¿El óxido es dañino para el acero?
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¿El óxido es dañino para el acero?
¿El óxido es dañino para el acero?
Depende. Respondiendo de forma rápida tenemos que: el óxido presente puede ser un proceso que afecta o beneficia las propiedades del acero, de acuerdo a las condiciones y función al que está destinado.
Para comprender mejor la respuesta es necesario conocer el contexto y la naturaleza del fenómeno de la oxidación.
La oxidación es un proceso natural que se da cuando los metales y no metales pierden electrones.
La forma de deterioro para los tres principales grupos de materiales es:
- Metales: Se caracteriza por la pérdida de material por disolución o por la formación de una capa no metálica (óxido).
- Cerámicas: Son más resistentes al deterioro, el cual ocurre a elevadas temperaturas y ambientes extremos.
- Polímeros: Pueden disolverse en disolventes líquidos o absorberlo e hincharse. Los rayos ultra violeta alteran su estructura.
Cuando el oxígeno se combina con un metal se forma óxido (óxido básico). Si el oxígeno se combina con un no metal se forman anhídridos (óxido ácido).
Los metales se corroen (oxidación) en un medio ambiente gaseoso, alta temperatura.
Los polímeros se corroen (foto-oxidación) cuando se exponen al oxígeno, alta temperatura y radiación ultravioleta.
Este proceso se produce porque la estructura de los elementos tiende a volver a su estado original (el hierro, por ejemplo, se encuentra en la naturaleza en forma de óxidos semejantes a la herrumbre). Generalmente involucra un cambio de peso y deterioro visible que disminuye la resistencia.
La oxidación es un tipo de corrosión. No confundir la corrosión con la oxidación ya que en muchos casos son fenómenos contrarios.
Así, por ejemplo, el aluminio, el cromo y el zinc en contacto con el aire húmedo produce en su superficie una capa de óxido estable que protege de la oxidación al resto del metal.
Entonces ¿Cuándo el óxido se vuelve perjudicial?
Las normativas contienen las variaciones permisibles en masa y dimensiones que deben cumplir los distintos materiales, en nuestro caso las variaciones en masa y acabado.
La norma ASTM A615/A615M (Especificaciones estándar para barras de aceros al carbono lisos y deformados para refuerzo de hormigón), menciona en su Sección 11. “Variación permisible en masa. Las barras con resaltes para hormigón (concreto) armado serán evaluadas sobre la base de masa nominal. La masa determinada usando la masa de una probeta de ensayo, debe ser por lo menos 94% de la masa aplicable por unidad de longitud. En ningún caso el sobrepeso (exceso de masa) de cualquier barra de resalte será causa de rechazo. La variación de masa para barra redondas lisas será calculada sobre la base de variaciones permisibles en diámetro.”
Sección 12. Acabado. “Óxidos, fisuras, irregularidades, u óxido laminado no serán causa de rechazo, si la masa, dimensiones, área de la sección recta, y propiedades de tracción, de una probeta limpiada con escobilla de alambre, no son menores que los requerimientos de esta norma.”
¿Cómo determinamos cuánto se puede reducir una varilla?
Conocer las normativas involucradas nos permite conocer las propiedades y parámetros que deben cumplirse.
El parámetro de área de sección transversal que indica la norma es del 94%, es decir, que se puede reducir hasta un 6% el área de la varilla.
Ejemplo: determinar cuánto es el diámetro mínimo por norma de una varilla con un diámetro de 1 pulg (25.4 mm).
- El área para 1 pulgada es de 510 mm²
- Aplicando el parámetro del 94% del área tenemos:
- Área mínima = 0.94 * 510 mm² = 479.4 mm²
Lo que falta por hacer es una operación para determinar cuál es el diámetro que nos permite obtener esta área de 479.4 mm ², la cual es el área de una circunferencia:
- A=π(ϕ/2)^2 despejando el diámetro tenemos que: ϕ=√((4A)/π)
- Sustituyendo valores y resolviendo las operaciones tenemos:
- ϕ=24.71 mm
- Tenemos que la variación o tolerancia en menos es de 0.69 mm
Esta variación es la diferencia entre el diámetro inicial de la varilla y el nuevo diámetro resultado de limpiar y remover el óxido.
¿Qué efectos tienen la oxidación en el acero de refuerzo?
Para tener una referencia se considera la función como acero de refuerzo en el concreto, que podemos encontrar en todas las construcciones, edificios, instalaciones, casas habitación, departamentos, puentes, entre otras más.
La norma ASTM menciona que, para el acero de refuerzo en el concreto, la corrosión da como resultado la formación de óxido de 2 a 4 veces más volumen que el acero original, con la correspondiente pérdida de sus óptimas propiedades mecánicas, produciendo una reducción en la capacidad del elemento de concreto armado.
El acero de refuerzo (varilla corrugada) en el concreto reforzado, aporta propiedades de resistencia a la tensión requeridas en el concreto. Sin embargo, cuando el acero de refuerzo se corroe provoca una pérdida importante de adherencia entre el acero y el concreto, afectando la estabilidad de la estructura al reducirse el área del acero en su sección transversal y por consiguiente su capacidad resistente.
Las causas más frecuentes por las que se produce la corrosión en el acero de refuerzo son: la carbonatación del concreto, el ataque de cloruros y de sulfuros, y la acción de ambientes agresivos.
Existen dos formas en que afecta la corrosión al acero de refuerzo.
Efecto perjudicial. Corrosión
Para una estructura de concreto armado, encontramos dos principales elementos perjudiciales que se encuentran en el medio ambiente que lo rodea y sustancias con las que interactúa.
El agua o químicos que tienen sulfatos y cloruros; atacan al concreto y una vez que ha sido degradado, atacan al acero de refuerzo dilatando la parte oxidada, esta dilatación crece ocupando más espacio expandiéndose dentro, reventando y debilitando la zona más débil del concreto (lado del recubrimiento), descarándose dejando expuesta aún más la superficie del acero a la intemperie provocando que se presente el proceso de oxidación más rápido.
En condiciones donde el concreto presenta fallas, grietas o áreas que expongan al acero de refuerzo, si se deja expuesto por tiempos prolongados ocasiona que éste se oxide y se degrade por corrosión hasta desaparecer.
Efecto benéfico. Óxido
Caso contrario cuando en el concreto no existen fallas significativas que expongan al acero de refuerzo, el óxido da un beneficio mayor a que si no lo tuviera.
Este óxido es el que se produce cuando se deja el acero a la intemperie un cierto tiempo (con una lluvia, el acero ya presenta óxido de color amarillo o anaranjado).
Lo que normalmente podríamos pensar y que nos dice el sentido común es que se debe limpiar el acero, en este caso las varillas corrugadas.
Pero lo que realmente sucede es que el óxido no influye en la resistencia a la fluencia (deformación) de la varilla corrugada. Mientras se mantengan los parámetros dentro de los límites de la norma, no se debe desechar la varilla oxidada.
¿El óxido es dañino para el acero de refuerzo? La respuesta es no, no es dañino el óxido en varillas dentro del concreto ya que queda aislado del oxígeno del ambiente (elemento que provoca la oxidación) y a su vez éste mejora la adherencia entre el acero y el concreto.
No es necesario realizar una limpieza de las varillas, todo lo contrario. Para poder fundamentar las respuestas anteriores es necesario conocer las normativas involucradas y los parámetros que permiten que esto sea posible.
El óxido aumenta la adherencia del acero de refuerzo con el concreto y la normativa ACI 318S-14 presenta los fundamentos y parámetros correspondientes.
“La norma ACI 318S-14 (Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural), en el comentario R26.6.1.2 (b) Los límites especificados de la oxidación se basan en los ensayos realizados (Kemp et al. 1968) y en la revisión de ensayos y recomendaciones anteriores. Kemp et al. (1968) proporciona una guía con respecto a los efectos de la oxidación y del escamado sobre las características de las barras de refuerzo corrugado. Investigaciones han demostrado que una cantidad normal de óxido aumenta la adherencia. Generalmente, por medio del manejo brusco normal se pierde el óxido que está suelto y que puede perjudicar la adherencia entre el concreto y el refuerzo.”
Ahora sabemos que el óxido es un proceso que puede beneficiar o afectar a las propiedades del acero según el sector donde se utiliza, en este caso es un beneficio dentro del sector de la construcción.
Limitaciones del acero comercial en usos industriales
Corte de placas Hardox sin perder propiedades El corte de placas Hardox es fundamental al momento de fabricar piezas y componentes a partir de este material. Este es un acero reconocido en la industria por su elevada resistencia al desgaste y su durabilidad en condiciones extremas. Importancia de conservar las propiedades luego del corte de placas Hardox Es necesario realizar un corte de placas Hardox eficiente para que no se alteren sus propiedades mecánicas. No deben comprometerse en el proceso ni su dureza ni su resistencia características. El acero Hardox es un material diseñado para soportar impactos, abrasión y cargas pesadas. Estas cualidades se logran gracias a su composición química y a un proceso de fabricación controlado que garantiza dureza uniforme en toda la placa. Efectos de un corte inadecuado de las placas Hardox Si el proceso de corte no se realiza adecuadamente, se pueden generar efectos que afectan características principales del material. Algunos de estos pueden ser: Zonas afectadas por el calor (ZAC). El calor excesivo durante el corte puede modificar la estructura del acero, reduciendo su dureza en los bordes. Deformaciones o grietas. Un mal control de la temperatura o de las tensiones mecánicas puede provocar que la pieza pierda su integridad. Pérdida de precisión dimensional . Lo que dificulta el montaje o la unión con otras piezas. Por estas razones es tan importante elegir técnicas de corte que permitan trabajar con precisión sin comprometer la calidad de las placas. Métodos de corte recomendados para placas Hardox El proceso de corte de placas Hardox debe hacerse en función del grosor de la placa, el nivel de precisión requerido y la aplicación final. A continuación, se describen los métodos más utilizados y sus ventajas. Corte por chorro de agua ( Waterjet ) En este método se utiliza agua a alta presión , en ocasiones mezclada con abrasivos, para cortar el material sin generar calor. Cuenta con las siguientes ventajas: No altera la estructura del acero Garantiza alta precisión y bordes limpios Es ideal para placas de distintos espesores Es recomendado para piezas en las cuales la resistencia al desgaste es crítica. Ofrece una alta precisión en distintos espesores. Corte por láser Utiliza un haz de luz concentrado que funde o vaporiza el material. Las ventajas que ofrece este tipo de corte son: Alta precisión con cortes complejos Velocidad en la producción Es importante, en estos casos, poder controlar la potencia . De esta manera se podrán evitar zonas afectadas por el calor. Corte mecánico (cizallas o aserrado) Se realiza mediante herramientas mecánicas que ejercen presión o fricción . Algunas de las ventajas de este proceso son ser las siguientes: No hay aporte de calor Es una técnica indicada para cortes rectos y simples. Tiene limitaciones, como una menor flexibilidad en las formas que son más complejas. Corte por plasma Emplea un chorro de gas ionizado a alta velocidad para fundir el metal. En este último método de corte se tienen las siguientes ventajas: Más económico que el láser en cortes gruesos Buen equilibrio entre velocidad y precisión Entre sus limitaciones se encuentra que puede generar pequeñas zonas afectadas por el calor. Por esta razón, se debe regular bien la temperatura para obtener un adecuado resultado. Factores claves para un corte exitoso Para garantizar que el corte de placas Hardox mantenga las propiedades de este material, es importante tener en cuenta una serie de factores. Entre esos aspectos están los siguientes: Elección del método adecuado . Debe fundamentarse en el espesor, la forma y la aplicación final. Control de temperatura . Es un factor especialmente importante en procesos térmicos como plasma o láser. Equipos de calidad y calibración . Un equipo en buen estado garantiza cortes precisos. Experiencia del operador . Un personal capacitado es esencial para evitar errores. Además, es recomendable trabajar con proveedores especializados en corte de aceros de alta dureza . Así, se podrán obtener resultados que sean consistentes. Beneficios de un corte adecuado en placas Hardox Un proceso bien ejecutado no solo conserva las propiedades del acero , sino que también ofrece ventajas adicionales, como las siguientes: Mayor vida útil de las piezas . Al evitar zonas debilitadas, las piezas mantienen su resistencia original. Reducción de costos a largo plazo . Menos piezas defectuosas o con necesidad de retrabajos. Mejor ensamblaje y soldabilidad . Bordes limpios y precisos facilitan los procesos posteriores. Además, facilita el cumplimiento de estándares industriales, especialmente en sectores como minería, construcción y transporte pesado. Aplicaciones del acero Hardox cortado con precisión Un corte de placas Hardox bien ejecutado se utiliza en múltiples sectores donde la resistencia y la durabilidad son esenciales. Entre las aplicaciones más comunes se encuentran: Tolvas y chutes para minería Cucharas de excavadoras Placas para camiones de carga pesada Pisos industriales y revestimientos El corte de placas Hardox es un proceso clave para aprovechar las ventajas de este acero. La elección del método de corte , el control de la temperatura y la experiencia del operador son determinantes para un corte eficiente. Invertir en técnicas de corte especializadas no solo garantiza piezas de alta calidad: también optimiza los recursos , reduce costos y prolonga la vida útil de los equipos que utilizan estas placas. Preguntas frecuentes ¿Qué método de corte es el más recomendado para placas Hardox? El corte por chorro de agua es el más seguro para preservar las propiedades del acero, aunque el láser y el plasma también son opciones viables si hay control adecuado de la temperatura. ¿Se pueden soldar las piezas de Hardox después del corte? Sí, siempre que el corte se realice con precisión y no genere zonas afectadas por el calor, lo que facilita la posterior soldadura sin comprometer la resistencia. ¿Qué grosor máximo se puede cortar en Hardox? Depende del método utilizado. Por ejemplo, el corte por chorro de agua puede manejar espesores muy altos, mientras que el láser es más eficiente en grosores medios o delgados.
¿Es posible mecanizar Hardox? Lo que debes saber ¿Es posible mecanizar Hardox sin comprometer su dureza y durabilidad? A continuación, exploraremos todo lo que debes saber sobre este tema, desde técnicas adecuadas hasta consideraciones clave para lograr resultados óptimos. Mecanizar Hardox: una tarea desafiante pero posible Mecanizar Hardox es posible, pero requiere un enfoque especializado. Este acero tiene una dureza Brinell (HBW) que varía entre 400 y 600, según el tipo. Esta propiedad dificulta procesos convencionales de torneado, fresado o taladrado. El acero Hardox es conocido por su extraordinaria resistencia al desgaste y a la abrasión. Por eso, es considerado como un material indispensable para sectores como la minería, la construcción y el transporte . Sin embargo, precisamente estas características que lo hacen tan valioso también plantean un desafío. Por esa razón, trabajarlo de forma mecanizada se convierte en una oportunidad bastante interesante. Aspectos fundamentales para lograr la mecanización Existen diferentes aspectos y elementos que son esenciales para lograr este tipo de trabajo con el acero Hardox . Así que en caso de querer hacerlo, primero debes tener en cuenta lo siguiente: Usar herramientas adecuadas . Preferiblemente con insertos de carburo o cerámica. Ajustar parámetros de corte . Velocidad, avance y profundidad deben ser cuidadosamente seleccionados. Evitar sobrecalentamiento . El calor excesivo puede afectar la microestructura del acero. Con esto, ya puedes dar tus primeros pasos en el proceso . Con las herramientas precisas y el ajuste de parámetros de corte, garantizas que el resultado sea el deseado. Factores a considerar antes del mecanizado Antes de iniciar cualquier proceso de mecanizado de Hardox , es esencial evaluar varios aspectos. Entre ellos se encuentran los siguientes: Tipo de Hardox Existen diferentes calidades como Hardox 400, 450, 500 y hasta 600. Cuanto mayor es el número, más duro y resistente es el acero, lo que implica mayor complejidad en el mecanizado. Espesor de la placa A mayor espesor, más complicado será el proceso de corte o fresado. En ocasiones, puede requerirse maquinaria de mayor potencia. Propósito final Si la pieza será sometida a desgaste intenso, es vital preservar sus propiedades originales, por lo que técnicas como el corte térmico deben realizarse con extrema precisión. Tipo de maquinaria disponible Los equipos CNC modernos facilitan la tarea, ya que permiten ajustes precisos en parámetros de corte y refrigeración. Técnicas recomendadas para mecanizar Hardox Para obtener resultados eficientes, se recomiendan métodos específicos dependiendo del tipo de mecanizado. Algunas de estas técnicas son las siguientes: Torneado . Herramientas con recubrimientos cerámicos o de carburo. Baja velocidad de corte y avance controlado. Fresado . Fresas con insertos resistentes al desgaste . Uso abundante de refrigerante para evitar deformaciones térmicas. Taladrado . Brocas de carburo sólido con puntas especiales para materiales duros. Velocidad media y presión constante para evitar fracturas. Corte CNC . Plasma de alta definición o láser para cortes precisos sin comprometer propiedades mecánicas. Esas técnicas son las que hacen posible un resultado eficiente al momento de conseguir la mecanización. Con cada una de ellas se pueden conseguir diferentes acciones al usarlo y que permita ajustarse a las necesidades del usuario. Errores comunes al hacer esta acción Algunas prácticas pueden comprometer la calidad del mecanizado. Es por eso que debes evitar por completo los siguientes errores. Usar herramientas inadecuadas que se desgastan rápidamente. Trabajar a altas velocidades, generando calor excesivo. No aplicar refrigeración suficiente, lo que provoca microfisuras. Intentar procesos manuales sin la maquinaria adecuada. Evitar estos errores garantiza que el acero mantenga su dureza y resistencia originales. Permite que se pueda trabajar con total normalidad, aprovechando cada una de las características y ventajas que ofrece. Beneficios de mecanizar Hardox correctamente Cuando el mecanizado se realiza de forma adecuada, las piezas obtenidas ofrecen los siguientes beneficios. Alta precisión dimensional para aplicaciones críticas. Mantenimiento de la dureza y tenacidad originales. Mayor vida útil de los componentes fabricados. Optimización de costos, al reducir retrabajos y desgaste prematuro. De esta manera conseguirás adaptar el resultado con una precisión eficiente en las aplicaciones más críticas. Mantendrás cada una de sus características y su vida útil podrá ser mayor. Mecanizar Hardox no solo es posible, sino que, con la técnica adecuada, puede ofrecer resultados excepcionales. La clave está en seleccionar las herramientas correctas, controlar los parámetros de corte y evitar el sobrecalentamiento. Al hacerlo, es posible fabricar piezas de alta precisión sin perder la resistencia y durabilidad que hacen de Hardox un material tan apreciado en industrias exigentes.
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