Cuando miramos un puente o un edificio, rara vez pensamos en los materiales que permiten que estas estructuras existan. No obstante, detrás de cada obra de ingeniería hay un protagonista escondido: el acero estructural.
Este material proporciona la fuerza necesaria para soportar cargas inmersas y garantizar la seguridad de las construcciones.
Desde Aceroa, como empresa de aceros especiales, en esta publicación te desglosamos todo lo que necesitas saber sobre el acero para estructuras, desde su composición hasta sus aplicaciones en el mundo real.
¿Qué es el acero estructural?
El acero estructural es una aleación de hierro con una pequeña cantidad de carbono y otros elementos que mejoran sus propiedades mecánicas y físicas.
Se utiliza en la construcción de edificios, puentes, y otras estructuras que requieren alta resistencia. Su capacidad para soportar tensiones, así como su ductilidad, lo hacen insustituible en aplicaciones estructurales.
Composición del acero estructural
La composición del acero estructural varía según el tipo de acero y su uso final, pero generalmente incluye hierro, carbono, y otros elementos como manganeso, silicio, fósforo y azufre. El carbono es el componente que determina la dureza y resistencia del metal.
Se pueden añadir otros elementos como cromo, níquel, y vanadio para mejorar aún más la dureza o la resistencia a la corrosión.
Cómo se fabrica el acero estructural
El proceso de fabricación de este tipo de acero comienza con la extracción del mineral de hierro, que luego se somete a un proceso de reducción en un alto horno para producir arrabio. El arrabio contiene un alto porcentaje de carbono.
Para convertir el arrabio en acero, se elimina el exceso de carbono y se añaden otros elementos de aleación en un proceso conocido como refinado. Este proceso se lleva a cabo en un convertidor de oxígeno básico (BOF) o en un horno de arco eléctrico (EAF).
Una vez refinado, el material se vierte en moldes para formar lingotes o se moldea directamente en formas específicas mediante procesos como el laminado en caliente. Estas formas incluyen vigas, columnas y otras secciones estructurales.
Normas del acero estructural
El acero estructural tiene que cumplir con diversas regulaciones que garanticen su seguridad en las aplicaciones estructurales. Estas normas varían según el país y la región, pero todas establecen requisitos para la composición química, las propiedades mecánicas y los métodos de ensayo del acero.
En España, las principales normas que regulan a este material están recogidas en la UNE-EN 10025, que es equivalente a la normativa europea EN 100025. Establece los requisitos para los diferentes grados de acero estructural.
También, en España, se aplica el Código Técnico de la Edificación (CTE), que engloba las exigencias que deben cumplir las estructuras de acero en términos de resistencia, estabilidad y durabilidad.
En otros países, como Estados Unidos, las normas más importantes son las establecidas por la ASTM (American Society for Testing and Materials).
Acero estructural, qué tipos hay
Existen varios tipos de acero estructural, cada uno diseñado para unos objetivos diferentes de rendimiento. Estos se clasifican según su composición química y propiedades mecánicas.
Los principales tipos son:
- Acero al carbono: es el tipo más básico y está compuesto de hierro y carbono principalmente.
- Acero de baja aleación: contiene pequeñas cantidades de elementos como cromo, molibdeno y níquel para mejorar su durabilidad.
- Acero inoxidable: cuenta con excelente resistencia a la corrosión y se usa para estructuras expuestas a ambientes agresivos.
- Acero de alta resistencia y baja aleación (HSLA): ofrece una buena combinación de resistencia y tenacidad.
Calidad del acero estructural
La calidad se refiere a las características específicas que debe tener el acero para ser adecuado en aplicaciones estructurales. Esta se define a través de ensayos y pruebas que evalúan su rendimiento bajo diferentes condiciones, como las pruebas de tracción, de impacto y de dureza.
También, se analiza la composición química del material para verificar que contiene las proporciones adecuadas de carbono y el resto de elementos.
Características del acero estructural
Este metal posee una serie de características muy útiles en la construcción y la ingeniería civil.
Límite elástico acero estructural
El límite elástico es la tensión máxima que un material puede soportar antes de sufrir deformaciones permanentes. En otras palabras, es el punto hasta el cual el material se puede deformar elásticamente.
En el caso del acero estructural varía según su composición, pero se encuentra alrededor de los 355 MPa (megapascales).
Densidad del acero estructural
La densidad se define como masa por unidades de volumen. Es una medida de cuán compacto es un material y se expresa en unidades de masa sobre volumen.
El acero estructural cuenta con una densidad aproximada de 7850 kg/m³. Por esto se considera un metal pesado.
Resistencia del acero estructural
La resistencia es la capacidad para soportar fuerzas externas sin romperse. Este tipo de acero tiene una alta resistencia tanto a la tracción como a la compresión.
Tenacidad del acero estructural
La tenacidad es la capacidad de un material para absorber energía antes de fracturarse. Es una característica importante para finalidades donde el metal estará sometido a impacto y vibraciones.
El acero estructural tiene alta tenacidad, lo que significa que, además de ser fuerte, tiene capacidad de deformarse de manera significativa antes de romperse.
Propiedades acero estructural
Aparte de las características que acabas de ver, también existe una serie de propiedades que lo hacen adecuado para su uso en la construcción.
Propiedades mecánicas aceros estructurales
Aquí, te compartimos las principales propiedades mecánicas:
- Resistencia a la tracción: capacidad del metal para resistir fuerzas que intentan estirarlo.
- Límite elástico: como se mencionó anteriormente, este es el punto hasta el cual el acero puede deformarse sin sufrir deformaciones permanentes.
- Dureza: es la capacidad para resistir el desgaste.
- Ductilidad: capacidad de un material para deformarse plásticamente antes de fracturarse.
Acero estructural, precios
El precio del acero estructural varía en función de varios factores, como el tipo de acero, la forma en que se presenta (vigas, perfiles, chapas,etc.), y las condiciones del mercado en el momento de compra.
Por ejemplo, en España, las vigas de acero (como las de la serie IPE, IPN, HEB, HEA) fabricadas en acero S275JR, tienen un precio aproximado de 2,27 €/kg. Y los perfiles conformados en frío de acero S235JRC cuestan alrededor de 2,44 €/kg.
Recuerda que estos precios son orientativos y dependen del proveedor, el volumen de compra y la situación del mercado.
Aplicaciones del acero para estructuras
El acero para estructuras se usa en una amplia gama de aplicaciones debido a su resistencia, durabilidad y versatilidad. Sus aplicaciones más destacadas son:
- Edificios: se utiliza en la construcción de edificios de gran altura debido a su resistencia a las condiciones ambientales.
- Puentes: es perfecto para crear puentes que soportan cargas muy elevadas.
- Infraestructura: se emplea en la construcción de infraestructuras como estadios, torres de transmisión y estaciones de energía.
- Industria petrolera y gasífera: en esta industria, sirve para las estructuras de las plantas petrolíferas y gasíferas.
- Sector automotriz: se utiliza en la fabricación de chasis, sobre todo para vehículos grandes y pesados.
Este material es indispensable en la construcción moderna. Sus numerosas propiedades lo convierten en una aleación útil para una infinidad de industrias.
En Aceroa, distribuimos acero para construcción de calidad de las principales marcas europeas. Si tienes un proyecto en mente, te invitamos a consultarnos por nuestras diferentes calidades de aceros
