1. CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS
MATERIALES
– SESION 1. PARTE I –
GERENCIA DE FISCALIZACIÓN DE HIDROCARBUROS LÍQUIDOS
DIVISIÓN DE PLANEAMIENTO Y DESARROLLO
UNIDAD DE NORMAS Y PROCEDIMIENTOS
ABRIL 2012

2. INTRODUCCION
El objetivo del Curso Virtual elaborado por OSINERGMIN sobre el Gas Licuado de Petróleo (GLP),
es proveer a las personas interesadas en este tema de los conocimientos técnicos y las
herramientas necesarias que les permitirá estar en capacidad de poder evaluar los proyectos de
las instalaciones de GLP que son supervisadas o fiscalizadas por OSINERGMIN.
En el primer curso se explicaron los conceptos básicos del GLP, empezando con su historia luego
su composición, obtención, propiedades, características, uso y operación. En este segundo curso
explicaremos todo lo relacionado a los materiales y equipos utilizados en las distintas instalaciones
de GLP, para lo cual, el presente curso se ha dividido en tres sesiones.
En esta primera sesión denominada “Características Generales de los Materiales” se
proporcionará los conceptos básicos que serán de utilidad para la aplicación de los distintos
materiales en las instalaciones de GLP. Está sesión se ha dividido en dos segmentos:
7.Tipos de materiales para las instalaciones de GLP.
2. Conceptos básicos utilizados en la clasificación de los materiales en las instalaciones de GLP.

3. TIPOS DE MATERIALES PARA
INSTALACIONES DE GLP

4. INFORMACION GENERAL
Se dice que existen más de 50 000 materiales disponibles para el ingeniero. En el diseño de una
estructura o dispositivo, ¿cómo elegirá el ingeniero entre un menú tan amplio el material más
adecuado? Los errores pueden causar desastres. Durante la Segunda Guerra Mundial, un tipo de
barco mercante fabricado por soldadura sufrió grandes pérdidas pero no causadas por el
enemigo, sino a causa de que se partió por la mitad en el mar: la tenacidad a la fractura del
acero, en particular la de las soldaduras 1-1, era muy pequeña. Más recientemente, tres aviones
Comet se perdieron antes de que se cayera en la cuenta de que el valor de diseño de la
resistencia a la fatiga –para los marcos de las ventanillas– era superior a la del material elegido.
Quizás, ustedes mismo tendrán experiencias negativas a causa de un mal diseño en aparatos de
plástico: sus frecuentes fallos se deben a que el que los diseñó probablemente no consideró el
bajo módulo que tienen los polímeros.
Por ello, es vital que el ingeniero profesional conozca cómo se seleccionan los materiales y sepa
cuál se ajusta a las demandas del diseño, económicas y estéticas, así como de resistencia y
durabilidad. El diseñador debe comprender las propiedades de los materiales y sus limitaciones.
En la Tabla 1 se listan estas propiedades de los materiales junto con otras que debe considerar
el diseñador a la hora de elegir un material.

5. INFORMACION GENERAL
Tabla 1. Tipos de Propiedades

6. TIPOS DE MATERIALES
Cerámicos y
Metales Polímeros Compuestos* Naturales
Vidrios
Ferrosos - Polietileno (PE)
- Alúmina –esmeril, - Madera
- Poliamidas – nailon - Polímeros reforzados
zafiro– (Al2O3) con fibra de vidrio - Piel
(PA)
- Magnesia (MgO) (GFRP) - Algodón, lana,
- Hierro dulce - Poliestireno (PS)
- Sílice (SiO2), vidrio y - Polímeros reforzados seda
- Acero - Poliuretano (PU)
silicatos con fibras de carbono - Hueso.
- Fundiciones - Policloruro de vinilo
- Carburo de silicio (SiC) (CFRP)
(PVC) - Nitruro de silicio (Si3N4) - Polímeros cargados
- Resinas epoxi (EP) - Cemento y hormigón - Cermets
No Ferrosos - Elastómeros, como
el caucho natural
Aleaciones:
- Pesadas
Cu, Pb, Zn Solo ciertos tipos de metales (ferrosos y no ferrosos) y algunos polímeros son
- Ligeras utilizados en las instalaciones de GLP, dado que están permitidos por la normativa
Al, Ti vigente. En estos materiales nos enfocaremos más adelante, a fin de conocer sus
- Ultraligeras
propiedades y características.
Mg, Be
* En la actualidad se utilizan materiales compuestos para la fabricación de cilindros, como una alternativa a la fabricación
tradicional de cilindros de acero.

7. TIPOS DE MATERIALES
Un material es ferroso o férrico cuando su componente principal es el hierro (Fe). Normalmente posee
pequeñas cantidades de Carbono (C) que se han incorporado en el proceso de obtención, y otros
Metales Ferrosos metales incorporados, para que la aleación resultante adquiera propiedades especiales.
El Fe puro no presenta buenas propiedades mecánicas, por lo que tiene muy pocas aplicaciones
técnicas.
Hierro dulce: C < 0,1%
Aceros: 0,1 % < C < 2%
Fundiciones: 2 %< C < 7%
Hierro dulce
Las aleaciones (mezcla de dos o más materiales, donde al menos uno, de forma mayoritaria es un
metal) con un contenido de carbono superior, carecen de interés industrial porque son demasiado
frágiles.
Características del hierro puro:
Es un material magnético (ferromagnético).
Color blanco azulado.
Acero Muy dúctil y maleable.
Punto de fusión: aproximadamente 1500º C
Densidad alta (7,87 g/cm3.)
Buen conductor del calor y la electricidad.
Se corroe y oxida con mucha facilidad.
Es un metal blando.
Bajas propiedades mecánicas (al corte, limado, conformado, etc.).
Fundiciones En la industria, el hierro se emplea aleado con carbono y otros materiales, lo que mejora mucho sus
propiedades. Una aleación de Fe + C es un producto siderúrgico, que se define como toda sustancia
férrea que ha sufrido un proceso metalúrgico.

8. TIPOS DE MATERIALES
Tiene un contenido en carbono inferior al 0,1 %. En estas condiciones puede considerarse
químicamente puro. Es un material de color plateado, de gran permeabilidad magnética, dúctil y
Metales Ferrosos maleable. Admite la forja, por lo que también se le denomina hierro forjado. Puede obtenerse por
procedimientos electrolíticos, a partir de baños de sulfato y cloruro de hierro. El material que resulta se
emplea para conducción eléctrica por su baja resistividad. Sin embargo, resulta muy poroso, se oxida
con gran facilidad y presenta con frecuencia grietas internas que lo hacen poco útil para otras
aplicaciones industriales.
Hierro dulce
El arrabio o fundición de primera fusión cuando solidifica resulta un material muy duro, pero su
contenido en carbono y otras impurezas hace que sea frágil y quebradizo y que no admita la forja ni la
soldadura. En estas condiciones no puede utilizarse para fabricar piezas que vayan a estar sometidas
Acero
a esfuerzos.
Según las impurezas que contiene, se distinguen la fundición gris y la fundición blanca, nombre que
reciben por el aspecto que presenta su superficie de fractura.
La fundición gris se obtiene cuando el contenido de silicio es
elevado. El carbono cristaliza entonces en forma de grafito y sólo
puede emplearse para piezas moldeadas.
Fundiciones La fundición blanca se obtiene cuando el contenido de
manganeso es elevado. En estas condiciones, el carbono se
combina con el hierro formando carburo de hierro y se utiliza como
una de las materias primas para la obtención del acero.

9. TIPOS DE MATERIALES
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 0.1% y 2% en peso de su composición, aunque
Metales Ferrosos normalmente estos valores se encuentran entre el 0,2% y el 0,3%.
El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y
de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas
Aceros comerciales
Hierro dulce 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.
Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran tanques de GLP, 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,
Acero además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales.
Estos aceros de aleación se pueden clasificar a su vez en :
Estructurales. Se emplean para diversas partes de máquinas, tales como engranajes, ejes y
palancas. También se utilizan en estructuras de edificios, construcción de chasis de automóviles,
puentes y barcos. El contenido de la aleación varía desde 0,25% a un 6%.
Para herramientas. Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar
metales y no-metales; taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.
Especiales. Son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior
Fundiciones al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, se
emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos.

10. TIPOS DE MATERIALES
 Aceros de baja aleación ultrarresistentes: Esta familia es la más reciente de las
cuatro grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más baratos que
Metales Ferrosos los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los
costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que
les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los
vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar
cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería
necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de
Hierro dulce acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. 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: Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros
elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la 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
Acero esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus
superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines
decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de refinerías
de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para cápsulas
espaciales. También se usa para fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o
para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos
corporales. En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a
Fundiciones menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse
con facilidad.
En el siguiente diagrama se puede observar el proceso productivo del acero. Asimismo, para un mayor
detalle, ver la animación “El Ciclo del Acero” en el siguiente link: http://apta.com.es/otua/otuaesp.html

11. TIPOS DE MATERIALES – EL ACERO

12. TIPOS DE MATERIALES
Aunque los metales ferrosos son los más utilizados, el resto de los metales (los no ferrosos) son cada
día más imprescindibles.
Metales
Clasificación
No Ferrosos
Pesados: Son aquellos cuya densidad es igual o mayor a 5 gr/cm3. Se encuentran en este grupo el
cobre, el estaño, el plomo, el cinc, el níquel, el cromo y el cobalto entre otros.
Ligeros: Tienen una densidad comprendida entre 2 y 5 gr/cm3. Los más utilizados son el aluminio y
el titanio.
Ultraligeros: Su densidad es menor a 2 gr/cm3. Se encuentran en este grupo el berilio y el
magnesio, aunque el primero de ellos raramente se encuentra en estado puro, sino como elemento de
Cobre aleación.
Todos estos metales no ferrosos, en estado puro, son blandos y poseen una resistencia mecánica
bastante reducida. Para mejorar sus propiedades, los metales puros suelen alearse con otros.
Latón
Titanio Magnesio Aluminio Níquel

13. TIPOS DE MATERIALES
Propiedades:
Es uno de los metales no ferrosos de mayor utilización.
Metales Tiene un color rojo-pardo.
Su conductividad eléctrica es elevada
No Ferrosos Su conductividad térmica también es elevada.
Es un metal bastante pesado, su densidad es 8.9gr/cm3.
Relativamente blando
Es muy dúctil y maleable.
Resiste muy bien la corrosión y la oxidación (a la intemperie se recubre de una capa de carbonato
verdosa –cardenillo- que le protege de la oxidación posterior)
Aplicaciones del cobre:
Su principal aplicación es como conductor eléctrico, pues su ductilidad le permite transformarlo en
Cobre cables de cualquier diámetro.
Por su alta resistencia a la oxidación se emplea en instalaciones de tuberías y calderas en
intercambiadores de calor.
Latón

14. TIPOS DE MATERIALES
Características:
Es una aleación de Cu con Zn
Metales Menos resistente que el Cu
Soporta mejor el agua y el vapor
No Ferrosos Uso en casquillos de ajuste de piezas mecánicas
Se añade Cu (moldeabilidad), Sn y Al (resistencia a la corrosión marina) o Pb (capacidad de
mecanizado) para mejorar las propiedades.
Aplicaciones:
Por tener un color amarillo brillante, con gran parecido al oro, se utiliza en joyería conocida como
bisutería, y elementos decorativos.
En fabricación de armamento, calderería, soldadura, alambres, tubos de condensador, terminales
eléctricas, dinero moneda, así como en instrumentos musicales (ej. Saxofon).
Cobre Como no es atacado por el agua salada, se usa mucho en las construcciones de barcos, en equipos
pesqueros y marinos,
El latón no produce chispas por impacto mecánico, una propiedad atípica en las aleaciones. Esta
característica convierte al latón en un material importante en la fabricación de envases para la
manipulación de compuestos inflamables.
Por su fácil maquinado y buen precio de recompra de las virutas se usa mucho para la fabricación de
válvulas para uso industrial.
Latón

15. TIPOS DE MATERIALES
Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más
pequeñas llamadas monómeros .
Polímeros
Propiedades:
Elevado poder dieléctrico,
Es de fácil teñido en todos los tonos y colores,
De baja densidad, que varía entre 0,9 y 1,5
Su elevada resistencia mecánica los hace resistentes a la rotura y al desgaste,
De fácil obtención a bajas temperaturas, lo que permite su fabricación en gran escala.
Son de gran valor su inercia química, que los hace inatacables por los ácidos y bases y por los
agentes atmosféricos,
Polietileno Estas valiosas cualidades han dado lugar a la producción industrial de un gran número de altos
polímeros, conocidos técnicamente como plásticos, resinas, elastoplásticos y fibras sintéticas, los
cuales van invadiendo todos los campos de aplicación de los productos convencionales, tal como
metales, porcelana, madera, gomas, seda, algodón, etc., puesto que en muchos casos son incluso
más baratos que éstos.
Clasificación según el proceso de obtención:
Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los
seres vivos son macromoléculas de polímeros. Ej.: Las proteínas, la celulosa, el caucho natural, etc.
Poliamidas
Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Ej.: La
nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc.
Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Ej.:
El nailon, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, poliamida, etc.

16. TIPOS DE MATERIALES
El polietileno (PE) es químicamente el polímero más simple. Se representa con su unidad repetitiva
(CH2-CH2)n. Es uno de los plásticos más comunes, debido a su alta producción mundial
Polímeros (aproximadamente 60 millones de toneladas anuales alrededor del mundo) y a su bajo precio.
Es químicamente inerte. Se obtiene de la polimerización del etileno (de fórmula química CH2=CH2 y
llamado eteno por la IUPAC), del que deriva su nombre.
PEBD (Polietileno de Baja Densidad):
Bolsas de todo tipo (Ej.: congelados, industriales, etc.;
Base para pañales desechables;
Bolsas para suero;
Contenedores herméticos domésticos; Símbolo de que el
Polietileno Tubos y pomos: cosméticos, medicamentos y alimentos; polietileno de baja
Tuberías para riego. densidad es reciclable.
Envasado automático de alimentos y productos industriales: leche, agua, plásticos, etc.;
PEAD (Polietileno de Alta Densidad):
Cajones para pescados, gaseosas, cervezas;
Envases para pintura, helados, aceites;
Guías de cadena, piezas mecánicas.
Poliamidas Biberones para bebé
Juguetes
Envases para: detergentes, lejía, aceites automotor, lácteos, etc.
Tuberías para gas, telefonía, agua potable, minería, láminas de drenaje y uso sanitario;
También se usa para recubrir lagunas, canales, fosas de neutralización, depósitos de agua,
recubrimientos interiores de depósitos, plantas de tratamiento de aguas, lagos artificiales, canalones de
lámina, etc..

17. TIPOS DE MATERIALES
Una poliamida es un tipo de polímero que contiene enlaces de tipo amida (o amina ácida, es
compuesto orgánico que consiste en una Amina unida a un Acido Carboxilico). Las poliamidas se
Polímeros pueden encontrar en la naturaleza, como la lana o la seda, y también ser sintéticas, como el nailon o el
Kevlar
Las poliamidas se pueden aditivar con fibra de vidrio, molibdeno, grafito, teflón. Con ello conseguimos
aumentar la resistencia a la fricción , al calor, aumentar el impacto, estabilidad dimensional. También
los podemos encontrar ignífugas.
Las poliamidas son materiales versátiles que se utilizan en numerosas aplicaciones; automoción,
equipos industriales, maquinaria, engranajes, soportes, y en general en piezas que sufran
mecánicamente.
Polietileno
Características:
Rango de temperatura de trabajo -40ºC +90ºC.
Alta resistencia mecánica.
Buena resistencia a la fatiga.
Alto poder amortiguador.
Buenas propiedades de deslizamiento.
Resistencia sobresaliente al desgaste.
Autoextingible.
Poliamidas .

18. MUCHAS GRACIAS