a la Fatiga y Tenacidad
La resistencia a la fatiga se define como la capacidad de un material para soportar una
gran
cantidad de ciclos de carga antes de fallar. Cargas cíclicas pueden ser inducidas por
vibraciones de maquinaria, cargas repetitivas producidas por tráfico vehicular, etc. La
resistencia a la fatiga puede medirse en curvas S-N (donde S es el valor del esfuerzo y
N el número de ciclos de carga) obtenidas a partir de pruebas. En general, la relación
de resistencia a la fatiga con respecto a la resistencia a la tensión en aceros varía entre
0.35 a 0.60. Estos valores son aplicables a elementos simples individuales, ya que en
arreglos estructurales se ha observado que la resistencia a la fatiga de los elementos es
gobernada por los detalles o las conexiones.
La resistencia a la fatiga es una consideración de importancia en elementos laminados
en frío
Usados en carrocerías, fuselajes de aviones, etc., donde las solicitaciones dinámicas
pueden ser de naturaleza cíclica. Sin embargo, para usos típicos en edificaciones, las
solicitaciones dinámicas tales como sismos, vientos e impacto son de muy corta
duración, por lo que las consideraciones de fatiga en este tipo de estructuras no son de
importancia, salvo en casos excepcionales como puentes y bases para maquinaria. Por
esta razón, AISI 1996 no contempla especificaciones para el diseño por fatiga de
elementos.

La Facilidad de Formado y Durabilidad
La facilidad de formado de un material se refiere a su capacidad para moldearse en
una gran
Variedad de configuraciones geométricas sin sufrir desgarres o fallas. En el caso de los
perfiles
Laminados en frío el acero requiere de facilidad de formado, de lo contrario las hojas
de acero no podrían doblarse sin sufrir daños o desgarres. Como se verá en la
siguiente sección, los procesos de formado en frío alteran las propiedades mecánicas
del acero, pero no causan daños que comprometan la funcionalidad estructural de los
perfiles terminados.
La durabilidad del acero se refiere a su capacidad para resistir condiciones
ambientales
Adversas en períodos de tiempo considerables sin menos cabo de sus funciones
estructurales.
Quizás el efecto ambiental o químico que más frecuentemente puede afectar a la
funcionalidad del acero es la corrosión. Sin embargo, la aplicación de capas de
galvanizado o de pintura
Anticorrosiva ha reducido significativamente el problema y ha minimizado la necesidad
de procedimientos de mantenimiento.

LOS EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LAS PROPIEDADES
MECANICAS DEL ACERO
Las propiedades mecánicas del acero son establecidas normalmente a temperatura
ambiente. La Fig. 2.3 muestra la degradación de los valores de Fy, Fu y E al aumentar
la temperatura. Como se puede observar en la Fig. 2.3 la reducción de estos valores es
considerable hasta después de los 500 oF (260 oC), temperaturas que no se presentan
por efectos climáticos, pero que si pueden presentarse en algunos procesos de
manufactura o en incendios.

Por otro lado, a temperaturas bajo cero oF (temperaturas menores a –18 °C), los
valores de Fy,
Fu y E son mayores que a temperatura ambiente, pero el acero se vuelve frágil al
reducirse su
Ductilidad y tenacidad. Por consiguiente, se deben tomar precauciones especiales al
diseñar
Estructuras para ambientes de frío extremo, sobre todo cuando éstas estén sujetas a
efectos dinámicos de consideración.

LOS EFECTOS DEL LAMINADO EN FRIO EN LAS
PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO.
Las propiedades mecánicas de los perfiles laminados en frío son a menudo diferentes a
las de las láminas, cintas, placas o barras de aceros de las cuales fueron formados.
Esto se debe a que el proceso de laminado en frío incrementa los valores de Fy y Fu y
al mismo tiempo reduce la ductilidad. El incremento porcentual en el valor de Fu es
mucho menor que el incremento del valor de Fy, por lo que la relación Fu/Fy se
reduce. Además, debido a que las esquinas de los perfiles requieren un mayor trabajo
de laminado que las parte planas, las propiedades mecánicas son diferentes en varias
partes del perfil.

La Fig. 2.4 ilustra la variación de las propiedades mecánicas en puntos específicos de
un perfil canal y de la sección de la cuerda de un joist (viga tipo armadura con cuerdas
paralelas) con respecto a las propiedades del material virgen (material antes de ser
sujeto al proceso de laminado), de acuerdo a diversas pruebas realizadas.

Como se puede observar en la Fig. 2.4, los
valores máximos de Fy ocurren en las
esquinas y los valores mínimos en las partes
planas. Este hecho explica porque el pandeo
y/o la fluencia de los perfiles ocurren
primero en las partes planas y porque las
cargas adicionales posteriores al pandeo o
fluencia son transferidas a las esquinas. Es
pertinente enfatizar que la transferencia de
cargas a las esquinas que ocurre después del
pandeo genera la distribución no uniforme
de esfuerzos a compresión que obliga a
considerar a los elementos correspondientes
como parcialmente efectivos sujetos a
esfuerzos uniformes para efectos de
simplificar su diseño. Esta condición es la

razón por la cual se desarrolló el concepto de ancho efectivo.

PROPIEDADES QUIMICAS DEL ACERO
APLICADAS A LA CONTRUCION:

La palabra "acero" no hace referencia a un único compuesto. Existen miles de aceros
diferentes y sus propiedades químicas pueden variar significativamente de unos a otros.

Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que

estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos,
químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de
características adecuadas para infinidad de aplicaciones,

Se pueden citar algunas propiedades genéricas:
• Su densidad media es de 7850 kg/m³.
• En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.
• El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de
elementos maleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor
de 1.510 °C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta
frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1.375 °C, y en general
la temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se aumenta el
porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleaciones eutécticas
que funden de golpe). Por otra parte el acero rápido funde a 1.650 °C.15
• Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 °C.16
• Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas
para fabricar herramientas.
• Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.
• Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La
hojalata es una lámina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta,
generalmente de forma electrolítica, por estaño.
• Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un
tratamiento térmico.
• Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se
deforman al sobrepasar su límite elástico.
• La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr
mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los
cuales quizá el más conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con
alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un
núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles. Aceros típicos con un alto
grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de
mecanizado, denominados aceros rápidos que contienen cantidades
significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos
tecnológicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros.
• Se puede soldar con facilidad.

• La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con
suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales
que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por
completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante
tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la
corrosión mejorada como los aceros de construcción «corten» aptos para intemperie
(en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables.
• Posee una alta conductividad eléctrica. Aunque depende de su composición es
aproximadamente de17 3 · 106 S/m. En las líneas aéreas de alta tensión se utilizan con
frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando éste último la
resistencia mecánica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimizar

• Se utiliza para la fabricación de imanes permanentes artificiales, ya que una pieza de
acero imantada no pierde su imantación si no se la calienta hasta cierta temperatura.
La magnetización artificial se hace por contacto, inducción o mediante procedimientos
eléctricos. En lo que respecta al acero inoxidable, al acero inoxidable ferrítico sí se le
pega el imán, pero al acero inoxidable austenítico no se le pega el imán ya que la fase
del hierro conocida como austenita no es atraída por los imanes. Los aceros
inoxidables contienen principalmente níquel y cromo en porcentajes del orden del 10%
además de algunos aleantes en menor proporción.

• Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la
longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresión: δL
= α δ t° L, siendo a el coeficiente de dilatación, que para el acero vale
aproximadamente 1,2 · 10−5 (es decir α = 0,000012). Si existe libertad de dilatación no
se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatación está impedida en
mayor o menor grado por el resto de los componentes de la estructura, aparecen
esfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta. El acero se dilata y se contrae
según un coeficiente de dilatación similar al coeficiente de dilatación del hormigón, por
lo que resulta muy útil su uso simultáneo en la construcción, formando un material
compuesto que se denomina hormigón armado.18 El acero da una falsa sensación de
seguridad al ser incombustible, pero sus propiedades mecánicas fundamentales se ven
gravemente afectadas por las altas temperaturas que pueden alcanzar los perfiles en el
COMPOSICION QUIMICA DEL
transcurso de un incendio.

MATERIAL :

Acero inoxidable
En metalurgia, el acero inoxidable se define como una aleación de acero con un
mínimo de 10% de cromo contenido en masa.1

El acero inoxidable es un acero de elevada pureza y resistente a la corrosión, dado que
el cromo, u otros metales que contiene, posee gran afinidad por el oxígeno y reacciona
con él formando una capa pasivadora, evitando así la corrosión del hierro (los metales
puramente inoxidables, que no reaccionan con oxígeno son oro y platino, y de menor
pureza se llaman resistentes a la corrosión, como los que contienen fósforo). Sin
embargo, esta capa puede ser afectada por algunos ácidos, dando lugar a que el hierro
sea atacado y oxidado por mecanismos intergranulares o picaduras generalizadas.
Algunos tipos de acero inoxidable contienen además otros elementos aleantes; los
principales son el níquel y el molibdeno.

Clasificación de Acero por su composición
química:
Acero al carbono Se trata del tipo básico de acero que contiene menos del 3% de
elementos que no son hierro ni carbono.

Acero de alto carbono El Acero al carbono que contiene mas de 0.5% de carbono.

Acero de bajo carbono Acero al carbono que contiene menos de 0.3% de carbono.

Acero de mediano carbono Acero al carbono que contiene entre 0.3 y 0.5% de carbono.

Acero de aleación Acero que contiene otro metal que fue añadido intencionalmente con
el fin de mejorar ciertas propiedades del metal.

Acero inoxidable Tipo de acero que contiene mas del 15% de cromo y demuestra
excelente resistencia a la corrosión.

Clasificación del acero por su contenido de Carbono:
- Aceros Extra suaves: el contenido de carbono varia entre el 0.1 y el 0.2 %
- Aceros suaves: El contenido de carbono esta entre el 0.2 y 0.3 %
- Aceros seisaves: El contenido de carbono oscila entre 0.3 y el 0.4 %
- Aceros semiduros: El carbono esta presente entre 0.4 y 0.5 %
- Aceros duros: la presencia de carbono varia entre 0.5 y 0.6 %
- Aceros extramuros: El contenido de carbono que presentan esta entre el 0.6 y el 07 %

-Clasificación del Acero por sus propiedades
Aceros especiales
Aceros inoxidables.
Aceros inoxidables ferríticos.
Aceros Inoxidables austeníticos.
Aceros inoxidables martensíticos
Aceros de Baja Aleación Ultrarresistentes.
Acero Galvanizado (Laminas de acero revestidas con Zinc)

Clasificación del Acero en función de su uso:
Acero para herramientas: acero diseñado para alta resistencia al desgaste, tenacidad y
fuerza, en general el contenido de carbono debe ser superior a 0.30%, pero en
ocasiones también se usan para la fabricación de ciertas herramientas, aceros con un
contenido de carbono más bajo (0.1 a 0.30%); como ejemplo para fabricar una buena
herramienta de talla el contenido de carbono en el acero debe ser de 0.75%, y la
composición del acero en general para este tipo de herramientas debe ser: carbono
0.75 %, silicio 0.25 %, manganeso 0.42 %, potasio 0.025 %, sulfuro 0.011 %, cromo
0.03 %, níquel 2.60 %
Acero para la construcción el acero que se emplea en la industria de la construcción,
bien puede ser el acero de refuerzo en las armaduras para estructuras de hormigón, el
acero estructural para estructuras metálicas, pero también se usa en cerramientos de
chapa de acero o elementos de carpintería de acero.
Acero Estructural o de refuerzo ver mas sobre acero estructural Clasificación del
Acero para construcción acero estructural y acero de refuerzo: De acuerdo a las
normas técnicas de cada país o región tendrá su propia denominación y nomenclatura,
pero a nivel general se clasifican en:
- Barras de acero para refuerzo del hormigón: Se utilizan principalmente como barras
de acero de refuerzo en estructuras de hormigón armado. A su vez poseen su propia
clasificación generalmente dada por su diámetro, por su forma, por su uso:
- Barra de acero liso
- Barra de acero corrugado.
- Barra de acero helicoidal se utiliza para la fortificación y el reforzar rocas, taludes y
suelos a manera de perno de fijación.
- Malla de acero electro soldada o malazo
- Perfiles de Acero estructural laminado en caliente
- Ángulos de acero estructural en L
- Perfiles de acero estructural tubular: a su vez pueden ser en forma rectangular,
cuadrada y redonda.
- Perfiles de acero Liviano Galvanizado: Estos a su vez se clasifican según su uso, para
techos, para tabiques, etc.

Composición química del Acero Galvanizado: 0.15% Carbono, 0.60% Manganeso,

0.03% Potasio, 0.035% Azufre.
Composición del Acero Inoxidable: es un acero aleado que debe contener al menos un
12% de Cromo y dependiendo de los agentes exteriores corrosivos a los que va ha estar
expuesto debe contener otros elementos como el nique

ACEROS AL CARBONO:

Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen
diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y
el 0,60% de cobre. Aplicaciones: máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte
de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.

ACEROS ALEADOS:

Contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos,
además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono
normales. Se pueden su clasificar en:

Estructurales:

Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales como
engranajes, ejes y palancas. Además se utilizan en las estructuras de edificios,
construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la
aleación varía desde 0,25% a un 6%.
Para Herramientas Aceros de alta calidad:

se emplean para cortar y modelar metales y no-metales. Empleados para cortar y
construir herramientas como taladros, fresas y machos de roscar.
Especiales:

Son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente
superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas
y a la corrosión.

Aplicación: en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos.

ACEROS DE BAJA ALEACION ULTRARRESISTENTES:

Esta familia es la más reciente de las cuatro grandes clases de acero. Los aceros de
baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen
cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Reciben un tratamiento
especial que les da una resistencia mayor que la del acero al carbono. En la actualidad
se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas
pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio
interior en los edificios.

ACEROS INOXIDABLES:

Contienen cromo, níquel, y otros elementos de aleación que los mantiene brillantes y
resistentes a la oxidación. Algunos aceros inoxidables son muy duros y otros muy

resistentes, manteniendo esa resistencia durante mucho tiempo a temperaturas
extremas.

Aplicaciones: Debido a su brillo, los arquitectos lo emplean mucho con fines
decorativos. También se emplean mucho para tuberías, depósitos de petróleo y
productos químicos por su resistencia a la oxidación y para la fabricación de
instrumentos quirúrgicos o sustitución de huesos porque resiste a la acción de los
fluidos corporales. Se usa para la fabricación de útiles de cocina, como pucheros,
gracias a que no oscurece alimentos y es fácil de limpiar.

Otras normas y clasificaciones
Según el CENIM
Existen otros muchos criterios para clasificar los aceros. A continuación se va a
detallar el que establece el CENIM, Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas,
que clasifica los productos metalúrgicos en:

• Clases;

• Series;

• Grupos;

• Individuos;

La clase es designada por una letra según se indica a continuación:

- F: Aleaciones férreas;

- L: Aleaciones ligeras;

- C: Aleaciones de cobre;

- V: Aleaciones varias;

Por otro lado, las series, grupos e individuos serán indicados por cifras. A
continuación se enumeran las series en las que se clasifican los aceros según esta
norma, que a su vez está subdividida en los grupos siguientes:

Serie 1:
F-100: Aceros finos de construcción general

La serie 1 se compone de los siguientes grupos:

- Grupo F-110: Aceros al carbono

- Grupo F-120: Aceros aleados de gran resistencia

- Grupo F-130: Aceros aleados de gran resistencia

- Grupo F-140: Aceros aleados de gran elasticidad

- Grupo F-150: Aceros para cementar


- Grupo F-170: Aceros para nitrurar

Serie 2:
F-200: Aceros para usos especiales


- Grupo F-210: Aceros de fácil mecanizado

- Grupo F-220: Aceros de fácil soldadura

- Grupo F-230: Aceros con propiedades magnéticas

- Grupo F-240: Aceros de alta y baja dilatación

- Grupo F-250: Aceros de resistencia a la fluencia

Serie 3:
F-300: Aceros resistentes a la corrosión y oxidación


- Grupo F-310: Aceros inoxidables

- Grupo F-320/330: Aceros resistentes al calor

Serie 4:
F-400: Aceros para emergencia


- Grupo F-410: Aceros de alta resistencia

- Grupo F-420: Aceros de alta resistencia


Por otro lado, si se atiende al contenido en carbono, los aceros se pueden clasificar
según la siguiente tabla:

ESTRUCTURA DE MATERIAL SEGÚN
SU TIPO:

MICROESTRUCTURA DEL ACERO INOXIDABLE:
Los aceros inoxidables dúplex tienen una microestructura de fase ferrita y fase
austenita lo que les da ventajas sobre otros tipos de aceros inoxidables [1] como son
excelente resistencia a la corrosión, alta tenacidad, buena soldabilidad y gran
resistencia a la tensión [2]. Sin embargo, la resistencia a la corrosión y las
propiedades mecánicas de los aceros inoxidables dúplex son sensiblemente afectadas
cuando estas aleaciones son soldadas, debido a los ciclos térmicos de calentamiento y
enfriamiento a que el acero es sometido [3]. Un ciclo térmico de soldadura, puede
propiciar la formación de fases intermetálicas, especialmente en la zona afectada
térmicamente (ZAT). La microestructura de la ZAT es determinada por los ciclos
térmicos impuestos por el proceso de soldadura, los cuales dependen de las variables
de soldadura [4].

Una de las fases intermetálicas que se puede formar por la aplicación de un ciclo
térmico es la fase sigma, la cual perjudica notablemente la resistencia a la corrosión de
los aceros inoxidables superdúplex [1, 5] ya que remueve el cromo que se encuentra en
solución sólida en la aleación, disminuyendo la formación de la capa protectora de
oxido de cromo [6].

La fase sigma nuclea en la interface ferrita-austenita en los periodos iníciales del
envejecimiento y crece preferencialmente consumiendo la fase ferrita [7]. También
puede formarse en la austenita a lo largo de la austenita secundaria [8] y en ocasiones
es asociada con precipitados Cr2N. La fase sigma tiene estructura tetragonal con un

radio de c/a de 0.52. La composición estequiométrica cumple la relación AB7 a A7B,
donde A son los elementos de transición del grupo IIIA al VIA y B son los elementos del
grupo VIIA ó VIIIA [2].

Se han realizado diferentes estudios sobre los efectos de los ciclos térmicos en la
microestructura y formación de la fase sigma, algunos de ellos empleando técnicas in-
situ como el synchrotron para monitorear el comportamiento de un acero inoxidable
dúplex SAF 2205 [9,10]. También se ha investigado el efecto de los elementos de
aleación para evitar o retardar la formación de la fase sigma [2].

Procedimiento Experimental
La aleación de estudio corresponde a un acero inoxidable superdúplex (AISD) SAF
2507 y su composición química se muestra en la Tabla 1, la cual se obtuvo mediante la
técnica de espectrometría de emisión óptica (OES). Para determinar el porcentaje de
Nitrógeno, se utilizó la técnica de análisis de gas.

La Figura 1 representa la microestructura del acero inoxidable superdúplex SAF 2507,
en la cual es posible distinguir la matriz ferrita y las islas de austenita las cuales se
encuentran en una relación aproximada de 1:1, resultado de su composición química,
la cual propicia la formación de fase austenita con elementos como el nitrógeno y
níquel.

Para simular la ZAT es necesario conocer la relación temperatura/distancia, para lo
cual fue necesario realizar la soldadura experimental para posteriormente aplicar las
ecuaciones de distribución de calor. El método experimental, consistió en medir las
temperaturas reales en la ZAT impuestas del proceso GTAW, con los parámetros
operativos citados en la Tabla 2, y estableciendo el arco de soldadura por un tiempo de
20 segundos, el cual fue el tiempo necesario para fundir la aleación (formación de la
gota de soldadura) en una placa de 100x100x6mm del AISD SAF 2507, a la cual se le
colocaron termopares tipo K a distancias específicas para medir la temperatura,
tomando como origen el punto de aplicación de la fuente de calor. Se consideró una
velocidad igual a cero y sin empleo de material de aporte, con el objetivo de observar
el comportamiento de la aleación

El método analítico de la distribución de calor, consistió en la aplicación de un modelo
para una fuente de calor estática, considerando las mismas variables de la Tabla 2, y
con el cual se complementó la información obtenida experimentalmente y dio la base
para la simulación de la ZAT, la cual se llevó a cabo mediante la aplicación de ciclos
térmicos, realizados en un horno eléctrico convencional, empleándose probetas de
10x10x6 mm. Los ciclos consistieron de un calentamiento continuo a una velocidad de
70ºC/min hasta alcanzar la temperatura pico (1100ºC a 475ºC) seguido por un tiempo
de permanencia de 20 segundos y finalizando con temple en agua.

Las probetas fueron preparadas hasta pulido fino con alúmina de 0.5 micras y
posteriormente se les aplicó un ataque electroquímico en una solución de NaOH. La
caracterización micro estructural por microscopia óptica fue realizada en el material
base y en las probetas tratadas térmicamente para observar los cambios de fases en la
aleación. El porcentaje de cada fase observada se obtuvo con la ayuda de un software
comercial SigmaScan ®, utilizando cinco mediciones en diferentes zonas de las
probetas de las cuales se obtiene el porcentaje promedio de fases en la probeta, el error
calculado de las mediciones son adquiridos del programa. El microanálisis fue
realizado por microscopia electrónica de barrido con la técnica de EDS, para obtener
la composición química de las fases y un mapeo de elementos.

Resultados y Discusión
El perfil de temperaturas de la zona afectada térmicamente del proceso de soldadura
GTAW es mostrado en la Figura 2. En la cual se muestra la relación

distancia/temperatura, donde se observan las temperaturas a las cuales es sometido el
AISD SAF 2507 en la ZAT. Sin embargo solamente se presenta la información para las
distancias establecidas. Aquí es donde se ve la necesidad de aplicar un modelo de
distribución de calor que represente las condiciones experimentales para obtener
información complementaria, tal como se muestran a continuación.

l modelo aplicado para analizar la distribución de temperaturas, corresponde al de
Spot Welding desarrollado por O. Grong [11], considerando una fuente de calor fija y
tiempo de permanencia, similar al diseño experimental aplicado y del cual se obtiene la

ecuación de distribución de calor citada en la Ecuación 1.

Donde: T: Temperatura pico (ºC)

To: Temperatura ambiente (ºC)

Q: Calor aportado neto (J)

d: Espesor de la placa (mm)

c: Capacidad térmica volumétrica (J mm-3 ºC-1)

a: Difusividad térmica (mm2 s-1)

t: Tiempo (s)

r: Vector de radio en 2 dimensiones (mm)

Posterior a la aplicación de los ciclos térmicos, se observan los efectos de la
temperatura sobre los cambios micro estructural representado en los porcentajes de
fases, morfología de las fases presentes y formación de nuevas fases. En la Tabla 3 se
resumen los cambios de los porcentajes de fases en función de la temperatura del ciclo
térmico aplicado.

En la Tabla 3, es posible observar la temperatura de inicio de la formación de fase
sigma a una temperatura aproximada a 800ºC y una disolución a temperaturas
superiores a 1000ºC, las cuales coinciden con las temperaturas reportadas por T.A
Elmer et Al para la formación de fase sigma en un acero inoxidable dúplex SAF 2205
durante la aplicación de un ciclo térmico con una técnica in-situ [10].

Durante la formación de la fase sigma se observa el cambio en el porcentaje de fase
ferrita, la cual alcanza su mínimo porcentaje a 850ºC, temperatura a la cual es donde
se encuentra el mayor porcentaje de fase sigma [6][10]. Los cambios micro
estructurales previos a la formación de la fase sigma, muestran el cambio .

Conclusiones:
La aplicación de ciclos térmicos pueden ayudar a reproducir ciertas condiciones de la
zona afectada térmicamente, pero se debe considerar que solo bajo ciertas
circunstancias específicas, las cuales son raramente utilizadas en aplicaciones
industriales. Una vez teniendo en cuenta estos puntos se puede llegar a las siguientes
conclusiones:

1. El rango de formación de la fase sigma en el acero inoxidable superdúplex SAF 2507
es de 700ºC a 1000C, teniendo su valor pico a la temperatura de 850ºC. Se puede
considerar que la temperatura de dilución de la fase sigma es de 1100ºC.

2. Las variaciones en las cantidades de austenita y ferrita se deben a la difusión a alta
temperatura de los elementos que las conforman, lo que aumenta o disminuye el
porcentaje de cada fase.

3. En la Figura 4B se observa que un porcentaje significativo de fase ferrita ha
transformado a austenita y fase sigma, pero debido al corto tiempo de permanencia
(20s), la fase ferrita no llega a desaparecer totalmente, tal como ha sido reportado por
otros investigadores.

4. La fase sigma crece desde los bordes de la austenita secundaria, consumiéndola en
función de la temperatura y el tiempo.

5. Por medio de EDS y el mapeo de elementos, se muestra que el molibdeno es el
principal formador de la fase sigma encontrada, característica que la distingue.

RELACIÓN TETRAÉDRICA DE LA
CIENCIA ENTRE LA INGENIERIA DE
LOS MATERIALES

DESEMPEÑO Y COSTO DEL MATERIAL:

DESEMPEÑO DEL ACERO EN LA CONTRUCCION NAVAL
:

Las partes principales de la estructura del casco de un buque y sus funciones son las
siguientes:

1. Entramado de refuerzo estructural, del que se distinguen dos sistemas típicos:
estructura transversal y estructura longitudinal, construyéndose con frecuencia
estructuras mixtas. El primero, típico de los buques con dos o más cubiertas que
le confieren resistencia longitudinal, sigue el sistema tradicional de
construcción. Desde la "quilla", viga metálica continua situada en el eje
longitudinal del fondo del buque que va desde el codaste a la roda, parten hacia
ambos costados vigas transversales horizontales llamadas "varengas continuas"
que llegan hasta los "pantoques", donde se unen a las "cuadernas" o costillares
verticales de los costados por medio de "consolas de pantoque" o "pies de
cuaderna". Las varengas continuas van unidas entre sí por "vagras
intercostales" paralelas a la quilla. En el sistema longitudinal, propio de
petroleros y, en general, de buques con una sola cubierta, las "vagras
continuas" longitudinales y paralelas a la quilla se enlazan a ésta y entre sí por
medio de "varengas discontinuas". Sobre las varengas extremas o de pantoque
se apoyan las "bulárcamas" o costillares verticales de los costados, unidos entre
sí longitudinalmente por medio de "palmejares".

2. Planchas del casco y chapas del forro, que no sólo aíslan el barco del agua,
sino que contribuyen a la resistencia del casco, igual que los forros o pisos de
cubierta. Las chapas del casco se disponen longitudinalmente de proa a popa,
formando "tracas" o hiladas. Las chapas inmediatamente adyacentes a la quilla
en ambos lados se llaman "tracas de aparadura", las que forman la curva que
enlaza el fondo con los costados verticales se llaman "tracas de pantoque" y las
que quedan a la altura de las cubiertas sirviendo de apoyo a los trancaniles de
éstas se llaman "tracas de cinta".
3. Cubiertas o puentes, formados por chapas dispuestas de proa a popa en planos
horizontales. La "cubierta superior" cierra la parte superior del casco y las
demás dividen el interior en espacios denominados "entrepuentes". Las chapas
extremas de cada banda se llaman "trancaniles". Las cubiertas están reforzadas
por los "baos", vigas que van de babor a estribor apoyándose en las cuadernas
por medio de "consolas de baos". Las cubiertas suelen estar "arrufadas", es
decir, curvadas en forma que presenten mayor altura por la proa y por la popa
que por el centro. También presentan curvatura en sentido transversal, siendo
más bajas a babor y a estribor que en el centro. Esta curvatura llamada "brusca
de los baos" facilita la evacuación del agua que caiga sobre cubierta.
4. Mamparos, o tabiques de chapas verticales y planas que subdividen longitudinal
y transversalmente el espacio interno del buque, contribuyen a la resistencia
estructural y, si son estancos, limitan las inundaciones en caso de colisión.
5. Doble fondo, o piso inferior del buque, formado por hiladas de chapas sobre las
varengas y las vagras, sobre el cual se sitúa la maquinaria propulsora, ofrece
protección al buque en caso de varada y debajo del cual se sitúan las sentinas y
los tanques de lastre y de almacenamiento.
6. Codaste y roda. El primero, unido al extremo de popa de la quilla, está
construido en acero moldeado, por lo general en una sola pieza, aunque en los
grandes buques puede estar dividido en dos o tres trozos, y soporta el extremo
del árbol de la hélice, la charnela del timón y la estructura de popa. La roda es
un perfil de acero laminado al cual confluyen las chapas del casco formando el
7.

8. SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS INOXIDABLES
DÚPLEX

La capacidad de un material para ser soldador y responder satisfactoriamente
en las condiciones deservicio a que se destina depende fundamentalmente de sus
propiedades físicas y características metalúrgicas, esto es, de las
transformaciones metalúrgicas que pueda experimentar durante el ciclo térmico
al que se le somete en la operación de soldeo y de su influencia sobre su
comportamiento posterior. En este último sentido, cabe diferenciar dos partes,
por un lado el material que mantiene al final del proceso una estructura bruta
de solidificación, cuya microestructura final depende de las condiciones
impuestas durante la etapa de solidificación y posterior enfriamiento hasta la
temperatura ambiente; y por otro, el material que sin llegar a fundir es
sometido a temperatura y tiempo suficientes como para experimentar alguna
transformación, son éstas las zonas afectadas por el calor en el material base y
en depósitos multipasada.

En la tabla II se recogen comparativamente las propiedades tísicas típicas de un acero
inoxidable dúplex, trabajado en caliente y en estado de hipertemple, con las de un
inoxidable austenítico en el mismo estado de
Tratamiento y un acero al carbono. Su coeficiente de dilatación térmica, próximo al del
acero al carbono, así como
Su resistividad, conductividad térmica e intervalo de fusión, hacen que sus condiciones
de soldeo sean

Intermedias entre los aceros austeníticos y al carbono, no siendo tan sensibles a las
distorsiones y a la
implantación de tensiones residuales como los son los primeros.

MICROESTRUCTURA DEL ACERO EN LA
CONTRUCCION NAVAL:

Los aceros de medio aleación en su mayoría son aceros que para su empleo es
necesario un proceso de tratamiento térmico para mejorar sus propiedades mecánicas,
en la práctica este proceso se realiza mediante un temple seguido de un revenido.

Según la literatura actualizada, se recomienda un temple seguido de un revenido alto a
una temperatura de 520 0C, sin embargo a esta temperatura la dureza disminuye como
la resistencia mecánica, mientras que la tenacidad aumenta.

También con el revenido alto para este tipo de acero se modifica la microestructura,
influyendo la misma con las propiedades mecánicas.

En ciertos aceros en los que después del temple queda austenita residual, se presenta
un aumento de dureza, cuando el revenido se hace entre 350ºC y 550ºC,
transformándose la austenita en otros constituyentes. Los aceros después del revenido,
por lo general se contraen estas variaciones de propiedades que suceden en el
revenido, se deben a los cambios micro estructurales, que consisten en la
descomposición de la martensita que se había obtenido en el temple y que se
transforma en otros constituyentes más estables. La estructura obtenida en un revenido
a 200-250ºC es de martensita de red cúbica, a 400ºC se observa un oscurecimiento
fuerte, al aumentar a 600-650º [1]se desarrolla la coalescencia de la cementita. Con
ayuda del telescopio electrónico se ha podido llegar a la conclusión que el revenido se
hace en tres etapas:

Análisis de dureza
Para la medición de dureza se empleó un micro durómetro Vickers de la marca
Shimadzu con carga de 1 Kg/f, aplicada durante 10 s, según la norma ASTM (4(.

En la tabla.1 se muestran los resultados generales que indican el efecto de la
temperatura de revenido sobre el comportamiento mecánico del acero 30X?C, tanto del
punto de vista de la resistencia mecánica tanto de la plasticidad como la tenacidad. Los
resultados del comportamiento mecánico con respecto a la temperatura de revenido
resultan ser una expresión de los cambios microestructurales que ocurren en el acero
durante el revenido.

Tabla 1 Resultado de los ensayos de microdureza.

Los valores de dureza obtenidos para las diferentes temperaturas de revenido se
muestran en la figura 7, donde se aprecia una caída paulatina de la dureza en la
medida que aumenta la temperatura de revenido.

COMPOSICION

Los aceros son aleaciones de hierro-carbono, aptas para ser deformadas en frío y en
caliente. Generalmente, el porcentaje de carbono no excede del 1,76%.

Estructura del acero
Las propiedades físicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas
dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribución en el hierro. Antes
del tratamiento térmico, la mayor parte de los aceros son una mezcla de tres
sustancias: ferrita, perlita y cementita. La ferrita, blanda y dúctil, es hierro con

pequeñas cantidades de carbono y otros elementos en disolución. La cementita, un
compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy
quebradiza. La perlita es una profunda mezcla de ferrita y cementita, con una
composición específica y una estructura característica, y sus propiedades físicas son
intermedias entre las de sus dos componentes.

La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente depende de
las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en carbono
de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero
tiene un 0,8% de carbono, está por completo compuesto de perlita. El acero con
cantidades de carbono aún mayores es una mezcla de perlita y cementita.

Al elevarse la temperatura del acero, la ferrita y la perlita se transforman en una forma
alotrópica de aleación de hierro y carbono conocida como austenita, que tiene la
propiedad de disolver todo el carbono libre presente en el metal. Si el acero se enfría
despacio, la austenita vuelve a convertirse en ferrita y perlita, pero si el enfriamiento es
repentino la austenita se convierte en martensita, una modificación alotrópica de gran
dureza similar a la ferrita pero con carbono en solución sólida.

Tratamiento térmico del acero
El proceso básico para endurecer el acero mediante tratamiento térmico consiste en
calentar el metal hasta una temperatura a la que se forma austenita, generalmente
entre los 750 y 850 ºC, y después enfriarlo con rapidez sumergiéndolo en agua o aceite.
Estos tratamientos de endurecimiento, que forman martensita, crean grandes tensiones
internas en el metal, que se eliminan mediante el temple o el recocido, que consiste en
volver a calentar el acero hasta una temperatura menor. El temple reduce la dureza y
resistencia y aumenta la ductilidad y la tenacidad.

El objetivo fundamental del proceso de tratamiento térmico es controlar la cantidad,
tamaño, forma y distribución de las partículas de cementita contenidas en la ferrita,
que a su vez determinan las propiedades físicas del acero.

Hay muchas variaciones del proceso básico. Los ingenieros metalúrgicos han
descubierto que el cambio de austenita a martensita se produce en la última fase del
enfriamiento, y que la transformación se ve acompañada de un cambio de volumen que
puede agrietar el metal si el enfriamiento es demasiado rápido.

Se han desarrollado tres procesos relativamente nuevos para evitar el agrietamiento.
En el templado prolongado, el acero se retira del baño de enfriamiento cuando ha
alcanzado la temperatura en la que empieza a formarse la martensita, y a continuación
se enfría despacio en el aire. En el martemplado, el acero se retira del baño en el
mismo momento que el templado prolongado y se coloca en un baño de temperatura
constante hasta que alcanza una temperatura uniforme en toda su sección transversal.
Después se deja enfriar el acero en aire a lo largo del rango de temperaturas de
formación de la martensita, que en la mayoría de los aceros va desde unos 300 ºC hasta
la temperatura ambiente. En el austemplado, el acero se enfría en un baño de metal o
sal mantenido de forma constante a la temperatura en que se produce el cambio
estructural deseado, y se conserva en ese baño hasta que el cambio es completo, antes
de pasar al enfriado final.

Hay también otros métodos de tratamiento térmico para endurecer el acero. En la
cementación, las superficies de las piezas de acero terminadas se endurecen al
calentarlas con compuestos de carbono o nitrógeno. Estos compuestos reaccionan con
el acero y aumentan su contenido de carbono o forman nitruros en su capa superficial.

En la carburización la pieza se calienta cuando se mantiene rodeada de carbón vegetal,
coque o de gases de carbono como metano o monóxido de carbono. La cianurización
consiste en endurecer el metal en un baño de sales de cianuro fundidas para formar
carburos y nitruros. La nitrurización se emplea para endurecer aceros de composición
especial mediante su calentamiento en amoníaco gaseoso para formar nitruros de
aleación.

Ventajas y desventajas del acero como material de
construcción:
Ventajas del acero como material estructural:
• Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que
será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en puentes de
grandes claros.

• Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el
tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado.

• Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado
duraran indefinidamente.

• Ductilidad.- La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar
grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza
dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando
así fallas prematuras.

• Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y
ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en grandes
cantidades se denomina tenacidad.

• Otras ventajas importantes del acero estructural son:

A) Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores
como son la soldadura, los tornillos y los remaches.

B) Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura.

C) Rapidez de montaje.

D) Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaños y formas.

E) Resistencia a la fatiga.

F) Posible rehusó después de desmontar una estructura.

Desventajas del acero como material estructural:
• Costo de mantenimiento.- La mayor parte de los aceros son susceptibles a la
corrosión al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben
pintarse periódicamente.

• Costo de la protección contra el fuego.- Aunque algunos miembros estructurales
son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los
incendios.

• Susceptibilidad al pandeo.- Entre más largos y esbeltos sean los miembros a
compresión, mayor es el peligro de pandeo. Como se indico previamente, el
acero tiene una alta resistencia por unidad de peso, pero al utilizarse como
columnas no resulta muy económico ya que debe usarse bastante material, solo
para hacer más rígidas las columnas contra el posible pandeo.

NOTA: El acero estructural puede laminarse en forma económica en una gran
variedad de formas y tamaños sin cambios apreciables en sus propiedades físicas.
Generalmente los miembros estructurales más convenientes son aquellos con grandes
momentos de inercia en relación con sus áreas. Los perfiles I, T y L tienen esta
propiedad.

Características de los aceros:
En este proyecto se van a emplear una serie de materiales dependiendo de la
temperatura a la que trabaja el aparato al que va destinado ese material. Tenemos tres
aceros a elegir; el acero al carbono que se empleará cuando trabajemos a
temperaturas superiores de -28ºC, el acero inoxidable cuando trabajemos a
temperaturas entre -28ºC y -45ºC y, por último, el acero con una aleación de 3,5% de
níquel que se empleará a temperaturas inferiores a -45ºC.

A continuación se expondrán las características de cada uno de estos aceros.

Aceros al carbono:
Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Están formados
principalmente por hierro y carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de
carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre.
Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de
automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de
buques, somieres y horquillas.

Aceros inoxidables:
Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los
mantienen brillantes y resistentes a al herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la
humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros;

otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a
temperaturas extremas. Se emplea para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo
o plantas químicas, para los fuselajes de aviones o para cápsulas espaciales.

En la industria química y petroquímica, los aceros inoxidables ofrecen elevada
resistencia a la corrosión y excelentes propiedades mecánicas así como un bajo costo
de mantenimiento.

Los aceros inoxidables son más resistentes a la corrosión y a las manchas de los que
son los aceros al carbono y de baja aleación. Este tipo de resistencia superior a la
corrosión se produce por el agregado del elemento cromo a las aleaciones de hierro y
carbono.

La mínima cantidad de cromo necesaria para conferir esta resistencia superior a la
corrosión depende de los agentes de corrosión.

Las principales ventajas del acero inoxidable son:

• Alta resistencia a la corrosión.

• Alta resistencia mecánica.

• Apariencia y propiedades higiénicas.

• Resistencia a altas y bajas temperaturas.

• Buenas propiedades de soldabilidad, mecanizado, corte, doblado y plegado.

• Bajo costo de mantenimiento.

• Reciclable.

• Como consecuencia de diferentes elementos agregados como níquel, cromo,
molibdeno, titanio, niobio y otros, producen distintos tipos de acero inoxidable,
cada uno con diferentes propiedades.

PROCESAMIENTO DEL MATERIAL :

A la hora de hacer refacciones en nuestra casa siempre tratamos de elegir el material
más confiable, el que más dure y el que sea capaz de resistir a casi todas la
condiciones adversas que se le puedan presentar. Cuando pensamos en la cantidad de
materiales que puedan cumplir con estos requisitos, sólo se nos viene uno a la cabeza,

el acero inoxidable. Muchos lo consideran el nuevo rey del hogar.
Ya no vivimos más en aquellas épocas en donde los utensillos que usábamos en la vida
cotidiana se fabricaban con piedra, hoy en día la tecnología nos ha sido de gran ayuda
para contar con materiales no sólo más modernos, sino también más duraderos. La
innovación en este campo nos da la posibilidad de contar con una alta gama de
productos que podemos utilizar en nuestra casa; pero sin duda la gran nota del siglo
XIX fue la invención del acero inoxidable.

SIDERURGIA
La siderurgia es la tecnología relacionada con la
producción del hierro y sus aleaciones, en especial las
que contiene un pequeño porcentaje de carbono, que
constituyen los aceros. En general, el acero es una
aleación de hierro y carbono a la que suelen añadirse
otros elementos. Algunas aleaciones denominadas
hierros contienen más carbono que algunos aceros
comerciales. Los distintos tipos de aceros contienen
entre el 0,04 y el 2.25% de carbono. El hierro colado,
el hierro colado maleable y el arrabio contienen entre
un 2 y un 4% de carbono. Para fabricar aleaciones de
hierro y acero se emplea un tipo especial de aleaciones
de hierro denominadas ferroaleaciones, que contienen
entre un 20 y un 80% del elemento de aleación, que
pueden ser manganeso, silicio o cromo.

PROCESOS DE ACABADO
Existen distintos tipos de acabados para el acero, por lo tanto tiene una salida al
mercado de gran variedad de formas y de tamaños, como varillas, tubos, raíles de
ferrocarril o perfiles en H o en T. Estas formas se obtienen en las instalaciones
siderúrgicas laminado los lingotes calientes o modelándolos de algún otro modo. El
acabado del acero mejora también su calidad al refinar su estructura cristalina y
aumentar su resistencia.

El método

principal de trabajar el acero se conoce como laminado en caliente. En este proceso, el
lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termodifusión y
a continuación se hace pasar entre una serie de rodillos metálicos colocados en pares
que lo aplastan hasta darle la forma y tamaño deseados. La distancia entre los rodillos
va disminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero.

El primer par de rodillos por el que pasa el lingote se conoce como tren de desbaste o
de eliminación de asperezas. Después del tren de debaste, el acero pasa a trenes de
laminado en bruto y a los trenes de acabado que lo reducen a láminas con la sección
transversal correcta. Los rodillos para producir raíles o ríeles de ferrocarril o perfiles
en H, en T o en L tienen estrías para proporcionar la forma adecuada.

Los procesos de fabricación modernos requieren gran cantidad de chapa de acero
delgada. Los trenes o rodillos de laminado continuo producen tiras y láminas con
anchuras de hasta 2,5m. Estos laminadores procesan con rapidez la chapa de acero
antes de que se enfríe y no pueda ser trabaja. Las planchas de acero caliente de más de
10 cm de espesor se pasan por una serie de cilindros que reducen progresivamente su
espesor hasta unos 0,1 cm y aumentan su longitud de 4 a 370 metros. Los trenes de
laminado continuo están equipados con una serie de accesorios como rodillos de borde,
aparatos de decapado o eliminación y dispositivos para enrollar de modo automático la
chapa cuando llega al final del tren.

Fabricación en horno eléctrico
La fabricación del acero en horno eléctrico se basa en la fusión de las chatarras por
Medio de una corriente eléctrica, y al afino posterior del baño fundido.
El horno eléctrico consiste en un gran recipiente cilíndrico de chapa gruesa (15 a 30
mm de espesor) forrado de material refractario que forma la solera y alberga el baño
de acero líquido y escoria. El resto del horno está formado por paneles refrigerados
por agua. La bóveda es desplazable para permitir la carga de la chatarra a través de
unas cestas adecuadas.

Fase de afino

El afino se lleva a cabo en dos etapas. La primera en el propio horno y la segunda en
unHorno cuchara. En el primer afino se analiza la composición del baño fundido y se
procede a la eliminación de impurezas y elementos indeseables (silicio, manganeso,
Fósforo, etc.) y realizar un primer ajuste de la composición química por medio de la
Adición de ferroaleaciones que contienen los elementos necesarios (cromo, níquel,
Molibdeno, vanadio o titanio).
El acero obtenido se vacía en una cuchara de colada, revestida de material refractario,
que hace la función de cuba de un segundo horno de afino en el que termina de
ajustarse la composición del acero y de dársele la temperatura adecuada para la
siguiente fase en el proceso de fabricación.

La colada continua
Finalizado el afino, la cuchara de colada se lleva hasta la artesa receptora de la colada
continua donde vacía su contenido en una artesa receptora dispuesta al efecto.
La colada continua es un procedimiento siderúrgico en el que el acero se vierte
directamente en un molde de fondo desplazable, cuya sección transversal tiene la forma
geométrica del semiproducto que se desea fabricar; en este caso la palanquilla.
La artesa receptora tiene un orificio de fondo, o buza, por el que distribuye el acero
líquido en varias líneas de colada, cada una de las cuales dispone de su lingotera o
molde, generalmente de cobre y paredes huecas para permitir su refrigeración con
agua, que sirve para dar forma al producto.

La laminación
Las palanquillas no son utilizables directamente, debiendo transformarse en productos
comerciales por medio de la laminación o forja en caliente.
De forma simple, podríamos describir la laminación como un proceso en el que se hace
Pasar al semiproducto (palanquilla) entre dos rodillos o cilindros, que giran a la
misma
Velocidad y en sentidos contrarios, reduciendo su sección transversal gracias a la
Presión ejercida por éstos. En este proceso se aprovecha la ductilidad del acero, es
decir, su capacidad de deformarse, tanto mayor cuanto mayor es su temperatura.
De ahí que la laminación en caliente se realice a temperaturas comprendidas entre
1.250ºC, al inicio
del proceso, y 800ºC al final del mismo.
La laminación sólo permite obtener productos de sección constante, como es el caso de
las barras corrugadas.
El proceso comienza elevando la temperatura de las palanquillas mediante hornos de
recalentamiento hasta un valor óptimo para ser introducidas en el tren de laminación.
Generalmente estos hornos son de gas y en ellos se distinguen tres zonas: de
precalentamiento, de calentamiento y de homogeneización. El paso de las palanquillas
de una zona a otra se realiza por medio de distintos dispositivos de avance. La
atmósfera en el interior del horno es oxidante, con el fin de reducir al máximo la
formación descascarilla.

TUBOS DE ACERO INOXIDABLE:
El acero inoxidable contiene no menos de un 11% de cromo que al reaccionar con el
oxígeno forma una capa protectora que da origen a su característica de inoxidable,
evitando así sufrir la corrosión del hierro. Pero el este tipo de acero no es único,
existen derivados del mismo que se utilizan en actividades específicas; uno de ellos es
el acero ferrítico el cual contiene cromo, es a su vez un material de tipo magnético y no
muy aconsejable para soldar. El mismo se emplea para fabricar electrodomésticos,
autos, monedas, etc. Luego contamos con el acero martensítico, con propiedades
también magnéticas, muy duro y se utiliza en la fabricación de discos de frenos de
autos, herramientas para bricolaje, instrumentos de cirugía y cuchillos. En último
lugar, encontramos el acero inoxidable de tipo austenítico, éste a diferencia del último
no se imantará jamás debido a que nos posee características magnéticas, indicado para
soldar y moldear y los encontramos principalmente en la construcción, los equipos
industriales y las herramientas domésticas.

CLASIFICACIÓN DEL ACERO
Los aceros se clasifican en cinco grupos principales: aceros al carbono, aceros aleados,
aceros de baja aleación ultra resistentes, aceros inoxidables y aceros de herramientas.

Aceros al carbono
El 90% de los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen una cantidad diversa
de carbono, menos de un 1,65% de manganeso, un 0,6% de silicio y un 0,6% de cobre.
Con este tipo de acero se fabrican maquinas, carrocerías de automóvil, estructuras de
construcción, pasadores de pelo, etc.

Aceros aleados
Estos aceros están compuestos por una proporción determinada de vanadio, molibdeno
y otros elementos; además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los
aceros al carbono. Estos aceros se emplean para fabricar engranajes, ejes, cuchillos, etc.

Aceros de baja aleación ultra resistentes
Es la familia de aceros mas reciente de las cinco. Estos aceros son más baratos que los
aceros convencionales debido a que contienen menor cantidad de materiales costosos de
aleación. Sin embargo, se les da un tratamiento especial que hace que su resistencia sea
mucho mayor que la del acero al carbono. Este material se emplea para la fabricación de
vagones porque al ser más resistente, sus paredes son más delgadas, con lo que la
capacidad de carga es mayor. Además, al pesar menos, también se pueden cargar con un
mayor peso. También se emplea para la fabricación de estructuras de edificios.

Aceros inoxidables
Estos aceros contienen cromo, níquel, y otros elementos de aleación que los mantiene
brillantes y resistentes a la oxidación. Algunos aceros inoxidables son muy duros y
otros muy resistentes, manteniendo esa resistencia durante mucho tiempo a
temperaturas extremas. Debido a su brillo, los arquitectos lo emplean mucho con fines
decorativos. También se emplean mucho para tuberías, depósitos de petróleo y
productos químicos por su resistencia a la oxidación y para la fabricación de
instrumentos quirúrgicos o sustitución de huesos porque resiste a la acción de los
fluidos corporales. Además se usa para la fabricación de útiles de cocina, como
pucheros, gracias a que no oscurece alimentos y es fácil de limpiar.

Aceros de herramientas
Estos aceros se emplean para fabricar herramientas y cabezales de corte y modelado
de máquinas. Contiene wolframio, molibdeno y otros elementos de aleación que le
proporcionan una alta resistencia, dureza y durabilidad.

TECNICAS Y METODOS DE OBTENCIÓN DEL ACERO
Se introducen en el alto horno los materiales necesarios tales como el mineral de
hierro, el carbón de coque que hace de combustible y también se introduce la piedra
caliza que realiza la función de acelerar la fundición del hierro y su fusión con el
carbono. Del alto horno salen dos productos uno llamado escoria que son los residuos
del propio alto horno y otro es el producto deseado que se llama arrabio pero el
arrabio es un acero con alto contenido en carbono por eso que se transporta cuando
sale del alto horno en vagonetas llamadas torpedos( Fig. 1.2) que lo transportan hasta
el convertidor donde este arrabio se le baja el contenido de carbono mediante
ferroaleaciones, fundente o chatarra este tres productos puede ir directamente al
convertidor para ayudar en la obtención del acero o también puede ser convertidos en
acero en un horno eléctrico y pasar directamente al paso posterior al convertidor que
es el transportado en cucharas hasta los tres tipos de colada

Tipos de colada:
COLADA CONTINÚA:
Se produce cuando el acero líquido se vierte sobre un molde de fondo desplazable cuya
sección tiene la forma que Nosotros deseamos que tenga el producto final " cuadrados,
redondos, triangulares, planchas..." se le llama colada continua porque el producto
sale sin parar hasta que se acaba el contenido de la cuchara, por lo tanto con este
método se ahorra mucho dinero ya que no se necesita moldes, se consume menos
energía, etc.

COLADA DE LINGOTES:

El acero se vierte sobre unas lingoteras o moldes que tienen una forma determinada y
que al enfriarse y solidificarse dan un producto deseado para su transformación.

COLADA CONVENCIONAL:
El acero se vierte sobre unos moldes que tienen la forma del producto final y que
cuando se enfría tiene la forma del mismo de las tres coladas vistas es la única que no
necesita una transformación posterior al proceso.

Las dos primeras coladas necesitan procesos posteriores para lograr el producto final,
por ejemplo el producto que sale de la colada de lingotes tiene que pasar por un horno
de fosa (fig 1.3) en el cual se unifican las temperaturas de interior y del exterior del
producto, o sea, del acero.

De este proceso se pasa a otro que también se pasa directamente de la colada continua
y que se llama tren desbastador en que los lingotes en caliente pasan por una serie de
cilindros giratorios de gran potencia que los transforma en blooms y slab(fig 1.5).

El Bloom es una especie de plancha cuadrada y el slab es una plancha fina de acero.

Del proceso anterior se puede pasar a un tren estructural en el cual los bloons en
caliente se deforman para obtener perfiles estructurales, carriles, barras, etc.

También se pude pasar al tren de farmachine en el cual los bloons en caliente se
transforman y son deformados para obtener barras, alambres, redondos calibrados,
telas metálicas, etc.

También se puede pasar a un tren de bandas en caliente donde los slab son
transformados en rollos de chapa de distintas medidas y espesores llamados bobinas
que son esos rollos de chapa que muchas veces hemos visto en los trenes de mercancías
que pasan por la zona.

Desde este último proceso se puede pasar al tren de bandas en frío en el cual los
bobinas obtenidas anteriormente se someten a deformaciones en frío mejorar sus
propiedades mecánicas de este proceso se puede obtener multitud de aplicaciones como
por ejemplo en la industria de la automoción.

Ya por ultimo desde este proceso se puede pasar a otra máquina donde las bobinas son
transformados en hojalata y aceros galvanizados mediante diferentes procesos y
diferentes aplicaciones.

Sistemas de construcción
Existe en la actualidad una gran variedad, en lo que respecta al tamaño y tipo de
buques: pero en cuanto a los sistemas de construcción, de sus estructuras
fundamentales, responden a tres sistemas básicos de construcción, bien puros, bien
mezclados: Sistema transversal, Sistema longitudinal y Sistema mixto.

SISTEMA TRANSVERSAL
Los buques o barcos de madera se construían con este sistema, porque para
conseguir la estanqueidad de las costuras del forro exterior, mediante el calafateo,
necesitan que el esqueleto transversal esté estrechamente unido por los tablones del
forro, y estos a su vez inmovilizados por el esqueleto: y que además estos anillos
transversales que forman las cuadernas, estén muy poco separados. Igualmente, el
sistema transversal, era idóneo para soportar los grandes esfuerzos por "pandeo"
(esfuerzo transversal disimétrico), que a aquellos barcos le producían, los grandes
mástiles, con su aparejo y velamen. Durante muchos años este sistema también se
usó para los buques de acero. Modernamente se suele usar en partes del buque, pero
no como conjunto. Ya lo veremos con detalle

SISTEMA MIXTO
El sistema de construcción del casco del buque, una vez garantizada su resistencia
estructural, se hace compatible, con la utilización comercial del mismo. La utilización
comercial, está unido a los costes de explotación, y estos directamente a la estancia en
puerto, con lo que llegamos a la rapidez de carga y descarga, con una rápida y segura
estiba de las mercancías a bordo del buque. Esta última, misión del buque, la estiba,
está unida al diseño estructural de las bodegas; por lo que éstas llevan, los elementos
estructurales de la forma mas conveniente, al tipo de carga que en ellas se estiban

tenemos el perfil transversal de la sección maestra del casco de un buque, construido
con el sistema mixto. Fondo, Tapa del doble fondo y Cubierta superior principal, con
estructura longitudinal; mientras que la cubierta de entrepuente y costado, es de
estructura transversal. Los reglamentos actuales de las Compañías Clasificadoras,
obligan a los buques de eslora igualo más de 120 metros, a que su cubierta superior
principal, fondo y doble fondo, lleven una estructura longitudinal, como el de la (Fig.
3).En todos los modernos buques que lo han necesitado, se les ha dotado de grandes
bocas de escotilla, para facilitar las operaciones de estiba, en rapidez y seguridad.
Estas bocas de escotillas han quitado una gran superficie de cubierta resistente, en la
zona de bodega, que por su posición en el casco, son zonas de flexión crítica, que; traen
como consecuencia, grandes esfuerzos por tracción y compresión, en los pasillos de
cubierta, en la zona de escotilla.

Al casco le falta rigidez transversal, por la ausencia de la cubierta, baos
correspondientes y puntales de apoyo vertical (Fig. 3).Debido a estos y otros
razonamientos, aparece el nuevo sistema mixto, de la (Fig. 4), a base de baos con
cartelas o cantílever , en zona de bodega y entrepuente, a frecuentes intervalos
longitudinales; que dan la suficiente rigidez al marco en la zona de escotilla, por la
ausencia de la cubierta, a veces en casi toda la manga, como en los buques porta-
contenedores. Las brazolas longitudinales o esloras de boca de escotilla, se apoyan en
los cantiléver o baos con cartelas, y para acabar de reforzar la zona, la traca de
planchas de la cubierta adyacente a la boca de escotilla, es de acero especial o de
mayor espesor. Las brazo las transversales o baos reforzados de extremos de la boca de
escotilla, hacen la consolidación suficiente en esa zona. Normalmente sobre estas
brazolas, van un sistema articulado de tapas de escotilla. Cuando en vez de tapas
articuladas, lleva un sistema de cierre lateral, con dos escotillas gemelas; el plano de
crujía, va reforzado además, con una fuerte eslora, mamparo diafragma o medio
mamparo longitudinal.

Una vez

Descripción de la estructura del buque

estudiado el casco como un todo, vamos a ver la estructura y refuerzos de cada una de
sus partes, así como su ensamblaje.

FONDO Y DOBLEFONDO:
Recibe el nombre de Fondo, si recordamos, la forma más o menos de prisma
rectangular de la viga casco, con las aristas redondeadas y ciertos afinamientos a proa
y popa; a la base del prisma, a las planchas del forro exterior, donde el buque recibe el
empuje verticalmente. Además del Fondo, en esta parte del buque tenemos que
distinguir:a) Tapa del doble fondo, que es como un segundo forro exterior en la parte
inferior del casco (fondo); su misión es tanto por seguridad como por resistencia.

La estructura de fondo sencillo se puede afirmar que prácticamente está en desuso para
determinadas zonas del buque, como son las bodegas, pudiendo existir en piques,
cámara de máquinas, de forma parcial y en algunos buques de transporte de líquidos o
con cargas paletizadas, tales como contenedores. El gran problema de un fondo
sencillo es la falta de uniformidad en el mismo, requerimiento importante en bodegas, y
el desaprovechamiento del espacio o volumen entre la estructura del fondo, caso que no
ocurre con el transporte de líquidos.

FONDO
Sus funciones en general son

:a) Tener la estanqueidad necesaria al agua del mar. Tener la suficiente resistencia
para soportar el empuje del agua, y transmitirla al resto de su estructura interna, para

que resista como un todo homogéneo. Su estructura interna está formada por: Quilla
vertical con sus refuerzos, longitudinales de fondo y sus contretes, vagras, varengas y
tapa del doble fondo

.b) Soportar los esfuerzos longitudinales dando la rigidez necesaria.

c) Contribuye a los esfuerzos transversales.

d) La quilla plana, la quilla vertical, y la traca central de la tapa del doble fondo:
forman una viga en doble "T", que constituyen algo así como la columna vertebral del
buque.

La quilla vertical :
También es una vagra que está en el plano de crujía o diametral del buque.El fondo
está formado por tracas de planchas de anchura y espesor determinado, y que se
mantienen en gran parte de la longitud del casco. El espesor según el Reglamento de
las Compañías Clasificadoras, es forzoso mantenerlo en los 3/5 de su eslora, con
reducción progresiva hacia los extremos de proa y popa.

La traca de quilla tiene una normativa distinta al resto de las tracas del fondo; en un
barco normal de carga su escantillón puede ser, de un ancho de 1.425 mm. y un espesor
de 20 mm.

La traca de quilla se une en los extremos de proa y popa, mediante unas planchas
extremas de forma apropiada con la roda y el codaste.Las tracas adyacentes a la de
quilla, se llaman de Aparadura, y se suelen numerar con letras mayúsculas del
abecedario A, B, etc., hasta la del extremo superior del casco, llamada de Cinta. Otra
traca, que aparte su letra de orden, se localiza por su nombre, es la de Pantoque.

Aparte de estos tipos básicos, existen combinaciones entre ellos para formar quillas
más resistentes y complejas en su construcción, siendo la más usada la denominada
"quilla de cajón", compuesta por una quilla horizontal y dos verticales separadas
equidistantemente de la línea de crujía y la traca central del forro interior o tapa del
doble fondo

Este tipo de quilla es muy común en buques con doble-fondo, en los que se usa el mismo
para tanques, bien de combustible o lastre, que requieren un servicio de tuberías que se
alojarán en esta quilla de forma que no interrumpan los espacios de bodegas y sean al
mismo tiempo fácilmente de ser visitados. En el interior de la quilla de cajón han de
disponerse refuerzos transversales, los cuales darán continuación a las varengas,
denominándose "varenguetas" o también "falsas varengas"

.La estructura de la quilla vertical, además de las misiones de resistencia, cumple una
función de compartimentación del fondo, principalmente en dobles-fondos, o de
interconexión de otros elementos estructurales, como es d caso de hacer intercostales a
las varengas en el centro del buque, evitando e le esta forma uniones entre trozos de
varengas en forma de plancha. Por otra parte la altura de la quilla vertical define la
altura de la estructura del fondo, tanto cuando es sencillo como cuando es doble fondo,
teniendo en los casos de buques con Astilla Muerta una mayor altura y por lo tanto
resistencia que el resto de los elementos longitudinales, y similar a estos en los casos de
fondo plano. La quilla vertical puede así mismo absorber el asiento de proyecto con el
fin de hacer horizontal el piso de la bodega

Las vagras son elementos de soporte del fondo en sentido longitudinal, cuya estructura
es similar a las varengas llenas y estancas, estando destinadas a colaborar eficazmente
con la Resistencia Longitudinal del buque al mismo tiempo que reforzar las varengas
contra deformaciones de pandeo repartiendo los esfuerzos que reciben. La vagra es un
elemento paralelo a la quilla vertical, pudiendo llamarse a ésta vagra central, por lo
que re fuerza las misiones de resistencia de ella, pudiendo ser intercostales o continuas
según estén o no interrumpidas por las varengas, siendo la forma más usual la
intercostal con cualquier tipo de estructura.

Al igual que las varengas, las vagras pueden ser usadas como separación de tanques
con o sin espacios vacíos (cofferdam).El número de vagras depende de la manga del
buque y de la estructura que tenga el fondo, ya que como se dijo anteriormente .al ser
un elemento de

LONGITUDINALES DE FONDO
Los longitudinales de fondo son perfiles de tipo comercial (laminados en T, L, o llanta
de bulbo), o armados (T o L), situados en el fondo del buque y paralelos a crujía, que
tienen como misiones:

a) Ser elementos eficaces para la resistencia longitudinales del casco.

b) Ser elementos de soporte del forro exterior del fondo para evitar el pandeo del
mismo.

c) Ser elementos de reparto de esfuerzos a la estructura transversal del fondo y de esta
al resto de la estructura.

En estructuras de doble-fondo, en el mismo plano de cada longitudinal de fondo existirá otro
similar en el forro interior formando entre ambos una estructura similar a las varengas

abiertas. Ambos elementos o solo el longitudinal de fondo para estructuras sencillas
conjuntamente con las vagras y quilla, son los elementos básicos de la Resistencia
Longitudinal del fondo en estructuras longitudinales.

La colocación de los longitudinales de fondo podrá ser intercostal o continua respecto
a las varengas, adoptándose preferentemente la última; cuando son varengas llenas
que dispondrán de escotes. Cuando existan varengas estancas, el longitudinal se
interrumpirá o bien se acorbatará el escote, siendo preferible la primera solución, ya
que el acorbatamiento presenta problemas de construcción generalmente.Todo cruce
en la estructura de elementos de distinta altura, ha de estar reforzado mediante
cartabones, que cumplirán como misión básica la de trasmitir los esfuerzos de un
elemento al otro y auxiliarmente el elemento de mayor canto será reforzado contra
pandeo, evitando de esta manera los casquillos aislados

.Las formas más usuales de conexión entre longitudinales de fondo y varengas son los
indicados en la Fig. 10, en la que se hace notar la forma triangular que generalmente
se les da a las consolas con el fin de facilitar el camino a las líneas de fuerzas, teniendo
en cuenta que la conexión ha de ser máxima entre los elementos y sus partes, por
ejemplo con las tablas de las varengas.

se representa la unión entre una varenga llena aligerada con longitudinales, y en la
11.b, con varenga estanca, pudiéndose adoptar otras formas para las consolas de
unión, tales como redondeadas para el canto libre o con tabla o faldilla.

En cualquiera de los dos casos anteriormente indicados, fondo sencillo o doble-fondo,
la interconexión con las varengas de los longitudinales suele usarse para la unión de
los perfiles entre sí, ya que generalmente no son aceptados los empates de cabeza de
los mismos por falta de calidad y dificultad de inspección, usándose de esta forma una
unión eficaz a través de la consola.

Los longitudinales no tienen más aligeramientos que los correspondientes a las groeras
para paso de soldadura y circulación de líquidos, que deberán ser con esquinas
redondeadas

FORRO INTERIOR :
forro es una estructura exclusiva del sistema de doble-fondo, y está formado por tracas
longitudinales, generalmente unidas al resto de los elementos de soporte estructural,

tales como quilla vertical, vagras y varengas. Como misiones más importantes del forro
interior son

:a) Contribuir eficazmente a las resistencias transversal y longitudinal

.b) Crear una superficie plana y resistente para la carga.

c) Delimitar el volumen de los tanques profundos que podrán tener uso independiente
del de la bodega, al mismo tiempo que proteger a esta de inundaciones por rotura del
forro exterior del fondo.

La forma de la abertura será elíptica u ovalada para evitar concentraciones de
esfuerzos en las esquinas. El número de registros que dispondrá un doble-fondo,
dependerá del número de tanques que tenga, y serán a razón de dos por cada uno,
dispuestos de forma diametral, que permitirán el paso de un hombre de uno a otro al
recorrer el tanque, así como la creación posible de una corriente de aire, natural o
forzada

.Los registros pueden ser de varios tipos según la carga del buque, siendo algunas de
sus características las de disponer de brazolas que den resistencia al conjunto y el que
los tornillos no tengan salida al interior del tanque, por efectos de estanqueidad. Las
soluciones más comúnmente usadas son las indicadas por las secciones de

Conjunto estructural de un fondo sencillo

La estructura de fondo sencillo se puede afirmar que prácticamente está en desuso para
determinadas zonas del buque, como son las bodegas, pudiendo existir en piques,
cámara de máquinas, de forma parcial y en algunos buques de transporte de líquidos o
con cargas paletizadas, tales como contenedores. El gran problema de un fondo
sencillo es la falta de uniformidad en el mismo, requerimiento importante en bodegas, y
el desaprovechamiento del espacio o volumen entre la estructura del fondo, caso que no
ocurre con el transporte de líquidos.

En una estructura de fondo sencillo estará compuesta por elementos de soporte, con
tabla generalmente para los de gran escantillón, y elementos simples según sea la
estructura longitudinal o transversal. En algunos tipos de estructura y con el fin de
construir un forro interior de madera, se suelen situar elementos sobre la estructura
básica, denominados "sobrequillas", que tendrán una similitud con las tablas de las
vagras, pero dispuestos independientemente de las mismas

Cuando un cruce de dos elementos de gran escantillón (vagra y varenga) se usa como
apoyo por ejemplo de un puntal, la unión de las tablas es especial, formando lo que se
llama una "plancha de diamante

De los elementos analizados anteriormente, no podrán existir en un fondo sencillo
varengas abiertas, ni por supuesto forro interior y longitudinales del forro interior,
pudiendo ser, en estructuras muy sencillas de buques pequeños las varengas de dos
tipos, unas de perfil comercial y otras armadas y de mayor escantillón que coincidirían
con los anillos reforzados; esta solución no es muy común por necesidades
estructurales, siendo por lo tanto todos los elementos de igual altura y pudiendo o no
mantener una superficie horizontal respecto al plano de agua.

Conjunto estructural de un doble-fondo

El doble-fondo puede disponer de estructura longitudinal, transversal y mixta, no
existiendo alternativa preferencial entre ellas. Las diferencias serán en el tipo de
elementos, así un doble-fondo longitudinal no podrá tener varenga s abiertas y las
llenas tendrán una separación igual a las bulárcamas de los costados, mientras que
tendrá longitudinales de fondo y forro interior y reducido número de vagras, solo las
mínimas requeridas y si se necesitan para la separación de tanques (Fig. 17).

El doble-fondo con estructura transversal, dispondrá generalmente de varenga s
abiertas, ya que son de menos peso, alternadas con llenas, mayor resistencia, con
vagras intercostaEn general para ambos tipos de estructura, los aligeramientos s de los
elementos como vagras y varengas, además de la función propia de reducción de peso
deberán tener algunos de ellos dimensiones de "paso de hombre" , ya que tanto durante
la construcción como para inspección ha de hacerse toda la estructura accesible para
ser visitadas. Los pasos de hombre, como generalmente se denomina a estos

aligeramientos especiales, son al menos uno en cada elemento o trozo del mismo que se
encuentre en un tanque.

Acero Inoxidable en Buques

En la construcción de los cascos de los buques se emplea normalmente acero al
carbono. Este material en contacto con el oxigeno del aire y en especial con el contenido
en el agua del mar sufre un proceso de oxidación por el que en su capa exterior ser
forma una película de óxido de hierro. Esta capa de oxido que pierde las características
de resistencia del metal base se agrieta y se despega del resto del material que al no
estar entonces protegido continua con ese proceso de oxidación hasta su total
destrucción.

Para anular este proceso se recubre, en general, las superficie del acero con una serie de
capas de pintura que lo aíslen del ambiente exterior, pero estas pinturas no siempre
pueden ser resistentes a ese ambiente, Este es el caso de los buques quimiqueros que se
destinan al transporte de líquidos altamente corrosivos, por ejemplo ácido sulfúrico o
fosfórico, o bien líquidos que por sus características, como aceites vegetales, pueden
contaminarse con algún componente de la pintura y no ser aptos después para su
utilización. En estos casos los tanques de carga, que forman también parte de la
estructura del buque y por tanto son parte esencial de su resistencia, se construyen
utilizando aceros inoxidables.

El acero inoxidable empleado en construcción naval es un acero que tiene aleado en su
composición cromo, níquel y molibdeno en cantidades variables según los diversos
tipos. Este acero sufre también un proceso de oxidación superficial, pero esa oxidación
da lugar a un finísima capa exterior de oxido de cromo que, al contrario que en el caso
del acero normal al carbono, queda firmemente adherida al metal base e impide la
propagación hacia el interior del proceso de oxidación.

Para que este proceso de protección sea realmente efectivo el material de acero
inoxidable debe tratarse con un especial cuidado durante la construcción del barco, ya

que pequeñas fisuras o picaduras o el deposito de pequeñas partículas de acero normal
en su superficie pueden con facilidad dar lugar a un proceso puntual de oxidación que
posteriormente puede extenderse con rapidez y facilidad al resto del material
circundante anulando así las ventajas de su protección.

PINTURA ESPECIAL PARA BARCO DE
ACERO INOXIDABLE :
Cuando nos llega el turno del pintado de nuestro modelo nos asaltan numerosas dudas
acerca del tipo de pintura a utilizar, color a elegir, brillo, nº de capas,etc. Quizás os
preguntéis como se protegían o protegen los buques de hoy día.

Nada mejor que un repaso a la realidad para entender algunos de los conceptos
anteriormente comentados.

Vamos a ver cómo se pinta un barco hoy en día en un astillero.
-Para una mejor comprensión del pintado vamos a dividir el buque en varias zonas:

-Obra viva o fondos

-Flotación y costados

-Cubiertas

-Obra muerta o superestructura

-Se entiende por obra viva aquella zona que esta permanentemente sumergida en el agua y en
contacto con los organismos vivos que activan la incrustación. Estas zonas están expuestas a
una fuerte corrosión acentuada por la abrasión, impacto, incrustación de algas, percebes,
escaramujo y otros seres, haciendo que el buque envejezca rápidamente o en el mejor de los
casos pierda velocidad y aumente su consumo de combustible a consecuencia de las
incrustaciones.

-Estos motivos hacen que esta zona sea la más cuidada de un buque, la que más recursos
económicos se lleve y se preste una especial atención en su pintado. Salvo en los tanques de
productos químicos en buques de esta familia, donde el capítulo de pintura solo es superado
por el costo del acero del buque. En una próxima ocasión y si es de vuestro interés
comentaremos como se pintan por el interior.

-Varias capas de resinas epoxi de dos componentes, algunas reforzadas con escamas de
vidrio para resistir la abrasión y una o dos de antivegetativo para prevenir las incrustaciones
formarán parte de las aprox. 400 micras (0,4 mm)del sistema de pintado.

-El color de esta última capa dependerá del fabricante de la pintura y dentro de este, del tipo de
antivegetativo elegido (existen tres o cuatro tipos diferentes).

Pueden ver a continuación tres colores, sacados de una carta de la línea marina de Nervion

El armador raramente elige el color del antivegetativo ya que al estar debajo del agua no tiene
influencia estética aunque, como en todo, existen casos atípicos como el de algunos patrones
de pesca que evitan determinados colores porque dicen que ahuyentan la pesca.

Vamos a la flotación y costados (verticales). La flotación es la zona que se sumerge
alternativamente entre la máxima y mínima carga del barco, mientras los costados
corresponden a la zona del casco que no esta en contacto con el agua y sus límites son la
línea superior de la flotación y la parte mas alta de la amurada.

En muchos casos la flotación es tratada como la obra viva (o al menos una parte inferior de
ella) ya que una gran parte del tiempo esta sumergida y también sufre de los efectos de
incrustación.

En el caso de no ser tratada con antivegetativo los sistemas de pintado suele estar basado en
resinas epoxi las primeras capas, para acabar con dos capas de la misma familia o, para
facilitar el mantenimiento, con resinas acrílicas (antiguamente se usaba el Hule Clorado hoy en
desuso). Las resinas acrílicas y Hule Clorado, a diferencia de las resinas epoxi son de un solo
componente (más fáciles de utilizar por la tripulación en el mantenimiento) y pueden ser
repintadas sin necesidad de dar rugosidad mediante chorreado o lijado de la superficie a pintar,
ya que su repintabilidad es ilimitada.

REFERENCIAS:
ºhttp://www.construmatica.com/construpedia/Tipos_de_Acero_y_Propiedades_Mec%C
3%A1nicas_Para_Ensayos_con_Probetas_Longitudinale

http://www.arqhys.com/arquitectura/acero-propiedades.html

http://www.ehowenespanol.com/propiedades-quimicas-del-acero-
hechos_85800/

http://www.timken.com/es-ES/products/steel/Pages/default.aspx

http://www.cosmos.com.mx/d/hnhv.htm

http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104-
92242010000300011&script=sci_arttext

http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/003_ESTRUCTURA_MOLEC
ULAR_Parte_5_5875.pdf

http://html.rincondelvago.com/acero_3.html

http://foro.latabernadelpuerto.com/showthread.php?t=13953

http://karen-barcos.blogspot.com/

http://www.monografias.com/trabajos93/estructura-buque/estructura-
buque.shtml

http://pinturasonline.wordpress.com/2010/02/01/nautica-para-pintar-mi-
barco-%E2%80%93-antes-de-empezar-a-pintar/

http://www.slideshare.net/gapo4230/1-estructura-de-un-buque

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