Los aceros se pueden clasificar con base en diversos criterios. Uno de ellos es el que los ordena de acuerdo con sus propiedades. Bajo esta perspectiva, los aceros se clasifican en aceros inoxidables, aceros de herramienta y aceros de construcción.
Los aceros inoxidables poseen una alta resistencia a ambientes agresivos, los de herramienta aseguran una alta dureza y resistencia al desgaste y los de construcción ostentan una buena resistencia mecánica y facilidad de fabricación (1).
Algunos de los aceros de construcción son el acero al carbón o acero al carbono, el acero dulce, el acero microaleado y el acero de alta resistencia (1). En este artículo nos ocupamos del primero de ellos por su importancia en la elaboración de tanques o recipientes sujetos a presión.
Aceros de construcción
Los aceros de construcción se caracterizan por tener propiedades mecánicas superiores al resto de los aceros. Algunas de ellas son alargamiento o elongación, facilidad de fabricación, límite elástico, resistencia a la fatiga y a la tracción y tenacidad.
Este tipo de acero se usa en la elaboración de diferentes herramientas o equipo de máquinas para construcciones e instalaciones, y para crear elementos estructurales que soportan grandes cargas y acciones mecánicas de servicio.
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Acero al carbón
El acero de construcción más conocido es el acero de carbono. Su característica principal es que cualquiera de sus elementos aleantes (sea cromo, manganeso, níquel, silicio, titanio o vanadio) es inferior a la cantidad de carbono en éste (2).
El carbono es el medio más barato para aumentar la resistencia mecánica de los aceros; no obstante, aunque hay una reducción en su tenacidad y soldabilidad, su fragilidad en frío aumenta (1).
El contenido de carbono en dicho acero es importante porque este elemento aumenta su índice de fragilidad en frío, su resistencia mecánica y a la tracción, y reduce su ductilidad y tenacidad (3).
El acero al carbón puede ser moldeado inmediatamente después de salir de la planta de fundición, ya sea para forja o laminación. En ciertas ocasiones, además, puede ser tratado térmicamente o sometido a un tratamiento de recocido o normalizado, para aliviar las tensiones internas de los procesos.
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Clasificación de acero al carbón
Los aceros al carbón se clasifican según el porcentaje de carbono en su composición:
- Aceros de bajo carbono (% carbono < 0.25 o 1016 a 1030 SAE). Presentan buenas características de ductilidad, maleabilidad, maquinabilidad y soldabilidad. Son idóneos para el brazing o soldadura (unión de metales). Sus principales aplicaciones se implementan en la fabricación de alambres, barras, clavos, tornillos y varillas.
- Aceros de medio carbono (0.25 < % carbono < 0.55 o 1035 a 1053 SAE ). Tienen mayor dureza y resistencia que los anteriores. Consienten cierto grado de temple y, generalmente, necesitan de un precalentamiento antes de someterse a un proceso de soldadura. Sus principales aplicaciones se centran en la elaboración de alambres para resortes y cables.
Los aceros de medio carbono son muy requeridos para la fabricación de ejes para medios de transporte, engranajes y resortes.
- Aceros de alto carbono (0.55 < % carbono < 2 o 1055 a 1095 SAE). Poseen una altísima dureza y resistencia, y buena composición para ser templados; por otro lado, su soldabilidad es muy baja. No se utilizan en trabajado en frío (con excepción del enrollado y plaqueado) y deben ser tratados térmicamente para evitar fisuras.
Son demandados para la creación de herramientas de arranque de viruta y de corte (brocas, cintas de sierra, cuchillas de torno, discos de arado, limas y yunques).
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Aplicaciones
Los aceros al carbón tienen diversas aplicaciones, por ejemplo, sirven para fabricar piezas con resistencia media como ejes, engranajes y forjas. Asimismo, son de utilidad para crear ángulos, perfiles, placas y vigas, requeridas frecuentemente en la construcción de barcos, edificios y puentes (1).
Recipientes sujetos a presión
Otra de las aplicaciones significativas del acero al carbón son los recipientes sujetos a presión, que son aparatos diseñados y creados para operar con fluidos o gases a presiones superiores al de la atmósfera. Esta presión puede generarse a partir de fuentes externas o con la aplicación de calor de manera directa, indirecta o ambas.
Los líquidos y los gases encapsulados requieren de contenedores especiales para ser almacenados, transportados y manejados sin ningún riesgo; por lo tanto éstos deben mantener condiciones específicas de fabricación, operación y mantenimiento.
Los recipientes sujetos a presión están fabricados, por lo general y principalmente, con placas de acero al carbón. Los principales tipos de acero utilizados son (4):
- A36. Es considerado el acero más común por su facilidad de fabricación y es parte de los aceros de bajo carbono. Su presentación habitual es en láminas (hojas laminadas) de acero. A partir de éste se crean productos que requieren de estructuras de acero soldadas o que requieran ser atornilladas.
Cuenta con alta resistencia física, buena fusibilidad (capacidad de fundición), amplia capacidad para ser soldado sin generar defectos, elevada flexibilidad y gran elasticidad.
Además de ser utilizado en los tanques a presión, es de utilidad para la elaboración de depósitos de combustibles, piezas de puentes y plataformas petroleras. Así, es muy requerido en la construcción civil y de obra pública; asimismo, recientemente, se ha incrementado su valor y uso en la industria automotriz.
El peso promedio de una placa de acero va a depender, específicamente, del espesor o grosor de la placa y no del tipo de Acero.
- A283. Es un acero de baja o media resistencia (con un contenido de carbono máximo de 0.24 %) para estructuras de uso moderado y alta soldabilidad, y se produce en los grados A, B, C y D. Posee buena conformabilidad, gran relación resistencia-precio, un límite elástico mínimo (205 MPa) y una resistencia a la tracción también mínima (380 MPa).
Los recipientes de baja presión son uno de los productos que más se generan con este tipo de acero, aunque también es usado para la elaboración de tanques de almacenamiento de crudo, tuberías y otros productos que cumplen con propósitos estructurales. La industria petroquímica es la que muestra preferencia por este tipo de acero.
- A285. Tiene buenas propiedades de soldabilidad, que se mantienen tanto en altas como en bajas temperaturas; además, presenta gran resistencia a la tracción baja o intermedia.
Es ideal para fabricar recipientes a presión que necesiten resistir al calor. Asimismo, con este tipo de acero pueden construirse calderas, tanques de almacenamiento y tuberías que transporten líquidos calientes.
- A 516. Preferido para la fabricación de recipientes sujetos a presión. Su composición es de carbono-manganeso (medio carbono, medio manganeso y con silicio) y se produce en los grados 55, 60, 65 y 70. Su presentación más usual es en forma de placas.
Cuenta con buenos niveles de soldabilidad y resiliencia debido a que resiste elevadas presiones a diferentes temperaturas. Además, presenta alta resistencia a la tracción, ductilidad (capacidad de convertirse en alambres o hilos), homogeneidad y tenacidad.
Su mayor aplicación es, como ya lo mencionamos, en recipientes sujetos a presión; específicamente, en los recipientes soldados que necesitan de una tenacidad alta o de gran resistencia al impacto, así como de los que están en servicio de temperatura baja y moderada.
Estos recipientes pueden tener partes secundarias o misceláneas que se componen de aceros estructurales. Esta composición depende de la sustancia o contenido que vaya a ser almacenado, así como de las condiciones de temperatura y la presión de estos aparatos.
Las industrias que más hacen uso de los tanques a presión son: la alimentaria y de bebidas, la automotriz, la azucarera, la calera y cementera, la de celulosa y de papel, la metalúrgica, la petroquímica, la química, la siderúrgica y la textil.
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Los principales tipos de acero inoxidable son el 304, el 306 y el dúplex. Entérate de las características de cada uno en este texto sobre tanques de acero inoxidable.
Referencias de consulta
1. Francisco Belzunce. Aceros y fundiciones: Estructuras, transformaciones, tratamientos térmicos y aplicaciones. Universidad de Oviedo, 2001. Consultado el 1 de mayo de 2022.
2. Distribuidora Majum. Clasificación de los aceros. Distribuidora Majum, s/f. Consultado el 1 de mayo de 2022.
3. Escuela Universitaria de Oficios. Tipos de acero según su composición de carbono. Universidad Nacional de la Plata, s/f. Consultado el 1 de mayo de 2022.
4. Panel y Acanalados Monterrey. La importancia del acero A36: Encuentra sus propiedades y usos. Panel y Acanalados Monterrey, 2021. Consultado el 1 de mayo de 2022.
