CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR UNA ESTRUCTURA METÁLICA, TIPOS DE ESTRUCTURAS INTERNAS METÁLICAS, ENSAYOS DESTRUCTIVOS

1. Alumno:
Pedro Carreño
C.I. 17.269.082
Mecánica Mención
Mantenimiento #79

2. ESTRUCTURAS METÁLICAS Una estructura metálica es cualquier estructura
donde la mayoría de las partes que la forman
son materiales metálicos, normalmente acero.
Las estructuras metálicas son utilizadas
habitualmente en el sector industrial debido a
que aportan excelentes características para la
construcción.
CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR
UNA ESTRUCTURA METÁLICA:
 Ser Rígida: Que la estructura no se deforme al aplicar
una fuerza sobre ella.
 Ser Estable: Que no vuelque.
 Ser Resistente: Que al aplicarle las fuerzas todos los
elementos que la forman sean capaces de soportar la
fuerza ala que se verán sometidos sin romperse o
deformarse.

3. TIPOS DE ESTRUCTURAS INTERNAS METÁLICAS
Estructura atómica BCC, FCC y HCP
Estas siglas definen el tipo de estructura interna que posee la red cristalina. Son comunes tres
estructuras de redes cristalinas en los metales:
Estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC)
Formada por un átomo del metal en cada uno de los vértices de un cubo y un átomo en el centro.
Los metales que cristalizan en esta estructura son: hierro alfa, titanio, tungsteno, molibdeno, niobio,
vanadio, cromo, circonio, talio, sodio y potasio.
Cada átomo de la estructura, está rodeado por ocho átomos adyacentes y los átomos de los vértices
están en contacto según las diagonales del cubo.
Estructura cúbica centrada en las caras (FCC)
Está constituida por un átomo en cada vértice y un átomo en cada cara del cubo. Los metales que
cristalizan en esta estructura son: hierro gama, cobre, plata, platino, oro, plomo y níquel. Cada
átomo está rodeado por doce átomos adyacentes y los átomos de las caras están en contacto.
Estructura hexagonal compacta (HCP)
Esta estructura está determinada por un átomo en cada uno de los vértices de un prisma hexagonal,
un átomo en las bases del prisma y tres átomos dentro de la celda unitaria. Cada átomo está
rodeado por doce átomos y estos están en contacto según los lados de los hexágonos bases del
prisma hexagonal. Los metales que cristalizan en esta forma de estructura son: titanio, magnesio,
cinc, berilio, cobalto, circonio y cadmio.

4. FORMAS DE DISTORSIÓN DE LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS
El polimorfismo, es la ocurrencia de múltiples formas cristalinas de un
material. Se encuentra en muchos materiales cristalinos incluyendo
polímeros, minerales y metales. Según las reglas de Gibbs de equilibrio de
fase, estas fases cristalinas únicas dependen de variables intensivas como la
presión y la temperatura. El polimorfismo está relacionado con la alotropía,
que se refiere a los sólidos elementales. La morfología completa de un
material se describe por polimorfismo y otras variables tales como hábito de
cristal, fracción amorfa o defectos cristalográficos. Los polimorfos tienen
diferentes estabilidades y pueden convertir espontáneamente desde una
forma metaestable (o forma termodinámicamente inestable) a la forma estable
a una temperatura particular. También exhiben diferentes puntos de fusión,
solubilidades y patrones de difracción de rayos X.
La Alotropía, (cambio, giro) es la propiedad de algunas sustancias simples de poseer estructuras atómicas
o moleculares diferentes.1 Las moléculas formadas por un solo elemento y que poseen distinta estructura
molecular se llaman alótropos.
 Polimorfismo.
 Alotropía.

5. IMPERFECCIONES EN LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS.
1.Abusos De Posesión.
2.Patologia De La Construcción. Agresiones Externas.
3.Defectos Y Mecanismos Internos De Los Materiales Y Elementos.
4.Desordenes Constructivos.
CAUSAS MATERIALES Y MECANISMOS DE DETERIORO
1.Abusos De Posesión:
1.1Durante la ejecución: Deben controlarse los procesos de soldado de las estructuras metálicas, dado
que las altas temperaturas de este proceso producen una alteración significativa de las fases micro
estructurales ( ferrita / austenita ), produciendo re cristalizaciones que además de producir cambios en las
propiedades mecánicas del material, favorecen su corrosión.
El manejo irresponsable o sin el cuidado necesario y otras veces defectos de fábrica pueden producir
imperfecciones o picados en la superficie de los perfiles y perdidas de material en recubrimiento,
produciéndose una corrosión localizada sobre la imperfección.
1.2 En Servicio: El acero es un buen conductor del calor, recordemos una de las formas clásicas de la
transmisión del calor “conducción”, debido a que el hierro (elemento mayoritario en la composición del
acero) como metal que es posee electrones libres, lo que puede propagar el calor fácilmente a través de
elementos construidos con este material (vigas, columnas, paneles, etc.) originando a continuación nuevos
focos térmicos que expanden el área de calor a una nueva combustión.

6. 2. Patología De La Construcción. Agresiones Externas:
2.1 Agresiones biológicas: Algunos microorganismos son capaces de causar corrosión en las superficies
metálicas sumergidas. Se han identificado algunas especies hidrógeno-dependientes que usan el hidrógeno
disuelto del agua en sus procesos metabólicos provocando una diferencia de potencial del medio
circundante. Su accionar está asociado al pitting (picodo) del oxígeno o la presencia de ácido sulfhídrico en
el medio.
Otra agresión es el “biofouling” que comienza a partir de la formación de biopelículas microbianas que
alcanzan con rapidez, debido a su rápido desarrollo, espesores del orden de 250 micras formadas por la
acumulación de un millón de bacterias por centímetro cuadrado, denominadas "microfouling"; a partir de
aquí se desarrollan organismos mayores, detectables a simple vista, constituyendo lo que se conoce como
"macrofouling". El micro y el macrofouling constituyen el "biofouling" que modifica las condiciones corrosivas
del medio, a menudo favoreciéndolas.
2.2 Agresiones físicas: La acción del fuego sobre el acero modifica la plasticidad del mismo y con ello se
rompe el equilibrio de las tensiones de trabajo previstas, con lo que se origina una pérdida de la estabilidad
de la estructura. La temperatura a partir de la cual aparece el fenómeno de plasticidad, permite valorar la
resistencia al fuego de los elementos estructurales. Dicha temperatura es bastante baja y se alcanza con
facilidad en toda la masa de la estructura, debido a la elevada conductividad térmica del acero. A partir de
una temperatura de 250 ºC, se modifican la resistencia y el limite elástico del acero. A partir de una
temperatura de 538 ºC (denominada "temperatura critica") la caída de la resistencia es muy acusada, con lo
que la estructura no puede soportar la carga de diseño.
Otro efecto negativo es la dilatación producida en los elementos que constituyen la estructura, aumentando
las tensiones que pueden producir el colapso de la misma. Tipos de corrosión Existen muchos mecanismos
por los cuales se verifica la corrosión, que tal como se ha explicado anteriormente es fundamentalmente un
proceso electroquímico.

7. 2.3 Agresiones químicas: La corrosión es definida como el deterioro de un material metálico a
consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. Siempre que la corrosión esté originada por una
reacción química (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la
temperatura, la salinidad del fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestión.
Los más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del
hierro y el acero o la formación de pátina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latón). Es un
problema industrial importante, pues puede causar accidentes (ruptura de una pieza) y, además,
representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos se disuelve 5 toneladas de
acero en el mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o picnómetros, invisibles en cada pieza pero
que, multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante.
En general, se calcula que su costo económico no es inferior al 2% del producto interno bruto.
2.3.1 Corrosión electroquímica o polarizada: La corrosión electroquímica se establece cuando en una
misma superficie metálica ocurre una diferencia de potencial en zonas muy próximas entre si en donde se
establece una migración electrónica desde aquella en que se verifica el potencial de oxidación más
elevado, llamado área anódica hacia aquella donde se verifica el potencial de oxidación(este término ha
quedado obsoleto, actualmente se estipula como potencial de reducción) más bajo, llamado área catódica.
El conjunto de las dos semirreacciones constituye una célula de corrosión electroquímica.
2.3.2 Corrosión por oxígeno: Este tipo de corrosión ocurre generalmente en superficies expuestas al
oxígeno diatónico disuelto en agua o al aire, se ve favorecido por altas temperaturas y presión elevada (
ejemplo: calderas de vapor). El oxígeno provoca el llamado pitting (picado) en aquellas superficies muy
pulidas y expuestas. La burbuja de oxígeno que se localiza forma un cátodo y el metal del seno que aloja
dicha burbuja se transforma en un ánodo. Este tipo de corrosión es muy reactiva y puede desarrollarse en
un breve lapso.

8. 2.3.3 Corrosión microbiológica: Algunos microorganismos, como las ferro bacterias, son capaces de
causar corrosión en las superficies metálicas sumergidas. Se han identificado algunas especies hidrógeno
dependientes que usan el hidrógeno disuelto del agua en sus procesos metabólicos provocando una
diferencia de potencial del medio circundante. Su accionar está asociado al pitting (picodo) del oxígeno o la
presencia de ácido sulfhídrico en el medio.
2.3.4 Corrosión por presiones parciales de oxígeno: El oxígeno presente en una tubería por ejemplo, está
expuesto a diferentes presiones parciales del mismo. Es decir una superficie es más aireada que otra
próxima a ella y se forma una pila. El área sujeta a menor aireación (menor presión parcial) actúa como
ánodo y la que tiene mayor presencia de oxígeno (mayor presión) actúa como un cátodo y se establece la
migración de electrones, formándose óxido en una y reduciéndose en la otra parte de la pila. Este tipo de
corrosión es común en superficies muy irregulares donde se producen obturaciones de oxígeno. Este tipo de
corrosión se produce en zonas de baja ventilación, como ranuras, cavidades o grietas. En la parte más
interior, al haber menos concentración de oxígeno, se favorece la oxidación del metal; en la zona ventilada
se producirá la reducción del oxígeno.
2.3.5 Corrosión galvánica: Es la más común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre si
actúan como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el potencial de reducción más
negativo procederá como una oxidación y viceversa aquel metal o especie química que exhiba un potencial
de reducción mas positivo procederá como una reducción. Este par de metales constituye la llamada pila
galvánica. En donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce
(cátodo) acepta los electrones.
2.3.6 Corrosión por actividad salina diferenciada: Este tipo de corrosión se verifica principalmente en
elementos estructurales cercanos a un medio marino (estaciones petrolíferas), en donde la superficie
metálica expuesta a diferentes concentraciones salinas forman a ratos una pila galvánica en donde la
superficie expuesta a la menor concentración salina se comporta como un ánodo

9. 3.Defectos Y Mecanismos Internos De Los Materiales Y Elementos:
3.1 Formales: En las aplicaciones arquitectónicas las exigencias de la calidad del acabado son
normalmente mucho mayores que en otras aplicaciones técnicas. Es crucial que entre el arquitecto y el
fabricante exista una comunicación fluida y que no dé lugar a errores.
No obstante, deberá tener en cuenta que estos acabados tan sólo son orientativos y que pueden sufrir
variaciones considerables.
3.2 Sustanciales:
3.2.1 De los componentes o materias primas: El carbón y el hierro pueden producir impurezas
intersticiales puntuales por sustitución, cuando el carbón sustituye al hierro mas allá del 2%. Aquí los
átomos de las impurezas llenan los vacíos o intersticios dentro del material original. En la mayoría de los
materiales metálicos el empaquetamiento atómico es alto y los intersticios son pequeños.
Consecuentemente los diámetros de los átomos que constituyen las impurezas intersticiales deben ser
sustancialmente más pequeñas que los del material original, razón por la cual este defecto es mucho
menos común.
3.2.2 Del producto terminado: La porosidad y la formación de sopladuras son defectos que aparecen en
las piezas de acero moldeado a causa de contracciones internas, y gases que no han podido escapar,
óxidos, escorias, etc. Algunos de los defectos encontrados en las piezas moldeadas en arena pueden
eliminarse con el colado centrifugo. Las piezas de acero moldeado se suelen someter a tratamientos
térmicos para mejorar sus propiedades. Estos tratamientos incluyen la normalización, recocido, eliminación
de tensiones internas y templado.

10. 4.Desordenes Constructivos:
4.1 De inadecuación del sistema
4.1.1 De relación interna entre los elementos del sistema: Para un correcto funcionamiento estructural,
cada parte de la estructura debe quedar alineada nivelada y ajustada tan pronto como sea posible una vez
que haya sido montada, la ejecución de sus uniones debe realizarse inmediatamente después. Si dichas
uniones son definitivas deberá asegurarse que su ejecución no compromete el ajuste nivelación y
aplomado de elementos posteriores. En la alineación y ajuste de la estructura pueden emplearse tuercas
de nivelación cuñas y forros. Cuando exista el riesgo de desplazamiento las cuñas podrán soldarse, el
material de las mismas será acero y el espesor mínimo 4 mm cuando se empleen en el exterior. Cuando
no sea posible corregir los errores de montaje o ajuste mediante cuñas en forma de calzas o forros se
deberán modificar adecuadamente la fabricación de las piezas consignando los cambios introducidos en
los Planos de Montaje. Debe prestarse especial atención en no forzar el ajuste si ello implica introducir
esfuerzos en las barras no considerados en el cálculo de la estructura.
4.1.2 De relación externa con otros sistemas: En edificios es recomendable iniciar el montaje por
núcleos rígidos que hagan intraslacional todo el conjunto, confiriendo estabilidad a las piezas que se
montan posteriormente. Los pernos de anclaje en base de pilares no empotrados no deben de
considerarse eficaces para evitar el vuelo a menos que se compruebe mediante cálculo. Debe preverse el
efecto de las cargas de ejecución incluyendo peso de personal y equipo durante el montaje así como la
acción del viento sobre la estructura no completa. Los arrostramientos o rigidización provisional deberá
mantenerse hasta que el montaje esté lo suficientemente avanzado, de modo que puedan ser retirados
sin comprometer la seguridad. Cabe la posibilidad en edificios o estructuras de gran altura que sea
necesario liberar a los arrostramientos del efecto de las cargas gravitatorias a medida que avanza la
construcción.

11. ENSAYOS DESTRUCTIVOS
Un ensayo destructivo es aquel que deteriora la pieza que
inspecciona, pero dependiendo del tipo de ensayo, la pieza
experimentara desde una leve marca, a una deformación
permanente o incluso su rotura parcial o total.
Ensayo de Tracción: El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada
a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la misma. Este ensayo mide la
resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en
un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas.
Características: En un ensayo de tracción pueden determinarse diversas características de los materiales
elásticos:
1. Módulo de elasticidad o Módulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior. Es el resultado
de dividir la tensión por la deformación unitaria, dentro de la región elástica de un diagrama esfuerzo-
deformación.
2. Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razón entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de
las longitudes transversales a la dirección de la fuerza.
3. Límite de proporcionalidad: valor de la tensión por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a
la carga aplicada.
4. Límite de fluencia o límite elástico aparente: valor de la tensión que soporta la probeta en el momento
de producirse el fenómeno de la fluencia.
5. Límite elástico (límite elástico convencional o práctico): valor de la tensión a la que se produce un
alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado. Es la
máxima tensión aplicable sin que se produzcan deformaciones permanentes en el material.
6. Carga de rotura o resistencia a tracción: carga máxima resistida por la probeta dividida por la sección
inicial de la probeta.

12. 7. Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya
posición está normalizada y se expresa en tanto por ciento.
8. Longitud calibrada: es la longitud inicial de la parte de una probeta sobre la que se determina la
deformación unitaria o el cambio de longitud y el alargamiento (este último se mide con un
extensómetro).
9. Reducción de área y estricción: La reducción de área de la sección transversal es la diferencia entre el
valor del área transversal inicial de una probeta de tensión y el área de su sección transversal mínima
después de la prueba. En el rango elástico de tensiones y deformaciones en área se reduce en una
proporción dada por el módulo de Poisson.
IMPORTANCIA DEL ENSAYO DE TRACCIÓN
El ensayo de tracción está considerado como uno de los más importantes para la determinación de las
propiedades mecánicas de cualquier material. Los datos obtenidos se pueden utilizar para comparar
materiales entre sí y para saber si una pieza de cierto material podrá soportar determinadas condiciones de
carga. En el campo del estudio de la resistencia de materiales, se denomina carga a la fuerza aplicada a los
materiales. Estas fuerzas se denominan fuerzas normales (son perpendiculares a la superficie) de tracción y
compresión.

13. Ensayo de Compresión: En ingeniería, el ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la
resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión. En la mayoría de los casos se
realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros), aunque puede realizarse sobre cualquier material.
Características:
1. Se suele usar en materiales frágiles.
2. La resistencia en compresión de todos los materiales siempre es menor que en tracción.
3. Se realiza preparando probetas normalizadas que se someten a compresión en una máquina universal.
Ensayo de Tensión: Consiste en someter una probeta a una carga de estiramiento hasta conseguir su
ruptura. Se utiliza para conocer la resistencia que presentan los materiales cuando son tensionados,
proporcionando información sobre las propiedades mecánicas de los materiales tales como: Resistencia a
la Cedencia, % de Elongación, % de reducción de área, máximo esfuerzo a la ruptura.
Características:
1. El método más utilizado es ASTM E8, sin embargo, podemos adecuarnos a los requerimientos
específicos del cliente. Este ensayo se realiza en nuestro laboratorio.
2. Las probetas utilizadas son de varias formas y tamaños, pero siempre apegadas a los estándares
requeridos de forma estricta.
3. CYTI cuenta con taller de maquinado de probetas lo que permite reducir enormemente los tiempos de
entrega de resultados.

14. Ensayo de Impacto: Los ensayos de impacto se llevan a cabo para determinar el comportamiento de un
material a velocidades de deformación más elevadas. Los péndulos de impacto clásicos determinan la
energía absorbida en el impacto por una probeta estandarizada, midiendo la altura de elevación del
martillo del péndulo tras el impacto.
Características:
Según el método Charpy existen dos tipos de prueba de impacto:
1. Prueba de impacto con flexión.
2. Prueba de impacto con flexión y muesca.
Ambas pruebas pueden realizarse con instrumentos o sin ellos, es decir, con una computadora que mide
los diferentes parámetros implicados en la prueba.
Otras pruebas de impacto no incluidas en Charpy incluyen:
1. Prueba a la caída.
2. Pruebas de impacto a alta velocidad.
Ensayo de Torsión: En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica un
momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes
o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible
encontrarla en situaciones diversas.
La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje de la pieza deja de
estar contenida en el plano formado inicialmente por las dos curvas. En lugar de eso una curva paralela
al eje se retuerce alrededor de él (ver torsión geométrica).

15. Características:
El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo de solicitación la sección transversal
de una pieza en general se caracteriza por dos fenómenos:
1. Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal. Si estas se representan por un
campo vectorial sus líneas de flujo "circulan" alrededor de la sección.
2. Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas adecuadamente, cosa que sucede siempre a
menos que la sección tenga simetría circular, aparecen alabeos seccionales que hacen que las
secciones transversales deformadas no sean planas.
Desventajas de los ensayos destructivos:
1. No permite identificar defectologías internas (burbujas, deslaminaciones, espesor incorrecto…) de la
unión real adhesivada, impidiendo realizar reparaciones antes de su puesta en uso o durante su
vida.
2. Se necesitan realizar probetas simulando el mismo proceso (preparación superficial, condiciones
ambientales, productos del sistema de adhesivado), las cuales no se pueden volver a reutilizar una
vez ensayadas.
3. No permite identificar de manera directa el estado de la zona de adhesión de la unión real.
VENTAJAS DESVENTAJAS DE LOS ENSAYOS DESTRUCTIVOS

16. VENTAJAS DE LOS ENSAYOS DESTRUCTIVOS:
1. Permite identificar de una forma aproximada las propiedades mecánicas de la unión adhesivada
(resistencia a la fractura, elongación, módulo de elasticidad….)
2. Definición de las propiedades mecánicas del adhesivo o unión adhesivada en función de los
diferentes tipos de esfuerzos a los que se somete la unión adhesivada, esfuerzos como tensión,
compresión, cortadura, pelado, esfuerzos dinámicos, de impacto…
3. Existen numerosos estándares sobre la realización de ensayos destructivos
4. El coste de los equipos para la realización de ensayos destructivos son más económicos que los
equipos utilizados en los ensayos no destructivos.
5. Posibilidad de comparar adhesivos mediante este tipo de ensayos
6. Verificación de la preparación superficial, condiciones de curado, condiciones de trabajo y productos
del sistema de adhesivado (imprimaciones, activadores, adhesivos…)
7. Permite predecir e identificar de una forma aproximada el tipo de fallo o ruptura que puede sufrir la
unión durante su vida en uso, siempre y cuando se someta previamente la probeta a un
envejecimiento acelerado.
8. Ensayos con un coste relativamente barato.