materiales
Acero inoxidable
para la construcción
Fotos: ThinkStock
Las propiedades mecánicas, eléctricas, amagnéticas y anticorrosivas del acero inoxidable lo convierten en uno de los materiales más versátiles. Conozca sus usos, características técnicas y ventajas, y qué acogida tiene en la construcción nacional.
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U
n revestimiento de acero inoxidable de 65.000 m2 hace de las Torres Petronas, en Kuala Lumpur, una joya arquitectónica digna de admirar, así haya dejado de ser el edificio más alto del mundo. Por su flexibilidad, el acero inoxidable resultó perfecto para cubrir estas dos torres de 452 m de altura. La calidad estética, la durabilidad, la resistencia, la ductilidad, la elasticidad y la vida útil de este material le han otorgado un protagonismo creciente en el mercado de la construcción. Ejemplo de ello es Colombia, pues hasta hace algunos años solo se utilizaba para acabados decorativos en cocinas, baños, ventanas y apliques más pequeños, pero la tendencia ahora se enfoca en acabados arquitectónicos, recubrimiento de fachadas y mobiliario urbano.
El material El acero inoxidable no es un tipo único de material. El nombre corresponde a una familia de aleaciones de acero resistentes a la corrosión, provistas con un contenido mínimo de 10,5% de cromo. En estado pasivo, el metal se encuentra recubierto de una capa protectora de cromo, delgada, invisible y de una notable estabilidad. Esta capa posee la propiedad de repararse de forma espontánea si recibe algún daño. Dicha característica la distingue de los revestimientos protectores inertes: pinturas, barnices, esmaltes o cualquier otra cobertura metálica, en los que cualquier daño local será permanente, salvo intervención exterior. Al acero inoxidable se le puede dar la forma deseada. Su versatilidad, en los tres grandes grupos de categorías de inoxidables (matensíticos, austeníticos y ferríticos), brinda la posibilidad de jugar, literalmente, con las propiedades mecánicas para lograr la aplicación necesaria. Su ductibilidad, resistencia mecánica, resistencia a la corrosión, maleabilidad, amagnetismo o magnetismo permiten tener todo el acero estructural, laminado o en conformación en perfilería requerida como parte de los productos primarios. Ahora en plantas de conformación me-
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talmecánica se puede fabricar lo que se desee. “Eso sí, hay que tener cuidado con los costos y la relación del beneficio esperado”, sugiere Jaime Gamboa, ingeniero metalúrgico y de materiales. A la hora de trabajarlo, el acero inoxidable es dócil y permite utilizar los procedimientos tradicionales: perfilado, plegado, cizallado, taladrado, estampado, mecanizado y soldado. Las herramientas usadas deben reservarse para trabajar con el acero inoxidable, a fin de evitar la contaminación ferrosa que podría formar puntos de ataque por la herrumbre. Los aceros inoxidables pueden fijarse o ensamblarse a otros materiales mediante técnicas normales como la soldadura, el soldeo fuerte o suave, el remachado en frío o en caliente, el ensamblaje mecánico o el pegado. También puede usarse el corte láser para posteriormente hacer un ensamble de piezas. La elección de una técnica en particular se realizará en función de la aplicación, el entorno y la resistencia mecánica requerida. Existe una gran variedad de ensamblajes; en la mayoría de los casos se utilizan espárragos, tornillos, pernos o remaches. Estos métodos no deberían favorecer, en ningún caso, a la corrosión galvánica. El acero inoxidable no es sensible al contacto con el mortero o el cemento, la cal o el yeso. Se puede combinar con todos los tipos de madera de construcción y con todas las clases de tableros de aglomerado.
Especificaciones mecánicas y tipologías Los aceros inoxidables se tipifican de acuerdo con su estructura y composición: 1. Aceros martensíticos: 12% cromo. No se emplean en construcción. 2. Aceros ferríticos: 17% cromo. A esta familia pertenece la serie 4xx. Se usa para ambientes internos, no expuestos al medioambiente. 3. Aceros austeníticos: 18% cromo y 8% níquel. De esta familia son las series 2xx y 3xx. Tienen la mayor resistencia a la corrosión.
Características generales del acero inoxidable • Alta resistencia: por unidad de peso implica que le otorga menos a la estructura, condición importante en puentes de grandes claros. • Uniformidad: las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo, ejemplo de ello son las estructuras de concreto reforzado. • Durabilidad: aunque es un material delicado, susceptible a daños por impacto durante el proceso de fabricación, si la instalación y el mantenimiento son adecuados, durarán indefinidamente. • Ductilidad y tenacidad: tiene la propiedad de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. • Resistencia a la fatiga. • Usos y resistencia a temperaturas criogénicas y/o ambientales extremas con material desnudo. • Es 100% reciclable.
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Características mecánicas Cada familia referida tiene características mecánicas diferenciadas. En el recuadro anexo se contrastan las propiedades del acero AISI 430 y AISI 304 con otros materiales de uso recurrente en la construcción. Comparación de las características mecánicas de los aceros inoxidables y otros materiales más tradicionales Características mecánicas
AISI 430
AISI 304
Acero Aluminio galvanizado
Cobre
Zinc
Resistencia a Tracción N/mm2
540
600
420
90/13
160/320
220
Límite Elástico a tracción N/mm2
245
195
220
70/90
130/200
120
Alargamiento (%)
18
45
25
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Tomado de Guía de acero inoxidable para arquitectos. www.euro-inox.org
Los valores que se obtienen en resistencia a la tracción, límite elástico y alargamiento (sobre todo en el caso del AISI 304) son muy superiores a los de otros productos. Por ende, no se debe proyectar con espesores similares a los de materiales más débiles, sino con espesores más finos para obtener una misma igualdad de resistencia en la pieza terminada. Características físicas Dentro de este tipo de características se destacan: la dilatación lineal, conductividad térmica y el peso específico. Características físicas Características mecánicas
AISI 430
AISI 304
Acero Aluminio galvanizado
Cobre
Zinc
Peso específico Kg/dm3
7.7
8.0
8.0
2.7
8.96
7.14
Dilatación lineal K 10/ºC
10.2
16
12
24
16.5
29.3
Conductividad Térmica Kcal/mºC
21
12
45
185
300
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Tomado de Guía de acero inoxidable para arquitectos. www.euro-inox.org
La tendencia en términos de diseño corresponde a los aceros a color (azul, negro, dorado, latón, cobre), con grabados al ácido, en tonalidad positiva-negativa y tratamiento antihuellas. Su disponibilidad en el país aún es limitada por los altos costos.
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Usos del acero inoxidable en la construcción • Vigas armadas (PSR) • Perfiles para estructuras ligeras • Tubos • Suelos • Fachadas ligeras • Chapa nervada • Paramentos y módulos • Paneles sándwich • Fachadas de chapa gruesa • Estructuras de cristal y acero inoxidable • Cubiertas de acero inoxidable estañado • Sobrecubiertas • Paneles solares • Barandillas • Chapa perforada • Puertas y ventanas • Suelos • Conductos de humo • Conductos sanitarios • Escaleras mecánicas y ascensores • Accesorios y equipamiento de puentes • Juegos infantiles • Mobiliario urbano (bancas, canecas, etcétera) • Accesorios para piscinas • Cocinas
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Los aceros inoxidables son materiales modernos. Sin embargo, desde su aparición en 1915 sus campos de aplicación se han diversificado a áreas como la edificación y la ingeniería civil. No obstante, su función como material estructural aún se limita a obras singulares y de prestigio. “En la actualidad, el uso del acero inoxidable en construcción se restringe a componentes expuestos a corrosión, cuyos procesos de inspección y mantenimiento son complejos”, asegura la ingeniera de materiales Diana Echeverry, de Acinox. Su carácter anticorrosivo ofrece una ventaja económica valorando la vida útil de la estructura, hasta cinco veces superior con respecto a la ofrecida por otros materiales. “El mantenimiento requerido por el acero inoxidable es mínimo y su impacto ambiental es reducido. Además, es reciclable”, indica Echeverry. Su resistencia frente al fuego supera los 1.400 ºC.
Los valores que se obtienen en resistencia a la tracción, límite elástico y alargamiento (sobre todo en el caso del AISI 304) son muy superiores a los de los otros productos
Normativa y diseño No existen especificaciones desarrolladas en las normativas actuales para lograr un diseño óptimo al erigir estructuras de acero inoxidable. Desde el inicio, las normas se han basado en las del acero al carbono, con algunas modificaciones. No obstante, es necesario desarrollar especificaciones relativas a estructuras de acero inoxidable debido a sus características mecánicas particulares. Un paso importante ha sido el desarrollo de la normativa europea, ENV 1993-1-4 Eurocode 3: Design of Steel Structures. Part 1.4: General rules-Supplementary Rules for Stainless Steel; sin embargo, se ve limitada a un tipo específico de estructuras. En términos de diseño, los avances corresponden a los aceros a color (azul, negro, dorado, latón, cobre), con grabados al ácido, en tonalidad positiva-negativa y tratamiento antihuellas, conocidos en inglés como antifingerprints. Su disponibilidad en el país aún es limitada por los altos costos.
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La calidad estética, la durabilidad, la resistencia, la ductilidad y la vida útil del acero inoxidable le han otorgado protagonismo creciente en el mercado de la construcción.
La industria De acuerdo con el CRU Group, compañía británica especializada en análisis de mercados, la demanda mundial de acero inoxidable presentó un alza de 21% en 2011 con respecto al año anterior. Para 2012 se espera un crecimiento moderado cercano al 6%, impulsado por la demanda en las economías emergentes. El incremento en el consumo se vería jalonado por el precio actual del insumo. Por su parte, la Asociación Mundial del Acero prevé que para este año la demanda de acero alcanzará cifras récord. En el contexto colombiano, el país importó entre enero y agosto del año pasado 1’713.803 toneladas de acero para
la construcción, según la Dirección de Impuestos y Aduanas Nacionales (DIAN), 29% más con respecto al mismo periodo de 2010. La entidad estima el consumo total del año en 2’937.938 toneladas, lo que representa un incremento de casi el doble con relación a 2009. No obstante, los indicadores de acero para la construcción, de acuerdo con el gerente de la División Industrial de la Compañía General de Aceros, Alexánder Borda, de la cantidad referida solo cerca de 40.000 toneladas corresponden a aceros inoxidables. Por su parte, Acinox S.A. registra que las importaciones durante 2011 de acero inoxidable en láminas, bobinas, tuberías y perfilería fueron de
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60.000 toneladas aproximadamente. Esto quiere decir que Colombia consume 0,9 kilos per cápita de inoxidables, lo que contrasta con las cifras de otros países de la región como México y Brasil, donde la demanda asciende a 4 kilos per cápita. “Cabría esperar un crecimiento pronunciado, dadas las circunstancias actuales”, concluye Borda. A pesar de estas cifras, el precio no tiene mayores variaciones. “El valor relativo del acero inoxidable no ha fluctuado de forma significativa en los últimos meses, debido a un superávit de oferta de níquel, a la caída en el precio de la divisa norteamericana y la moneda europea, y al fortalecimiento de la economía local”, agrega Borda.
Situación del sector Si bien se espera un crecimiento de la producción de la industria siderúrgica colombiana cercano a 5% en 2012, ninguna de las 1,82 millones de toneladas prospectadas
En la actualidad, el uso del acero inoxidable en construcción se restringe a componentes expuestos a corrosión, cuyos procesos de inspección y mantenimiento son complejos
Colombia consumiría 0,9 kilos per cápita de inoxidables. Ello contrasta con las cifras de otros países de la región como México y Brasil, donde la demanda asciende a 4 kilos per cápita.
por la Cámara Fedemetal de la Andi corresponde a acero inoxidable. El total de los insumos es importado de países como China, Brasil, México, Taiwán, Finlandia, España, Alemania y Estados Unidos. “La carencia de producción interna aumenta los costos y socava la presencia del material en las construcciones. El valor de un kilo de acero inoxidable oscila entre 2,5 y 4 veces más con respecto a otros materiales como el acero galvanizado”, afirma la ingeniera de Materiales de Metaza, María del Pilar Hoyos. De acuerdo con los analistas, otro de los factores que restringen el consumo del acero en Colombia reside en el es-
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cepticismo de los inversionistas. Para sustituir el acero en el mercado hay polímeros o materiales compuestos con recubrimientos metalizados. Estos dan una apariencia muy similar a un precio muy por debajo del mercado de los inoxidables, “sin embargo, nunca brindarán el confort, la durabilidad, resistencia y elegancia del acero inoxidable”, opina el ingeniero Gamboa. En contraste, en la industria las superaleaciones para avanzada ingeniería están sustituyendo algunas aplicaciones, sobre todo para exposiciones a altas temperaturas. Según Gamboa, los costos aumentan hasta 6 u 8 veces comparados con los del acero inoxidable.
Fuentes 1. Alexánder Borda, gerente de la División Industrial de la Compañía General de Aceros S.A. 2. Álvaro Zuluaga Echeverri, gerente de ventas de Acinox S.A. 3. Diana Marcela Echeverry, ingeniera de materiales de la Universidad de Antioquia y asesora técnica de Acinox S.A. 4. Jaime Gamboa Chipatecua, ingeniero metalúrgico y de materiales, especialista en gerencia de proyectos de Colmáquinas. 5. José Fernando Espinal Vargas, gerente de la línea inoxidable de la Compañía General de Aceros S.A. 6. María del Pilar Hoyos, ingeniera de Material de Metaza S.A. 7. El acero inoxidable en la construcción, 2da. edición. Publicado por Arcelor Mittal. 8. Informe Hacia dónde va el acero en Colombia y el mundo de la Cámara Fedemetal de la Andi.
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