sábado, 30 de enero de 2016

Comparándolo con R-404A, Opteon® XP40 posee un potencial de calentamiento global en torno a un 65 por ciento menor y una eficiencia energética significativamente mayor.

Lineales refrigerados de temperatura media con sistema híbrido R-404A/CO2, se reconvierten a la refrigeración más sostenible Opteon® XP40 de DuPont en un supermercado italiano

Comparándolo con R-404A, Opteon® XP40 posee un potencial de calentamiento global en torno a un 65 por ciento menor y una eficiencia energética significativamente mayor. 
 
 
Imagen: DuPont
En un proyecto piloto de Julio de 2014 los lineales refrigerados de media temperatura (MT) de un sistema híbrido 404A/CO2 de un supermercado de Milán, fueron reconvertidos al Opteon® XP40 (R-449A) de DuPont.

Núremberg/Alemania, 14 de octubre 2014. En un proyecto piloto, en julio de 2014, ingenieros italianos de la contratista CREA SpA, de Milán, han reconvertido en un supermercado de Milán el lineal de temperatura media (MT) de refrigeración en un sistema híbrido R-404A/CO2 con Opteon® XP40 (R-449A) de DuPont. En comparación con el R-404A, este nuevo refrigerante, con su valor GWP de 1397, tiene evidentemente un potencial menor de calentamiento global y forma parte de la cada vez mayor gama de refrigerantes con bajo potencial de calentamiento atmosférico de la compañía. Puede reemplazar al R-404A y R-507A, que se utilizan en la actualidad para usos comerciales e industriales y sistemas de expansión directa de baja temperatura, tanto en nuevos equipos como en la reconversión de sistemas ya existentes. 

El pack compresor de refrigeración MT del sistema híbrido R-404A/CO2 consta de seis compresores de tornillo con válvulas de expansión electrónicas Bitzer, que cubren 73 armarios y 7 cámaras frigoríficas. Se entró en el software de control para preparar la reconversión de los datos para Opteon® XP40. 

La modificación se inició un sábado por la noche, después del cierre de la tienda, y finalizó mucho antes de la apertura, el domingo por la mañana. Una vez que la carga refrigerante original del R-404A se había retirado del sistema MT, se reemplazó el filtro secador, como suele hacerse en el servicio técnico. Después se evacuó el sistema, se sometió a pruebas de fugas y se llenó con Opteon® XP40. La reconversión se produjo sin ningún problema. Claudio Bresolin, co-propietario de Crea SpA, comentó: "La puesta en marcha fue muy fácil para Opteon® XP40, con nuevos datos introducidos a través del PC, ya que la instalación utiliza válvulas de expansión electrónicas y el sistema Danfoss ADAP-KOOL®1. No tuvo que reemplazarse ningún otro componente, ni cambiarse el aceite. Las mediciones de antes y después de la modificación han demostrado que este refrigerante tienen una eficiencia energética notablemente superior a la del R-404A que se utilizaba con anterioridad". 

Según comenta Franco Bresolin, co-propietario de Crea SpA: "nuestro cliente quedó muy satisfecho con la reconversión a Opteon® XP40, que fue muy directa y no dio lugar a ninguna alteración de las actividades comerciales. El sistema funcionó sin problemas en la renovación y las operaciones fueron realmente estables. La capacidad de refrigeración se mantuvo sin cambios. Las temperaturas de descarga se encuentran dentro de las tolerancias de los compresores de tornillo Bitzer, incluso en los días de mayor calor". A la luz de esta experiencia positiva con Opteon® XP40 ya existen planes de reconvertir un número adicional de supermercados en un futuro cercano. 

Opteon® XP40 es un refrigerante no perjudicial para el ozono a base de hidrofluoroolefina con un potencial de calentamiento global bajo. Cuenta con una combinación equilibrada de propiedades ventajosas y es adecuado para reemplazar a R-404A / R-507A en los sistemas de refrigeración con compresores de desplazamiento y expansión directa para aplicaciones de refrigeración comercial e industrial y de congelación. Tiene un GWP de un 65% inferior al de R-404A / R-507A y cumple con los requisitos del nuevo reglamento europeo de gases fluorados No. 517/2014, que entrará en vigor a partir del 1 de enero de 2015. Durante un periodo de 15 años, este reglamento pretende reducir gradualmente el número de toneladas equivalentes de CO2 generadas en el mercado. Esto dará lugar a una reducción de alrededor del 80% en 2030 y prohibirá el uso comercial de los HFC con un potencial de calentamiento atmosférico superior a 2500 en la mayoría de las aplicaciones a partir del 1 de enero de 2020. 

Desde 1802, DuPont (NYSE: DD) está a la vanguardia mundial en ciencia e ingeniería, poniendo en el mercado productos, materiales y servicios innovadores. Estamos convencidos de que colaborando con clientes, gobiernos, ONG’s y líderes de opinión, podemos ayudar a encontrar soluciones a desafíos tales como el abastecimiento de alimentos saludables a la creciente población mundial, la reducción de la actual dependencia de combustibles fósiles o la protección de las personas y el medio ambiente. Para más información sobre DuPont y su compromiso con una innovación integradora, por favor visite www.dupont.com

Reconversión de R-404A y R-507A

Reconversión de R-404A y R-507A

Opteon™ XP40 (R-449A) es un refrigerante con base de hidrofluoro-olefina (HFO) que no perjudica a la capa de ozono y posee un potencial de calentamiento global (GWP) bajo, con un equilibrio óptimo de propiedades para sustituir a R-404A/R-507 en aplicaciones industriales comerciales de expansión directa y desplazamiento positivo de temperaturas baja y media.
Opteon™ XP40 es adecuado para instalaciones nuevas así como para la reconversión de sistemas existentes, proporcionando mejor eficiencia energética y propiedades medioambientales.

Aplicaciones

Refrigeración por expansión directa comercial e industrial de temperatura baja y media
  • Supermercados
    – sistemas centralizados en lineal
    – sistemas distribuidos
    – salas refrigeradas/congeladores, salas de preparación, etc...
  • Servicios alimentarios (p.e. unidades de condensación)
  • Almacenamiento en frío (p.e. unidades de condensación)
  • Sistemas autónomos
  • Equipos nuevos/reconversión de sistemas existentes

Ventajas

  • No perjudica a la capa de ozono y bajo GWP (>65% de reducción frente a R-404A)
  • Mejor eficiencia energética frente a R-404A/R-507
  • Reconversión rápida, fácil y económica a partir de R-404A/R-507
  • Seguro y no inflamable (clasificación ASHRAE A1)
  • Avalado por los principales fabricantes de equipos y componentes
  • Ensayos de campo a fondo sin cambio de equipo/lubricante/juntas (puede precisarse ajuste de sobrecalentamiento)
  • Alternativa a los refrigerantes de temperatura baja y media de la serie R-407
  • Miscible con lubricantes POE
  • Puede ser rellenado si hay pérdidas

Opteon™ XP40 - propiedades

CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS


1.1- Generalidades

Existe una gran variedad en la forma de identificar y clasificar a los aceros. Sin embargo, la mayoría de los aceros utilizados industrialmente presentan una designación normalizada expresada por medio de cifras, letras y signos. Hay dos tipos de designaciones para cada tipo de material, una simbólica y otra numérica.
Novedad Legislativa:
Instrucción de Acero Estructural (EAE)
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Instrucción de Acero Estructural (EAE)
Accede a la versión completa de la nueva Instrucción de Acero Estructural (EAE)
La designación simbólica expresa normalmente las características físicas, químicas o tecnológicas del material y, en muchos casos, otras características suplementarias que permitan su identificación de una forma más precisa.
Por otro lado, la designación numérica expresa una codificación alfanumérica que tiene un sentido de orden o de clasificación de elementos en grupos para facilitar su identificación. En este caso, la designación no tiene un sentido descriptivo de características del material.
En general, cuando se acomete el tema de hacer una clasificación de los aceros, ésta dará resultados diferentes según el enfoque que se siga. Así, se puede realizar una clasificación según la composición química de los aceros, o bien, según su calidad. También se pueden clasificar los aceros atendiendo al uso a que estén destinados, o si se quiere, atendiendo al grado de soldabilidad que presenten.
En los siguientes apartados de este tutorial, se pretende exponer los distintos criterios de clasificación antes mencionados.

1.2- Normas de aplicación
Dada la gran variedad de aceros existentes, y de fabricantes, ha originado el surgir de una gran cantidad de normativa y reglamentación que varía de un país a otro.
En España, la clasificación de los aceros está regulado por la norma UNE-EN 10020:2001, que sustituye a la anterior norma UNE-36010, mientras que específicamente para los aceros estructurales éstos se designan conforme a las normas europeas EN 10025-2: 2004 y EN-10025-4: 2004.
No obstante, existen otras normas reguladoras del acero, con gran aplicación internacional, como las americanas AISI (American Iron and Steel Institute) y ASTM (American Society for Testing and Materials), las normas alemanas DIN, o la ISO 3506.
2- Clasificación según UNE-EN 10020:2001
2.1- Por composición química
Según la norma UNE EN 10020:2001, y atendiendo a la composición química, los aceros se clasifican en:
• Aceros no aleados, o aceros al carbono: son aquellos en el que, a parte del carbono, el contenido de cualquiera de otros elementos aleantes es inferior a la cantidad mostrada en la tabla 1 de la UNE EN 10020:2001. Como elementos aleantes que se añaden están el manganeso (Mn), el cromo (Cr), el níquel (Ni), el vanadio (V) o el titanio (Ti). Por otro lado, en función del contenido de carbono presente en el acero, se tienen los siguientes grupos:
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I) Aceros de bajo carbono (%C < 0.25)
II) Aceros de medio carbono (0.25 < %C < 0.55)
III) Aceros de alto carbono (2 > %C > 0.55)

• Aceros aleados: aquellos en los que, además del carbono, al menos uno de sus otros elementos presentes en la aleación es igual o superior al valor límite dado en la tabla 1 de la UNE EN 10020:2001. A su vez este grupo se puede dividir en:
I) Aceros de baja aleación (elementos aleantes < 5%)
II) Aceros de alta aleación (elementos aleantes > 5%)

• Aceros inoxidables: son aquellos aceros que contienen un mínimo del 10.5% en Cromo y un máximo del 1.2% de Carbono.

2.2- Según la calidad
A su vez, los anteriores tipos de aceros la norma UNE EN 10020:2001 los clasifica según la calidad del acero de la manera siguiente:
• Aceros no aleados
Los aceros no aleados según su calidad se dividen en:
- Aceros no aleados de calidad: son aquellos que presentan características específicas en cuanto a su tenacidad, tamaño de grano, formabilidad, etc.
- Aceros no aleados especiales: son aquellos que presentan una mayor pureza que los aceros de calidad, en especial en relación con el contenido de inclusiones no metálicas. Estos aceros son destinados a tratamientos de temple y revenido, caracterizándose por un buen comportamiento frente a estos tratamientos. Durante su fabricación se lleva a cabo bajo un control exhaustivo de su composición y condiciones de manufactura. Este proceso dota a estos tipos de acero de valores en su límite elástico o de templabilidad elevados, a la vez, que un buen comportamiento frente a la conformabilidad en frío, soldabilidad o tenacidad.
Tablas de Perfiles
Acceso a las tablas de perfiles normalizados
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Tablas de perfiles metálicos
Estructuras de Acero en Edificación
• Aceros aleados
Los aceros aleados según su calidad se dividen en:
- Aceros aleados de calidad: son aquellos que presentan buen comportamiento frente a la tenacidad, control de tamaño de grano o a la formabilidad. Estos aceros no se suelen destinar a tratamientos de temple y revenido, o al de temple superficial. Entre estos tipos de aceros se encuentran los siguientes:
I) Aceros destinados a la construcción metálica, aparatos a presión o tubos, de grano fino y soldables;
II) Aceros aleados para carriles, tablestacas y cuadros de entibación de minas;
III) Aceros aleados para productos planos, laminados en caliente o frío, destinados a operaciones severas de conformación en frío;
IV) Aceros cuyo único elemento de aleación sea el cobre;
V) Aceros aleados para aplicaciones eléctricas, cuyos principales elementos de aleación son el Si, Al, y que cumplen los requisitos de inducción magnética, polarización o permeabilidad necesarios.
- Aceros aleados especiales: son aquellos caracterizados por un control preciso de su composición química y de unas condiciones particulares de elaboración y control para asegurar unas propiedades mejoradas. Entre estos tipos de acero se encuentran los siguientes:
I) Aceros aleados destinados a la construcción mecánica y aparatos de presión;
II) Aceros para rodamientos;
III) Aceros para herramientas;
IV) Aceros rápidos;
V) Otros aceros con características físicas especiales, como aceros con coeficiente de dilatación controlado, con resistencias eléctricas, etc.

• Aceros inoxidables
Los aceros inoxidables según su calidad se dividen en:
- Según su contenido en Níquel:
I) Aceros inoxidables con contenido en Ni < 2.5%;
II) Aceros inoxidables con contenido en Ni ≥ 2.5%;

- Según sus características físicas:
I) Aceros inoxidables resistentes a la corrosión;
II) Aceros inoxidables con buena resistencia a la oxidación en caliente;
III) Aceros inoxidables con buenas prestaciones frente a la fluencia.

2.3- Por su aplicación
Según el uso a que se quiera destinar, los aceros se pueden clasificar en los siguientes:
Aceros de construcción: este tipo de acero suele presentar buenas condiciones de soldabilidad;
Aceros de uso general: generalmente comercializado en estado bruto de laminación;
Aceros cementados: son aceros a los cuales se les ha sometido a un tratamiento termoquímico que le proporciona dureza a la pieza, aunque son aceros también frágiles (posibilidad de rotura por impacto). El proceso de cementación es un tratamiento termoquímico en el que se aporta carbono a la superficie de la pieza de acero mediante difusión, modificando su composición, impregnado la superficie y sometiéndola a continuación a un tratamiento térmico;

Aceros para temple y revenido: Mediante el tratamiento térmico del temple se persigue endurecer y aumentar la resistencia de los aceros. Para ello, se calienta el material a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica y se somete a un enfriamiento más o menos rápido (según características de la pieza) con agua, aceite, etc. Por otro lado, el revenido se suele usar con las piezas que han sido sometidas previamente a un proceso de templado. El revenido disminuye la dureza y resistencia de los materiales, elimina las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima (unos 50° C menor que el templado) y velocidad de enfriamiento (se suele enfriar al aire). La estructura final conseguida es martensita revenida;
Aceros inoxidables o para usos especiales: loa aceros inoxidables son aquellos que presentan una aleación de hierro con un mínimo de 10% de cromo contenido en masa. El acero inoxidable es 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 exterior pasivadora, evitando así la corrosión del hierro en capas interiores. Sin embargo, esta capa exterior protectora que se forma 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, como puedan ser el níquel y el molibdeno;
Aceros para herramientas de corte y mecanizado: son aceros que presentan una alta dureza y resistencia al desgaste;
Aceros rápidos: son un tipo de acero especial para su uso como herramienta de corte para ser utilizados con elevadas velocidades de corte. Generalmente van a presentarse con aleaciones con elementos como el W, Mo y Mo-Co.

2.4- Sistema de numeración de los aceros según EN 10020
El sistema de numeración para los aceros acorde con EN (Número estándar: WNr) es la que se está imponiendo en Europa dada la consolidación de la CEE.
El esquema general del tipo de la numeración de los aceros según esta norma es como la siguiente:
1. YY XX(XX)
donde 1. corresponde al número de grupo de material (1= aceros), para otros números (del 2 al 9) se usan para otros materiales. Como nota informativa se relacionan a continuación la clasificación de los materiales de los grupos 2 y 3 de acuerdo a los metales bases no ferrosos:
Clasificación de los materiales de los Grupos 2 y 3
Rangos de numeración Metales base no ferrosos
2.0000 a 2.1799 Cobre
2.18000 a 2.1999 Reservado
2.20000 a 2.2499 Zinc, Cadmio
2.5000 a 2.2999 Reservado
2.30000 a 2.3499 Plomo
2.3500 a 2.3999 Estaño
2.4000 a 2.4999 Níquel, Cobalto
2.5000 a 2.5999 Metales nobles
2.6000 a 2.6999 Metales de alta fusión
2.7000 a 2.9999 Reservado
3.0000 a 3.4999 Aluminio
3.5000 a 3.5999 Magnesio
3.6000 a 3.6999 Reservado
3.7000 a 3.7999 Titanio
3.8000 a 3.9999 Reservado
Los números denotan la fusión de lo metales y los equipos de procesos y la condición. Los siguientes dígitos son usados para indicar la condición:
0. cualquier tratamiento o sin tratamiento térmico.
1. normalizado.
2. recocido.
3. tratamiento térmico para mejorar maquinabilidad o esferoidización.
4. templado y revenido o endurecido por precipitación para bajas resistencias.
5. templado y revenido o endurecido por precipitación.
6. templado y revenido o endurecido por precipitación para obtener alta resistencia a la tracción.
7. conformado en frío.
8. conformado en frío y revenido muelle.
9. tratado de acuerdo a instrucciones particulares.

YY sirve para indicar el número de grupo de acero, según la Tabla A que a continuación se adjunta en el icono de abajo. En dicha tabla se especifica la siguiente información en cada recuadro:
a) Número de grupo de acero, en la parte superior izquierda;
b) Características principales del grupo de acero;
c) Rm: Resistencia a la tracción.


XX(XX) es el número de secuencia. Los dígitos entre paréntesis son para posibles usos en el futuro. Esta numeración secuencial comprende, como se ve, dos dígitos. Un incremento en el número de dígitos es necesario para equilibrar el incremento en los grados de acero a ser considerados.
El sistema EN 10020 se basa en los aceros clasificados de acuerdo a su composición química (aceros no aleados y aleados, como ya se vio anteriormente) y la principal categoría de calidad basada en sus principales propiedades y aplicaciones.
La EN 10027-2 organiza y administra la numeración de aceros en aplicación de la Verein Deutscher Eisenhüttenleute "Oficina Europea de Registros de Aceros".
3- Otras normas y clasificaciones
3.1- 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-160: Aceros para cementar
- Grupo F-170: Aceros para nitrurar

Serie 2:
F-200: Aceros para usos especiales
La serie 2 se compone de los siguientes grupos:
- 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
La serie 3 se compone de los siguientes grupos:
- Grupo F-310: Aceros inoxidables
- Grupo F-320/330: Aceros resistentes al calor

Serie 4:
F-400: Aceros para emergencia
La serie 4 se compone de los siguientes grupos:
- Grupo F-410: Aceros de alta resistencia
- Grupo F-420: Aceros de alta resistencia
- Grupo F-430: Aceros para cementar

Serie 5:
F-500: Aceros para herramientas
La serie 5 se compone de los siguientes grupos:
- F-510: Aceros al carbono para herramientas
- Grupo F-520: Aceros aleados
- Grupo F-530: Aceros aleados
- Grupo F-540: Aceros aleados
- Grupo F-550: Aceros rápidos

Serie 6:
F-600: Aceros comunes
La serie 6 se compone de los siguientes grupos:
- Grupo F-610: Aceros Bessemer
- Grupo F-620: Aceros Siemens
- Grupo F-630: Aceros para usos particulares
- Grupo F-640: Aceros para usos particulares

Serie 8:
F-800: Aceros de moldeo
La serie 8 se compone de los siguientes grupos:
- Grupo F-810: Al carbono de moldeo de usos generales
- Grupo F-820: Al carbono de moldeo de usos generales
- Grupo F-830: De baja radiación
- Grupo F-840: De moldeo inoxidables

Por otro lado, si se atiende al contenido en carbono, los aceros se pueden clasificar según la siguiente tabla:
Clasificación de los aceros según su contenido en carbono
%Carbono Denominación Resistencia
0.1-0.2 Aceros extrasuaves 38-48 kg/mm2
0.2-0.3 Aceros suaves 48-55 kg/mm2
0.3-0.4 Aceros semisuaves 55-62 kg/mm2
0.4-0.5 Aceros semiduros 62-70 kg/mm2
0.5-0.6 Aceros duros 70-75 kg/mm2
0.6-0.7 Aceros extraduros 75-80 kg/mm2

3.2- Según UNE-36009
La designación según la UNE-36009 se basa en un código con cuatro campos, y es un tipo de designar a los aceros que se sigue utilizando mucho en la industria.
Como se ha dicho, es una codificación que contiene cuatro campos, según la forma siguiente:
F- X Y ZZ
El primer campo para la designación de los aceros comienza por la letra mayúscula F seguida de un guión.
La primera cifra, X, que constituye el siguiente campo se utiliza para indicar los grandes grupos de aceros, siguiendo preferentemente un criterio de utilización. De acuerdo con este criterio, se distinguen los siguientes grupos:
- Aceros especiales: grupos 1, 2, 3, 4 y 5;
- Aceros de uso general: grupos 6 y 7;
- Aceros moldeados: grupo 8;
La segunda cifra, Y, del campo siguiente establece los distintos subgrupos afines dentro de cada grupo, mientras que las dos últimas cifras, ZZ, sin valor significativo, sólo tienen por misión la clasificación y la distinción entre elementos, según se van definiendo cronológicamente.
A continuación se indica la codificación de los grupos más representativos:
- Grupo 1:
F-11XX: Aceros no aleados especiales para temple y revenido;
F-12XX: Aceros aleados de calidad para temple y revenido;
F-14XX: Aceros aleados especiales;
F-15XX: Aceros al carbono y aleados para cementar;

- Grupo 2:
F-26XX: Chapas y bandas de acero aleado para calderas y aparatos a presión;

- Grupo 3:
F-3XXX: Aceros inoxidables de uso general;

- Grupo 5:
F-51XX: Aceros no aleados para herramientas;
F-52XX: Aceros aleados para herramientas;
F-53XX: Aceros aleados para herramientas de trabajo en caliente;
F-55XX: Aceros para herramientas de corte rápido;
F-56XX: Aceros para herramientas de corte rápido;

- Grupo 6:
F-6XXX: Aceros para la construcción;

- Grupo 7:
F-72XX: Aceros para semiproductos de uso general;
F-73XX: Aceros al carbono para bobinas;
F-74XX: Aceros al carbono para alambres;

- Grupo 8:
F-81XX: Aceros moldeados para usos generales;
F-82XX: Aceros moldeados de baja aleación resistentes a la abrasión;
F-83XX: Aceros moldeados de baja aleación para usos generales;
F-84XX: Aceros moldeados inoxidables;

A continuación se relacionan algunos ejemplos de designación de los aceros según la UNE-36009:
- F-1280: Se trata de un tipo de acero especial de baja aleación. Su designación simbólica es 35NiCrMo4, donde la cifra 35 marca el contenido medio de carbono en porcentaje multiplicado por 100, mientras que Ni, Cr, Mo se corresponden con los símbolos de los elementos químicos de aleación básicos. 4 es el contenido medio de molibdeno en porcentaje multiplicado por 100.

- F-1150: Se trata de un tipo de acero no aleado. Su designación simbólica es C55K, donde C es el símbolo genérico para este tipo de aceros, 55 es el contenido medio de carbono en porcentaje multiplicado por 100 y K es la exigencia de límite máximo de fósforo y azufre.

- F-6201: Se trata de un tipo de acero caracterizado por la resistencia a la tracción. Su designación simbólica es A37a, donde A es el símbolo genérico para este tipo de aceros, 37 es la resistencia mínima a la tracción en kg/mm2 y, a es un grado distintivo del tipo.

- F-6102: Se trata de un tipo de acero caracterizado por el límite elástico. Su designación simbólica es AE42N, donde AE es el símbolo genérico para este tipo de aceros, 42 es el límite elástico garantizado en kg/mm2, y N es el estado de suministro.

- F-8102: Se trata de un tipo de acero moldeado caracterizado por la resistencia a la tracción. Su designación simbólica es AM38b, donde AM es el símbolo genérico para este tipo de aceros, 38 es la resistencia mínima a tracción en kg/mm2 y, b es el grado distintivo del tipo.

3.3- Según UNE-3610
La norma española UNE-36010 fue un intento de clasificación de los aceros que permitiera conocer las propiedades de los mismos. Esta norma indica la cantidad mínima o máxima de cada componente y las propiedades mecánicas del acero resultante.
Esta norma fue creada por el Instituto del Hierro y del Acero (IHA), y dividió a los aceros en cinco series diferentes a las que identifica por un número. Cada serie de aceros se divide a su vez en grupos, que especifica las características técnicas de cada acero, matizando sus aplicaciones específicas.
El grupo de un acero se designa con un número que acompaña a la serie a la que pertenece. La clasificación de grupos por serie, sus propiedades y sus aplicaciones se recogen en la siguiente tabla resumen:

Serie Grupo Denominación Descripción
Serie 1 Grupo 1 Acero al carbono Son aceros al carbono y por tanto no aleados. Cuanto más carbono tienen sus respectivos grupos son más duros y menos soldables, pero también son más resistentes a los choques. Son aceros aptos para tratamientos térmicos que aumentan su resistencia, tenacidad y dureza. Son los aceros que cubren las necesidades generales de la Ingeniería de construcción, tanto industrial como civil y de comunicaciones.
Grupos 2 y 3 Acero aleado de gran resistencia
Grupo 4 Acero aleado de gran elasticidad
Grupos 5 y 6 Aceros para cementación
Grupo 7 Aceros para nitruración
Serie 2 Grupo 1 Aceros de fácil mecanización Son aceros a los que se incorporan elementos aleantes que mejoran las propiedades necesarias que se exigen a las piezas que se vayan a fabricar con ellos como, por ejemplo, tornillería, tubos y perfiles para el caso de los grupos 1 y 2. Núcleos de transformadores y motores para los aceros del grupo 3. Piezas de unión de materiales férricos con no férricos sometidos a temperatura para los que pertenezcan al grupo 4. Piezas instaladas en instalaciones químicas y refinerías sometidas a altas temperaturas los del grupo 5.
Grupo 2 Aceros para soldadura
Grupo 3 Aceros magnéticos
Grupo 4 Aceros de dilatación térmica
Grupo 5 Aceros resistentes a la fluencia
Serie 3 Grupo 1 Aceros inoxidables Estos aceros están basados en la adición de cantidades considerables de cromo y níquel a los que se suman otros elementos para conseguir otras propiedades más específicas. Son resistentes a ambientes húmedos, a agentes químicos y a altas temperaturas. Sus aplicaciones más importantes son para la fabricación de depósitos de agua, cámaras frigoríficas industriales, material clínico e instrumentos quirúrgicos, pequeños electrodomésticos, material doméstico como cuberterías, cuchillería, etc.
Grupos 2 y 3 Aceros resistentes al calor
Serie 5 Grupo 1 Acero al carbono para herramientas Son aceros aleados con tratamientos térmicos que les dan características muy particulares de dureza, tenacidad y resistencia al desgaste y a la deformación por calor. Los aceros del grupo 1 de esta serie se utilizan para construir maquinaria de trabajos ligeros en general, desde la carpintería y la agrícola (aperos). Los grupos 2,3 y 4 se utilizan para construir máquinas y herramientas más pesadas. El grupo 5 se utiliza para construir herramientas de corte.
Grupos 2, 3 y 4 Acero aleado para herramientas
Grupo 5 Aceros rápidos
Serie 8 Grupo 1 Aceros para moldeo Son aceros adecuados para moldear piezas mediante vertido en moldes de arena, por lo que requieren cierto contenido mínimo de carbono con el objetivo de conseguir estabilidad. Se utilizan también para el moldeo de piezas geométricas complicadas, con características muy variadas, que posteriormente son acabadas en procesos de mecanizado.
Grupo 3 Aceros de baja radiación
Grupo 4 Aceros para moldeo inoxidable

3.4- Según ASTM
La norma ASTM (American Society for Testing and Materials) no especifica la composición directamente, sino que más bien determina la aplicación o su ámbito de empleo. Por tanto, no existe una relación directa y biunívoca con las normas de composición.
El esquema general que esta norma emplea para la numeración de los aceros es:
YXX
donde,
Y es la primera letra de la norma que indica el grupo de aplicación según la siguiente lista:
A: si se trata de especificaciones para aceros;
B: especificaciones para no ferrosos;
C: especificaciones para hormigón, estructuras civiles;
D: especificaciones para químicos, así como para aceites, pinturas, etc.
E: si se trata de métodos de ensayos;
Otros...

Ejemplos:
A36: especificación para aceros estructurales al carbono;
A285: especificación para aceros al carbono de baja e intermedia resistencia para uso en planchas de recipientes a presión;
A325: especificación para pernos estructurales de acero con tratamiento térmico y una resistencia a la tracción mínima de 120/105 ksi;
A514: especificación para planchas aleadas de acero templadas y revenidas con alta resistencia a la tracción, adecuadas para soldar;

A continuación se adjunta una tabla con las características de los aceros que son más comunes, según esta norma:
Aceros según ASTM

3.5- Según AISI
La norma AISI (American Iron and Steel Institute ) utiliza un esquema general para realizar la especificación de los aceros mediante 4 números:
AISI ZYXX
Además de los números anteriores, las especificaciones AISI pueden incluir un prefijo mediante letras para indicar el proceso de manufactura. Decir que las especificaciones SAE emplean las mismas designaciones numéricas que las AISI, pero eliminando todos los prefijos literales.
El significado de los anteriores campos de numeración es la siguiente:
XX indica el tanto por ciento (%) en contenido de carbono (C) multiplicado por 100;
Y indica, para el caso de aceros de aleación simple, el porcentaje aproximado del elemento predominante de aleación;
Z indica el tipo de acero (o aleación). Los valores que puede adoptar Z son los siguientes:
.
Z=1: si se trata de aceros al Carbono (corriente u ordinario);
Z=2: si se tarta de aceros al Níquel;
Z=3: para aceros al Níquel-Cromo;
Z=4: para aceros al Molibdeno, Cr-Mo, Ni-Mo, Ni-Cr-Mo;
Z=5: para aceros al Cromo;
Z=6: si se trata de aceros al Cromo-Vanadio;
Z=7: si se trata de aceros Al Tungsteno-Cromo;
Z=8: para aceros al Ni-Cr-Mo;
Etc.
Como ya se indicó, la anterior designación puede incorpora también letras adicionales para indicar lo siguiente:
E . . . . : para indicar Fusión en horno eléctrico básico.
. . . . H: para indicar Grados de acero con templabilidad garantizada.
C . . . .: para indicar Fusión en horno por arco eléctrico básico.
X . . . .: para indicar alguna desviación del análisis de norma.
TS . . .: para indicar que se trata de una Norma tentativa.
. . B . .: para indicar que se trata de Grados de acero con un probable contenido mayor de 0.0005% en boro.
. . . LC: para indicar Grados de acero con extra-bajo contenido en carbono (0.03% máx.).
. . . F: Grados de acero automático.
A continuación se incluyen algunos ejemplos de designación de tipos de aceros según la norma AISI, que incluyen algunas notas aclaratorias:
- AISI 1020:
1: para indicar que se trata de un acero corriente u ordinario;
0: no aleado;
20: para indicar un contenido máx. de carbono (C) del 0.20%.

- AISI C 1020:
La letra C indica que el proceso de fabricación fue SIEMENS-MARTIN-básico. Puede ser B (si es Bessemer-ácido) ó E (Horno eléctrico-básico).

- AISI 1045:
1: acero corriente u ordinario;
0: no aleado;
45: 0.45 % en C.

- AISI 3215:
3: acero al Níquel-Cromo;
2: contenido del 1.6% de Ni, 1.5% de Cr;
15: contenido del 0.15% de carbono (C).

- AISI 4140:
4: acero aleado (Cr-Mo);
1: contenido del 1.1% de Cr, 0.2% de Mo;
40: contenido del 0.40% de carbono (C).

A continuación se adjunta una tabla resumen de distintos tipos de aceros y su contenido aproximado de elementos principales de aleación, según AISI:
Aceros según AISI

No obstante, la composición de los aceros no es exacta, sino que existe un rango de tolerancia aceptable en referencia a los valores indicados en normas o catálogos. Así por ejemplo, las tolerancias en la composición del acero AISI 4140 que indicamos anteriormente serían las siguientes:
C : 0,38-0,43 %
Mn : 0,75-1,00 %
Cr : 0,80-1,10 %
Mo : 0,15-0,25 %
Si : 0,15-0,35 %
P menor o igual que 0,035 %
S menor o igual que 0,040 %

Por otro lado, la norma AISI especifica a los aceros inoxidables utilizando 3 números:
- Aceros Inoxidables martensíticos:
4XX: Base Cr. Medio-alto carbono.
5XX: Base Cr, Mo. Bajo carbono.
Ejemplos: AISI 410, AISI 416, AISI 431, AISI 440, AISI 501, AISI 502, AISI 503, AISI 504.

- Inoxidables ferríticos:
4XX: Base Cr. Bajo carbono.
Ejemplos: AISI 430, AISI 442, AISI 446.

- Inoxidables austeníticos:
3XX: Base Cr, Ni. Bajo carbono.
2XX: Base Cr, Ni, Mn. Bajo carbono.
Ejemplos: AISI 302, AISI 304, AISI 316, AISI 303, AISI 202.

Para los aceros para herramientas, la norma AISI ha formulado códigos específicos según la siguiente tabla:
Codificación de Aceros para Herramientas, según AISI
Grupo Símbolo Descripción
Alta velocidad (rápidos) T Base Tugsteno (%W: 11.75-19)
Alta velocidad (rápidos) M Base Molibdeno (%Mo: 3.25-10.0)
Trabajo en caliente H Base Cr, W, Mo
Trabajo en frío A Media aleación, temple al aire
Trabajo en frío D Alto Cr, alto C (%Cr: 11.5-13.5)
Trabajo en frío O Templables al aceite
Resistencia al impacto S Medio carbono, al Si
Propósitos específicos L Baja aleación, medio-alto carbono
Propósitos específicos F Alto carbono, al W
Moldes P Baja aleación, bajo carbono
Templables al agua W Alto carbono

3.6- Según SAE
La norma SAE (Society of Automotive Engineers) clasifica los aceros en distintos grupos, a saber:

- Aceros al carbono;
- Aceros de media aleación;
- Aceros aleados;
- Aceros inoxidables;
- Aceros de alta resistencia;
- Aceros de herramienta, etc.

- ACEROS AL CARBONO:
La denominación que emplea la normativa SAE para los aceros al carbono es según el siguiente esquema:
SAE 10XX, donde XX indica el contenido de Carbono (C).
Ejemplos:
SAE 1010 (con un contenido en carbono entre 0,08 - 0,13 %C)
SAE 1040 (0,3 - 0,43 %C)
Los demás elementos que puedan estar presentes no están en porcentajes de aleación al ser pequeño su valor. Así, los porcentajes máximos para los elementos que a continuación se indican son:
Contenido P máx = 0,04%
Contenido S máx = 0,05%
Contenido Mn =
0,30 - 0,60% para aceros de bajo carbono (<0.30%C)
0,60 - 0,90% para aceros de alto carbono (>0,60%C) y aceros al C para cementación.

Por otro lado, dentro de los aceros al carbono, según su contenido, se pueden diferenciar los siguientes grupos:
• Aceros de muy bajo % de carbono (desde SAE 1005 a 1015)
Estos aceros son usados para piezas que van a estar sometidas a un conformado en frío.
Los aceros no calmados se utilizan para embutidos profundos por sus buenas cualidades de deformación y terminación superficial. Los calmados son más utilizados cuando van a ser sometido a procesos de forjados o de tratamientos térmicos.
Son adecuados para soldadura y para brazing. Su maquinabilidad se mejora mediante el estirado en frío. Son susceptibles al crecimiento del grano, y a fragilidad y rugosidad superficial si después del conformado en frío se los calienta por encima de 600ºC.

• Aceros de bajo % de carbono (desde SAE 1016 a 1030)
Este grupo tiene mayor resistencia y dureza, pero menor capacidad de deformación. Son los comúnmente llamados aceros de cementación. Los calmados se utilizan para forjas.
El comportamiento al temple de estos tipos de aceros depende del % de C y Mn. Así los que presentan mayores porcentajes de C tienen mayor templabilidad en el núcleo, y los de más alto % de Mn, se endurecen más principalmente en el núcleo y en la capa.
Son aptos para soldadura y brazing. La maquinabilidad de estos aceros mejora con el forjado o normalizado, y disminuye con el recocido.

• Aceros de medio % de carbono (desde SAE 1035 a 1053)
Estos aceros son seleccionados en usos donde se necesitan propiedades mecánicas más elevadas y frecuentemente llevan tratamiento térmico de endurecimiento.
Se utilizan en amplia variedad de piezas sometidas a cargas dinámicas, como ejes y árboles de transmisión. Los contenidos de C y Mn son variables y dependen de una serie de factores, como las propiedades mecánicas o la templabilidad que se requiera.
Los de menor % de carbono se utilizan para piezas deformadas en frío, aunque los estampados se encuentran limitados a plaqueados o doblados suaves, y generalmente llevan un recocido o normalizado previo. Todos estos aceros se pueden aplicar para fabricar piezas forjadas y su selección depende del tamaño y propiedades mecánicas después del tratamiento térmico.
Los de mayor % de C, deben ser normalizados después de forjados para mejorar su maquinabilidad. Son también ampliamente usados para piezas maquinadas, partiendo de barras laminadas. Dependiendo del nivel de propiedades necesarias, pueden ser o no tratadas térmicamente.
Estos tipos de aceros pueden soldarse pero deben tenerse precauciones especiales para evitar fisuras debido al rápido calentamiento y posterior enfriamiento.

• Aceros de alto % de carbono (desde SAE 1055 a 1095)
Se usan en aplicaciones en las que es necesario incrementar la resistencia al desgaste y conseguir altos niveles de dureza en el material que no pueden lograrse con aceros de menor contenido de C.
En general no se utilizan conformados en frío, salvo plaqueados o el enrollado de resortes.
Prácticamente todas las piezas con acero de este tipo son tratadas térmicamente antes de usar, debiéndose tener especial cuidado en estos procesos para evitar distorsiones y fisuras.

- ACEROS DE MEDIA ALEACIÓN:
Son aceros al Mn, y su denominación según SAE es del tipo SAE 15XX, donde el porcentaje de Mn varía entre 1,20 y 1,65, según el %C.
Ejemplos:
SAE 1524, con contenido en el rango de 1,20 - 1,50 %Mn, y son empleados para construcción de engranajes;
SAE 1542, indica un contenido del 1,35 - 1,65 %Mn, y son empleados para temple.

- ACEROS DE FÁCIL MAQUINABILIDAD Ó ACEROS RESULFURADOS:
El esquema de denominación de estos aceros, según SAE, es de la siguiente forma:
SAE 11XX y SAE 12XX
Son aceros de alta maquinabilidad. La presencia de gran cantidad de sulfuros genera viruta pequeña y dado que los sulfuros poseen alta plasticidad, éstos actúan como lubricantes internos. No son aptos para soldar, ni para someterlos a tratamientos térmicos, ni forja debido a su bajo punto de fusión.
Ejemplos:
SAE 11XX, donde el contenido de S oscila entre 0,08 - 0,13 %S;
SAE 12XX, para este acero el contenido oscila entre 0,24 - 0,33 %S.

Este tipo de aceros pueden dividirse a su vez en tres grupos:
• Grupo I (SAE 1110, 1111, 1112, 1113, 12L13, 12L14, y 1215):
Son aceros efervescentes de bajo % de carbono, con excelentes condiciones de maquinado.
Los de la serie 1200 incorporan el fósforo y los L contienen plomo. Estos elementos influyen en favorecer la rotura de la viruta durante el corte con la consiguiente disminución en el desgaste de la herramienta.
Cuando se los cementa, para lograr una mejor respuesta al tratamiento, deben estar calmados.

• Grupo II (SAE 1108, 1109, 1116, 1117, 1118 y 1119):
Son un grupo de acero de bajo % de carbono y poseen una buena combinación de maquinabilidad y respuesta al tratamiento térmico. Por ello, tienen menor contenido de fósforo, y algunos de azufre, con un incremento del % de Mn, para aumentar la templabilidad permitiendo temples en aceite.

• Grupo III (SAE 1132, 1137, 1139, 1140, 1141, 1144, 1145, 1146 y 1151)
Estos aceros de medio contenido % de carbono combinan su buena maquinabilidad con su respuesta al temple en aceite.

- ACEROS ALEADOS:
Se considera que un acero es aleado cuando el contenido de un elemento excede uno o más de los siguientes límites:
• 1,65% de manganeso (Mn)
• 0,60% de silicio (Si)
• 0,60% de cobre (Cu)
• ó cuando hay un % especificado de cromo, níquel, molibdeno, aluminio, cobalto, niobio, titanio, tungsteno, vanadio o zirconio.

Los aceros aleados se usan principalmente cuando se pretende conseguir cualquiera de las siguientes propiedades:
• desarrollar el máximo de propiedades mecánicas con un mínimo de distorsión y fisuración;
• favorecer la resistencia al revenido, incrementar la tenacidad, disminuir la sensibilidad a la entalla;
• mejorar la maquinabilidad en condición de temple y revenido, comparándola con un acero de igual % de carbono en la misma condición.
Generalmente se los usa tratados térmicamente. De hecho el criterio más importante para su selección es normalmente su templabilidad, pudiendo todos ser templados en aceite.

A continuación se indican su denominación SAE según los elementos de aleación que lleven incorporados:
• Ni
Denominación SAE: 23XX, 25XX.
El contenido en níquel (Ni) aumenta la tenacidad de la aleación, pero no la templabilidad, por lo que deberá incluir otro elemento aleante como Cr ó Mo.

• Cr-Ni
Denominación SAE: 31XX, 32XX, 33XX, 34XX
Ejemplo:
SAE 3115 (1,25 %Ni y 0,60 a 0,80 %Cr), que ofrece una gran tenacidad y templabilidad, no obstante el elevado contenido en Ni dificulta la maquinabilidad.

• Mo
Denominación SAE: 40XX, 44XX
Son aleaciones que aumenta levemente la templabilidad del acero.

• Cr-Mo
Denominación SAE: 41XX
Son aleaciones que poseen 1,00 %Cr y de 0,15 a 0,30 %Mo. Se utilizan para nitrurado, tornillos de alta resistencia, etc.

• Cr-Ni-Mo
Denominación SAE: 86XX
Presentan aleaciones del 0,40 a 0,70 %Cr, 0,40 a 0,60 %Ni y 0,15 a 0,30 %Mo. Son las aleaciones más usadas por su buena templabilidad.
Ejemplos:
SAE 8620, para cementación;
SAE 8640, para temple y revenido.

• Si-Mn
Denominación SAE: 92XX
Poseen aproximadamente 1,40 %Si y 1,00 %Mn.
Son aceros muy adecuados para resortes, dado que tienen excelente resistencia a la fatiga y templabilidad. Para resortes de menos exigencias se suele utilizar el SAE 1070.

Por otro lado, los aceros aleados se pueden clasificar en dos grandes grupos según sus aplicaciones:

1.- Aceros aleados de bajo % de carbono, para cementar:
A su vez, este grupo se puede dividir, según su templabilidad en:
• De baja templabilidad (series SAE 4000, 5000, 5100, 6100 y 8100);
• De templabilidad intermedia (series SAE 4300, 4400, 4500, 4600, 4700, 8600 y 8700);
• De alta templabilidad (series SAE 4800 y 9300).
Estos últimos se seleccionan para piezas de grandes espesores y que soportan cargas mayores.
Los otros, de baja o media templabilidad, para piezas pequeñas, de modo que en todos los casos el temple se pueda efectuar en aceite.
La dureza del núcleo depende del % de C básico y de los elementos aleantes. Esta debe ser mayor cuando se producen elevadas cargas de compresión, para soportar así mejor las deformaciones de las capas exteriores. Cuando lo esencial es la tenacidad, lo más adecuado es mantener baja la dureza del núcleo.
Necesidad del núcleo
Acero SAE
Baja templabilidad
4012, 4023, 4024, 4027, 4028, 4418, 4419, 4422, 4616, 4617, 4626, 5015, 5115, 5120, 6118 y 8615
Media templabilidad
4032, 4427, 4620, 4621, 4720, 4815, 8617, 8620, 8622 y 8720
Alta templabilidad
4320, 4718, 4817, 4820, 8625, 8627, 8822, 9310, 94B15 y 94B17


2.- Aceros aleados de alto % de carbono, para temple directo:
A su vez, este grupo se puede subdividir según el contenido de carbono:
• Contenido de carbono nominal entre 0,30 - 0,37 %: pueden templarse en agua para piezas de secciones moderadas o en aceite para las pequeñas.
Ejemplos de aplicación: bielas, palancas, puntas de ejes, ejes de transmisión, tornillos, tuercas.
Baja templabilidad
SAE 1330, 1335, 4037, 4130, 5130, 5132, 5135, y 8630
Media templabilidad
SAE 4135, 4137, 8637 y 94B30

• Contenido de carbono nominal entre 0,40-0,42 %: se utilizan para piezas de medio y gran tamaño que requieren alto grado de resistencia y tenacidad. Ejemplos de aplicación: ejes, palieres, etc., y piezas para camiones y aviones.
Baja templabilidad
SAE 1340, 4047, 5140
Media templabilidad
SAE 4140, 4142, 50B40, 8640, 8642, 8740
Alta templabilidad
SAE 4340

• Contenido de carbono nominal 0,45-0,50 %: se utilizan en engranajes y otras piezas que requieran alto dureza, resistencia y tenacidad.
Baja templabilidad
SAE 5046, 50B44, 50B46, 5145
Media templabilidad
SAE 4145, 5147, 5150, 81B45, 8645, 8650
Alta templabilidad
SAE 4150, 86B45

• Contenido de carbono nominal 0,50-0,60 %: se utilizan para resortes y herramientas manuales.
Media templabilidad
SAE 50B50, 5060, 50B60, 5150, 5155, 51B60, 6150, 8650, 9254, 9255, 9260
Alta templabilidad
SAE 4161, 8655, 8660

• Contenido de carbono nominal 1,02 %: se utilizan para pistas, bolas y rodillos de cojinetes, además de otras aplicaciones en las que se requieren alta dureza y resistencia al desgaste. Comprende tres tipos de acero, cuya templabilidad varía según la cantidad de cromo que contienen.
Baja templabilidad
SAE 50100
Media templabilidad
SAE 51100
Alta templabilidad
SAE 52100


- ACEROS INOXIDABLES:
Se dividen en los siguientes grupos:
• Austeníticos:
Ejemplos:
AISI 302XX, donde XX no es el porcentaje de C
17-19 % Cr ; 4-8 % Ni ; 6-8 % Mn

AISI 303XX,
8-13 % Cr ; 8-14 % Ni
Los aceros inoxidables austeníticos no son duros ni templables, además de poseer una alta capacidad de deformarse plásticamente. El más ampliamente utilizado es el 304.
A esta categoría pertenecen los aceros refractarios (elevada resistencia a altas temperaturas). Ejemplo, 30330 (35% Ni, 15% Cr)

• Martensíticos
Ejemplo:
AISI 514XX
11 - 18 % Cr
Estos son templables. Si se persigue conseguir durezas más elevadas se debe aumentar el % Cr (formación de carburos de Cr). Se usan para cuchillería, dado que tienen excelente resistencia a la corrosión.

• Ferríticos
Ejemplos:
AISI 514XX, 515XX
Poseen bajo % de C y alto Cr (10 - 27 %) por lo que pueden mantener la estructura ferrítica aún a altas temperaturas.

- ACEROS DE ALTA RESISTENCIA Y BAJA ALEACIÓN:
La denominación SAE de estos aceros es del tipo 9XX, donde XX · 103 lb/pulg2, indica el límite elástico del acero.
Ejemplo: SAE 942.
Son de bajo % de C y aleados con Va, Nb, N, Ti, en aproximadamente 0,03% para cada uno, de manera que precipitan carbonitruros de Va, Nb, Ti que elevan el límite elástico entre 30 y 50 %.
Presentan garantía de las propiedades mecánicas y ángulo de plegado. Son de fácil soldabilidad y tenaces, aunque no admiten tratamiento térmico.

- ACEROS PARA HERRAMIENTAS:
Se denominan según las siguientes letras:
W: Templables al agua. No contienen elementos aleantes y son de alto % de carbono (0,75 a 1.00%). Son los más económicos y en general tienen limitación en cuanto al diámetro, debido a su especificación de templabilidad.
Para trabajos en frío se usan los siguientes:
0 para indicar que sólo son aptos para trabajo en frío, dado que si se aumenta la temperatura disminuye la dureza.
A si están templados al aire. No soportan temple en aceite pues se fisurarían. Se usan para formas intrincadas (matrices) dado que el alto contenido de cromo (Cr) otorga temple homogéneo.
D o de alta aleación. Contienen alto % de carbono para formar carburos de Cr (1,10 - 1,80 %C). Poseen una gran resistencia al desgaste.
Para trabajo en caliente: H
Aceros rápidos:
T en base a tungsteno
M en base a molibdeno
Los tres tipos anteriores mantienen su dureza al rojo (importante en cuchillas), y contienen carburos que son estables a alta temperatura. El Cr aumenta la templabilidad ya que se encuentra disuelto, mientras que el tungsteno y el molibdeno son los formadores de carburos. El más divulgado es el conocido como T18-4-1, que indica contenidos de W, Cr y Mo respectivamente.
S son aceros para herramientas que trabajan al choque. Fácilmente templables en aceite. No se pueden usar en grandes secciones o formas intrincadas.



ANEXOS

A1- Designación del acero estructural según normativa europea EN 10025
A continuación se expondrá los esquemas de designación de los aceros estructurales según las normas EN 10025-2: 2004, y según la EN 10025-4: 2004.

- Según la norma europea EN 10025-2: 2004, los aceros estructurales se designan siguiendo el siguiente esquema:
S XXX YY     (+AAA)     (+BB)
donde los campos incluidos entre paréntesis es información adicional que en ocasiones puede que no aparezca en la designación del acero. A continuación se identifican cada uno de los anteriores símbolos:
S, indica que se trata de un acero estructural;
XXX, indica el límite elástico del acero en N/mm2 ó MPa;
YY, se usa para definir la resiliencia que tiene el acero. Puede adoptar los valores que se indican en la siguiente tabla,
Resiliencia
Mín. 27 J
Mín. 40 J
Temp. ºC
JR
KR
20
J0
K0
0
J2
K2
-20


A continuación, como ya se ha dicho, en la designación de los acero según la EN 10025-2: 2004 puede incluirse información adicional, por ejemplo, acerca de las condiciones especiales o de agresividad bajo las que estará sometida la pieza de acero, o para indicar las condiciones de tratamiento a que se ha visto sometido para su fabricación. Así se tiene que:
+ AAA, indica las condiciones especiales a las que estará sometida la pieza de acero. Puede tomar los siguientes valores:
Condiciones especiales
Z15
Mín. 15% reducción del área
Z25
Mín. 25% reducción del área
Z35
Mín. 35% reducción del área

+ BB, se usa para indicar las condiciones de tratamiento del acero. Los valores que puede tomar son los siguientes:
Condiciones de tratamiento
+M
Laminación termomecánica
+N
Laminación normalizada
+AR
Bruto de laminación

Ejemplo de designación según EN 10025-2: 2004:
S 355 J2     +Z35     +M

- Por último, la designación según la EN 10025-4: 2004 incluye información sobre características físicas del acero. El esquema de designación es el siguiente:
S XXX YY
Donde los campos S y XXX representan los mismos valores ya indicados en el apartado anterior, mientras que el último campo YY añade información adicional sobre las características físicas de la pieza de acero en cuestión, pudiendo tomar los siguientes valores:
Características físicas
L
Para bajas temperaturas
M
Laminación termomecánica
N
Laminación normalizada
W
Patinable con protección a la corrosión atmosférica

Ejemplo de designación según EN 10025-4: 2004
S 355 ML


A2- Tabla de Correlaciones entre Normas
Correlaciones entre normas para la denominación de los tipos de aceros

jueves, 28 de enero de 2016

BOBINAS ELECTRICAS

Bobinas


Inductor
Electronic component inductors.jpg
Inductores de bajo costo.
Tipo Pasivo
Principio de funcionamiento Inducción electromagnética
Fecha de invención Michael Faraday (1831)
Símbolo electrónico
Inductor.svg
Figura 1: Inductores, también llamados bobinas.
Un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.

Contenido

Construcción

Un inductor está constituido normalmente por una cabeza hueca de una bobina de conductor, típicamente alambre o hilo de cobre esmaltado. Existen inductores con núcleo de aire o con núcleo hecho de material ferroso (por ejemplo, acero magnético), para incrementar su capacidad de magnetismo.
Los inductores pueden también estar construidos en circuitos integrados, usando el mismo proceso utilizado para realizar microprocesadores. En estos casos se usa, comúnmente, el aluminio como material conductor. Sin embargo, es raro que se construyan inductores dentro de los circuitos integrados; es mucho más práctico usar un circuito llamado "girador" que, mediante un amplificador operacional, hace que un condensador se comporte como si fuese un inductor.
El inductor consta de las siguientes partes:
  • Devanado inductor: Es el conjunto de espiras destinado a producir el flujo magnético, al ser recorrido por la corriente eléctrica.
  • Culata: Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por devanados, y destinada a unir los polos de la máquina.
  • Pieza polar: Es la parte del circuito magnético situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar.
  • Núcleo: Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado inductor.
  • Expansión polar: Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que bordea al entrehierro.
  • Polo auxiliar o de conmutación: Es un polo magnético suplementario, provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutación. Suelen emplearse en las máquinas de mediana y gran potencia.
También pueden fabricarse pequeños inductores, que se usan para frecuencias muy altas, con un conductor pasando a través de un cilindro de ferrita o granulado.

Energía almacenada

La bobina almacena energía eléctrica en forma de campo magnético cuando aumenta la intensidad de corriente, devolviéndola cuando ésta disminuye. Matemáticamente se puede demostrar que la energía \mathcal{U} \,\!, almacenada por una bobina con inductancia L\,\!, que es recorrida por una corriente de intensidad I \,\!, viene dada por:
\mathcal{U} = {1 \over 2} L I^2\,\!

Modelo matemático de una bobina

Sea una bobina o solenoide de longitud l, sección S y de un número de espiras N, por el que circula una corriente eléctrica i(t).
Aplicando la Ley de Biot-Savart que relaciona la inducción magnética, B(t), con la causa que la produce, es decir, la corriente i(t) que circula por el solenoide, se obtiene que el flujo magnético Φ(t) que abarca es igual a:
{\phi(t)}= {B(t)}\cdot{S}={\mu_o}\cdot{{N}\over{l}}\cdot{i(t)}\cdot{S}={\mu_o}\cdot{{N}{S}\over{l}}\cdot{i(t)}\,
Si el flujo magnético es variable en el tiempo, se genera en cada espira, según la Ley de Faraday, una fuerza electromotriz (f.e.m.) de autoinducción que, según la Ley de Lenz, tiende a oponerse a la causa que la produce, es decir, a la variación de la corriente eléctrica que genera dicho flujo magnético. Por esta razón suele llamarse fuerza contraelectromotriz. Ésta tiene el valor:
{e(t)}={-N}{{d}{\phi(t)}\over{dt}}={-}{\mu_o}\cdot{{N^2}{S}\over{l}}\cdot{{di(t)}\over{dt}}
A la expresión {\mu_o}\cdot{{N^2}{S}\over{l}}\,\!\quad se le denomina Coeficiente de autoinducción, L, el cuál relaciona la variación de corriente con la f.e.m. inducida y, como se puede ver, depende únicamente de la geometría de la bobina o solenoide. Se mide en Henrios.
Así se obtiene la expresión:
{e(t)}={-L}\cdot{{di(t)}\over{dt}}
Figura 2: Circuito con inductancia.
Suponiendo una bobina ideal, (figura 2), sin pérdidas de carga, aplicando la segunda Ley de Kirchhoff, se tiene que:
{v(t)}+{e(t)}={0}\,\!
Es decir, en toda bobina eléctrica dentro de un circuito se produce en ella una caída de tensión:
{v_{L}(t)}={v(t)}={-e(t)}={L}\cdot{{di(t)}\over{dt}}
Despejando la intensidad:
{i(t)}={i(0)}+{{1}\over{L}}\cdot{\int_{0}^{t}  v(t) \, dt}\,\!
Si en el instante t = 0, la bobina está cargada con una corriente I, ésta se puede sustituir por una bobina descargada y una fuente de intensidad de valor i(0) = I en paralelo.
La corriente por la bobina y por tanto el flujo no pueden variar bruscamente ya que si no la tensión {v_{L}(t)} debería hacerse infinita. Por eso al abrir un circuito en donde se halle conectada una bobina, siempre saltará un arco de corriente entre los bornes del interruptor que da salida a la corriente que descarga la bobina.
Cuando el inductor no es ideal porque tiene una resistencia interna en serie, la tensión aplicada es igual a la suma de la caída de tensión sobre la resistencia interna más la fuerza contra-electromotriz autoinducida.

Comportamientos ideal y real

Comportamiento en corriente continua

Una bobina ideal en corriente continua se comporta como un cortocircuito (conductor ideal), ya que al ser i(t) constante, es decir, no varía con el tiempo, no hay autoinducción de ninguna f.e.m.
{v_{L}(t)}={L}\cdot{{di(t)}\over{dt}}={0}\,\!
Una bobina real en régimen permanente se comporta como una resistencia cuyo valor {R_{L}} (figura 5a) será el de su devanado.
En régimen transitorio, esto es, al conectar o desconectar un circuito con bobina, suceden fenómenos electromagnéticos que inciden sobre la corriente (ver circuitos serie RL y RC).

Comportamiento en corriente alterna

Figura 3. Diagrama cartesiano de las tensiones y corriente en una bobina.
Figura 4. Diagrama fasorial.
En corriente alterna, una bobina ideal ofrece una resistencia al paso de la corriente eléctrica que recibe el nombre de reactancia inductiva, {X_{L}}, cuyo valor viene dado por el producto de la pulsación ( \quad \omega = 2 \pi f \,\!) por la inductancia, L:
 \quad X_L = j \omega L \,\!
Si la pulsación está en radianes por segundo (rad/s) y la inductancia en henrios (H) la reactancia resultará en ohmios.
Al conectar una CA senoidal v (t) a una bobina aparecerá una corriente i (t), también senoidal, esto es, variable, por lo que, como se comentó más arriba, aparecerá una fuerza contraelectromotriz, -e (t), cuyo valor absoluto puede demostrase que es igual al de v (t). Por tanto, cuando la corriente i (t) aumenta, e (t) disminuye para dificultar dicho aumento; análogamente, cuando i (t) disminuye, e (t) aumenta para oponerse a dicha disminución. Esto puede apreciarse en el diagrama de la figura 3. Entre 0º y 90º la curva i (t) es negativa, disminuyendo desde su valor máximo negativo hasta cero, observándose que e (t) va aumentando hasta alcanzar su máximo negativo. Entre 90º y 180º, la corriente aumenta desde cero hasta su valor máximo positivo, mientras e (t) disminuye hasta ser cero. Desde 180º hasta los 360º el razonamiento es similar al anterior.
Dado que la tensión aplicada, v (t) es igual a -e (t), o lo que es lo mismo, está desfasada 180º respecto de e (t), resulta que la corriente i (t) queda retrasada 90º respecto de la tensión aplicada. Consideremos por lo tanto, una bobina L, como la de la figura 2, a la que se aplica una tensión alterna de valor:
u(t)=V_0 \cdot \sin(\omega t + \beta),
Figura 5.: Circuitos equivalentes de una bobina real en CC, a), y en CA, b) y c).
De acuerdo con la ley de Ohm circulará una corriente alterna, retrasada 90º (\pi /2 ) respecto a la tensión aplicada (figura 4), de valor:
i(t)= {u(t) \over R} = I_0 \cdot \sin(\omega t + \beta - {\pi \over 2}),
donde I_0 = {V_0 \over X_L}. Si se representa el valor eficaz de la corriente obtenida en forma polar:
\vec{I} = I \ \underline{\mid \beta - 90^\circ}
Y operando matemáticamente:
Por lo tanto, en los circuitos de CA, una bobina ideal se puede asimilar a una magnitud compleja sin parte real y parte imaginaria positiva:
\vec{X_L} = 0 + X_Lj = X_L \ \underline{\mid 90^\circ}
En la bobina real, habrá que tener en cuenta la resistencia de su bobinado, RL, pudiendo ser su circuito equivalente o modelo, el que aparece en la figura 5b) o 5c) dependiendo del tipo de bobina o frecuencia de funcionamiento, aunque para análisis más precisos pueden utilizarse modelos más complejos que los anteriores.

Asociaciones comunes

Figura 6. Asociación serie general.
Figura 7. Asociación paralelo general.
Al igual que las resistencias, las bobinas pueden asociarse en serie (figura 6), paralelo (figura 7) o de forma mixta. En estos casos, y siempre que no exista acoplamiento magnético, la inductancia equivalente para la asociación en serie vendrá dada por:
L_{AB} = L_1 + L_2 +...+ L_n = \sum_{k=1}^n L_k

Para la asociación en paralelo tenemos:
L_{AB} = {1 \over \sum_{k=1}^n {1 \over L_k} }
Para la asociación mixta se procederá de forma análoga que con las resistencias.
Si se requiere una mayor comprensión del comportamiento reactivo de un inductor, es conveniente entonces analizar detalladamente la "Ley de Lenz" y comprobar de esta forma cómo se origina una reactancia de tipo inductiva, la cual nace debido a una oposición que le presenta el inductor o bobina a la variación de flujo magnético.

Comportamiento a la interrupción del circuito

La alimentación carga el inductor a través la resistencia.
Examinemos el comportamiento práctico de un inductor cuando se interrumpe el circuito que lo alimenta. En el dibujo de derecha aparece un inductor que se carga a través una resistencia y un interruptor. El condensador dibujado en punteado representa las capacidades parásitas del inductor. Está dibujado separado del inductor, pero en realidad forma parte de él, porque representa las capacidades parásitas de las vueltas del devanado entre ellas mismas. Todo inductor tiene capacidades parásitas, incluso los devanados especialmente concebidos para minimizarlas como el devanado en "nido de abejas".
El interruptor se abre. La corriente solo puede circular cargando las capacidades parásitas.
A un cierto momento \scriptstyle{t_\circ} el interruptor se abre. Si miramos la definición de inductancia:
V = L{dI\over dt}
vemos que, para que la corriente que atraviesa el inductor se detenga instantáneamente, seria necesario la aparición de una tensión infinita, y eso no puede suceder. ¿Qué hace la corriente? Pues continúa pasando. ¿Por donde? Ella "se las arregla" para continuar. Al principio, el único camino que tiene es a través las capacidades parásitas. La corriente continúa circulando a través la capacidad parásita, cargando negativamente el punto alto del condensador en el dibujo.
En el instante \scriptstyle{t_\circ} el interruptor de abre dejando la inductancia oscilar con las capacidades parásitas.
Nos encontramos con un circuito LC que oscilará a una pulsación:
\textstyle{\omega = {1\over \sqrt{LC}}}
donde \scriptstyle{C} es el valor equivalente de las capacidades parásitas. Si los aislamientos del devanado son suficientemente resistentes a las altas tensiones, y si el interruptor interrumpe bien el circuito, la oscilación continuará con una amplitud que se amortiguará debido a las pérdidas dieléctricas y resistivas de las capacidades parásitas y del conductor del inductor. Si además, el inductor tiene un núcleo ferromagnético, habrá también pérdidas en el núcleo.
Hay que ver que la tensión máxima de la oscilación puede ser muy grande. Eso le vale el nombre de sobretensión. Se comprende que pueda ser grande, ya que el máximo de la tensión corresponde al momento en el cual toda la energía almacenada en la bobina \scriptstyle{{1\over 2}LI^2} habrá pasado a las capacidades parásitas \scriptstyle{{1\over 2}CV^2}. Si estas son pequeñas, la tensión puede ser muy grande y pueden producirse arcos eléctricos entre vueltas de la bobina o entre los contactos abiertos del interruptor.
Aunque los arcos eléctricos sean frecuentemente perniciosos y peligrosos, otras veces son útiles y deseados. Es el caso de la soldadura al arco, lámparas a arco, alto horno eléctrico y hornos a arco. En el caso de la soldadura al arco, el interruptor de nuestro diagrama es el contacto entre el metal a soldar y el electrodo.
Si la tensión es grande pueden producirse arcos en el interruptor o en la bobina.
Lo que sucede cuando el arco aparece depende de las características eléctricas del arco. Y las características de un arco dependen de la corriente que lo atraviesa. Cuando la corriente es grande (decenas de amperios), el arco está formado por un camino espeso de moléculas y átomos ionizados que presentan poca resistencia eléctrica y una inercia térmica que lo hace durar. El arco disipa centenas de vatios y puede fundir metales y crear incendios. Si el arco se produce entre los contactos del interruptor, el circuito no estará verdaderamente abierto y la corriente continuará circulando. Los arcos no deseados constituyen un problema serio y difícil de resolver cuando se utilizan altas tensiones y grandes potencias.
En el instante \scriptstyle{t_1} se produce un arco que dura hasta el instante \scriptstyle{t_2}. A partir de ese momento, la inductancia oscila con las capacidades parásitas. En punteado la corriente y la tensión que habría si el arco no se produjese.
Cuando las corrientes son pequeñas, el arco se enfría rápidamente y deja de conducir la electricidad. En el dibujo de la derecha hemos ilustrado un caso particular que puede producirse, pero que solo es uno de los casos posibles. Hemos ampliado la escala del tiempo alrededor de la apertura del interruptor y de la formación del arco.
Después de la apertura del interruptor, la tensión a los bornes de la inductancia aumenta (con signo contrario). En el instante \scriptstyle{t_1}, la tensión es suficiente para crear un arco entre dos vueltas de la bobina. El arco presenta poca resistencia eléctrica y descarga rápidamente las capacidades parásitas. La corriente, en lugar de continuar cargando las capacidades parásitas, comienza a pasar por el arco. Hemos dibujado el caso en el cual la tensión del arco es relativamente constante. La corriente del inductor disminuye hasta que al instante \scriptstyle{t_2} sea demasiado pequeña para mantener el arco y este se apaga y deja de conducir. La corriente vuelve a pasar por las capacidades parásitas y esta vez la oscilación continúa amortiguándose y sin crear nuevos arcos, ya que esta vez la tensión no alcanzará valores demasiado grandes. Recordemos que este es solamente un caso posible.
Se puede explicar por qué una persona puede recibir una pequeña descarga eléctrica al medir la resistencia de un bobinado con un simple óhmetro que solo puede alimentar unos miliamperios y unos pocos voltios. La razón es que para medir la resistencia del bobinado, le hace circular unos miliamperios. Si, cuando se desconectan los cables del óhmetro, se sigue tocando con los dedos los bornes de la bobina, los miliamperios que circulaban en ella continuarán haciéndolo, pero pasando por los dedos.

Análisis de transitorios

El diodo sirve de camino a la corriente del inductor cuando el transistor se bloquea. Esto evita la aparición de altas tensiones entre el colector y la base del transistor.
La regla es que, para evitar los arcos o las sobretensiones, hay que proteger los circuitos previendo un pasaje para la corriente del inductor cuando el circuito se interrumpe. En el diagrama de la derecha hay un ejemplo de un transistor que controla la corriente en una bobina (la de un relé, por ejemplo). Cuando el transistor se bloquea, la corriente que circula en la bobina carga las capacidades parásitas y la tensión del colector aumenta y puede sobrepasar fácilmente la tensión máxima de la unión colector-base y destruir el transistor. Colocando un diodo como en el diagrama, la corriente encuentra un camino en el diodo y la tensión del colector estará limitada a la tensión de alimentación más los 0,6 V del diodo. El precio funcional de esta protección es que la corriente de la bobina tarda más en disminuir y eso, en algunos casos, puede ser un inconveniente. Se puede disminuir el tiempo si, en lugar de un diodo rectificador, se coloca un diodo zener o Transil. No hay que olvidar que el dispositivo de protección deberá ser capaz de absorber casi toda la energía almacenada en el inductor.