Existen varias estrategias para evitar el daño del acero por la corrosión. Ya nos referimos en secciones de este sitio al caso en que todo el espesor del producto de acero es resistente a la corrosión (aceros inoxidables). También se han comentado soluciones como la aplicación de un recubrimiento (zinc, aluminio, etc.) que actúa como ánodo de sacrificio y la aplicación de barreras físicas (pinturas) (ver Aceros Galvanizados). Una solución alternativa son los aceros patinables, muchas veces conocidos como tipo Corten siguiendo el nombre de una antigua patente de la United Steel.
En América latina existe producción regional de aceros patinables bajo otras marcas (ver abajo al final).
Características
Los aceros patinables se caracterizan por su muy buena resistencia a la corrosión, gracias a incluir cobre y cromo en su aleación. Básicamente consisten en una aleación de bajo contenido de Carbono (inferior al 0,25%) que, en adición de pequeñas cantidades de Cobre (Cu) Níquel (Ni) y Cromo (Cr) y expuesto a ciclos de humedad y sequedad, desarrolla una capa de óxido homogénea y de alta adherencia en la superficie del acero expuesto a las condiciones del clima. Es esta formación de esta fina capa de oxidación superficial no progresiva y protectora (pátina), la que le otorga resistencias a la corrosión superiores a la de los aceros comunes. Esta capa superficial, se desarrolla y regenera continuamente y funciona como barrera de protección contra el avance de la corrosión sin demandar revestimientos o protecciones adicionales, dependiendo del ambiente al que está expuesto.
Esta capa superficial de protección se va formando de acuerdo a ciclos naturales de humedad (lluvia, neblina) y sequedad (sol, viento) en períodos variables de 18 a 36 meses que pueden acelerarse artificialmente. Normalmente, a partir del primer año de exposición, ya se aprecia la coloración café típica del acero patinable, La formación, duración y efecto protector de la capa protectora dependen de varios factores, especialmente el carácter corrosivo de la atmósfera del lugar en que se emplazará. En general, se considera que en estructuras expuestas en ambientes industriales, urbanos y rurales, la capa protectora asegurará una muy buena protección contra la corrosión. En casos de estar expuesto a condiciones de contaminación ambiental que incluyen agentes agresivos, de estar en contacto directo con agua por largos períodos, de estar expuesto a humedad permanente o expuesta a condiciones de borde marino (menor a 600m del borde de mar), se debe necesariamente considerar recubrimientos de protección adicionales o materiales alternativos. (ver corrosión)
El acero patinable tiene una apariencia similar al que resulta de un acero oxidado por lo que ha sido explorada en diversos proyectos de obras de arquitectura, obras civiles y de esculturas, algunas de las cuales hemos presentado en este sitio (ver Puentes Can Gili, Pont Trencat, entre otros).
El acero patinable se ajusta a normas. En el caso de EEUU las normas correspondientes son las ASTM A-242, (la primera) A-588 (desarrollo posterior) y A-606 (para chapas delgadas) .La composición de estos materiales patinables asegura, junto con su mejor resistencia a la corrosión ya comentada, una adecuada resistencia mecánica, buena ductilidad, tenacidad y soldabilidad.
Cuatro empresas latinoamericanas producen laminados en caliente patinables. Ver abajo catálogos en Links de interés.
Propiedades de los Materiales fabricados según normas ASTM en América Latina
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Calidad |
C (máx.) |
Mn |
Cr |
Cu |
Rangos espesor |
Limite fluencia (MPa) Min |
Resistencia a la tracción (MPa) Min |
Elongación mín. |
|
ASTM A-242 |
0,15 |
1,0max |
|
0,20 min |
0,20 min |
290/345 |
415/480 |
16/21 |
|
ASTM A-588 |
0,20 |
0,75/1,35 |
0,40-/0,70 |
|
0,20-0,40 |
345 |
485 |
16 |
|
ASTM A-606 |
0,22 |
1,25max |
|
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340 |
480 |
22 |
Según comunicación de Alacero. Compilado a partir de Catálogos de Arcelor Mittal Tubarao, CSN, Gerdau; Usiminas; En el caso en que se indica máximo o mínimo en la columna pero figura el rango, se indica los valores que abarcan a los distintos proveedores o espesores.
Aunque el acero patinable sufre una corrosión superficial que significa una cierta pérdida de espesor según el ambiente al que se encuentra expuesto, ésta es muy reducida en comparación con aceros ASTM A-36, (tipo acero “comercial”) según se muestran en los gráficos siguientes:
HISTORIA
Inicialmente los aceros patinables surgen en USA en 1933 aplicándose principalmente para la fabricación de vagones de carga de tren, amparado en el bajo coste de mantenimiento que demandan. La United Steel Corporation de USA los registró bajo la marca de COR-TEN, que posteriormente fue vendida a la International Steel Group en 2003 (hoy Arcelor Mittal).
Recién en la década de los años 60 del siglo XX se inicia su uso en aplicaciones de obras civiles y de arquitectura. El primer edificio construido enteramente en acero patinable (bajo la patente COR-TEN) fue el edificio administrativo de John Deere, en Illinois, proyecto de Eero Saarinen, que fue completado luego de su muerte por Kevin Roche. A solicitud del entonces presidente de la compañía, se utilizó por primera vez el acero COR-TEN lo que dio al edificio su apariencia y color terrosa característica.
PRECAUCIONES
La construcción con aceros patinables debe considerar especial atención a los niveles de contaminación ambiental que existen en el emplazamiento del edificio, especialmente si se quiere dejar la pátina o capa superior de óxido a la vista. Más allá de lo anterior, según Luis Andrade Mattos Días (Estructuras de Acero: conceptos, técnicas y lenguaje) se deben tener algunas precauciones durante la ejecución de las obras, entre otras:
- Eliminar la cascarilla de laminación por limpieza de chorro abrasivo (Ver corrosión: 2.2.)
- Eliminar salpicaduras de soldaduras, aceites y hormigón.
- Evitar en el diseño sectores que pudieran retener agua o elementos sólidos. Si no es posible, estos sectores se deben proteger con pintura.
Otros autores señalan que diseño deberá considerar las eventuales pérdidas de masa o de espesor que tendrá el acero COR-TEN expuesto y tomar las medidas adecuadas, como la consideración de sobre espesores si corresponde.
Por último, cabe destacar que el acero patinable puede ser trabajado con algunas consideraciones que se detallan:
Oxicorte: el acero patinable puede trabajarse con oxicorte aplicando los métodos adecuados. En casos de ambientes bajo los 5ºC se deberá precalentar una sección razonablemente ancha alrededor de la zona de corte. Si los cortes van a ser sometidos a conformado en frío, el efecto de endurecimiento se deberá prevenir mediante precalentado.
Soldadura: el acero patinable se puede soldar tanto manual como mecánicamente, bajo el supuesto de la observancia de las buenas prácticas de soldadura. Para asegurar obtener las mismas propiedades mecánicas en la soldadura y en el metal base, se deben aplicar los consumibles adecuados en las condiciones apropiadas. Asimismo, se deben considerar que para el uso de acero patinable expuesto sin recubrimientos la unión soldada debe ser igualmente resistente a la corrosión, lo que se logra usando consumibles que se ajusten al material de base.
Uniones Apernadas: la selección de pernos, remaches y accesorios se deberá hacer de forma de evitar la formación local de celdas electro-químicas. Los elementos de conexión deberán ser, preferentemente, de acero patinable. En las juntas se pueden crear condiciones capilares que conduzcan a la formación de humedad permanente que resulten en corrosión acrecentada. Por lo mismo, las zonas críticas deben ser protegidas adicionalmente mediante pinturas, sellos u otras medidas preventivas. En el caso de conexiones de alta resistencia aplican las condiciones para aceros no patinables como se detalla en DIN 18800, parte 1.
Mayores informaciones relacionadas con esta materia se pueden encontrar en:
http://www.construccionenacero.com/noticias/Paginas/DesarrollodeacerotipoCortenparaperfiles,pernosytuercas.aspx
Soldadura
La AWS-D1 incluye provisiones para uniones soldadas con aceros patinables. Aunque los electrodos estándares producen soldaduras de adecuada resistencia, se han desarrollado electrodos especiales para generar soldaduras con las mismas características de resistencia a la corrosión que los elementos que unen.
Las soldaduras de filetes de un paso simple hechos con electrodos estándares incluyen suficiente material como para resistir a la corrosión pero tienen diferente apariencia que el acero patinable, Es por ello que se puede realizar una primera pasada con electrodo común y otra con un electrodo especial para unir aceros patinables. Debe prestarse especial atención a los extremos de las soldaduras para asegurarse que estén cubiertos con el electrodo especial Es por ello que a veces se prefiere que todas las pasadas sean realizadas por el electrodo especial.
Requisitos para una adecuada formación de la pátina
Para quienes se interesen en mayor profundidad en los aspectos específicos de la velocidad de formación de la pátina en distintas condiciones adjuntamos un link a un interesante artículo (lamentablemente en inglés).
Some Clarifications Regarding Literature on Atmospheric Corrosion of Weathering Steels I. Díaz, H. Cano, B. Chico, D. de la Fuente, and M. Morcillo
Proyectos y galería de fotografías
Después del edificio John Deere, varios proyectos han incursionado en el uso y aplicación del acero CORTEN, explorando su apariencia y aporte formal. Demás está decir que esta exploración suma los atributos formales de estos aceros a sus destacadas características de resistencia mecánica y resistencia a la corrosión. Como mencionamos arriba, en nuestro sitio hemos presentado y comentado varias obras cuya estructura principal o de revestimiento está propuesta en aceros patinables (tipo COR-TEN). Entre ellas:
- Museo de Monteagudo
- Centro Cultural Gabriela Mistral
- Refugio Delta
- Residencia Montecito
- Centro de Distribución y Logística Ferretería O´Higgins
- Escuela de Arte e Historia del Arte de Iowa
- IronBank
Más allá de lo anterior, sin embargo, y sin hacer un análisis de cada proyecto y sólo citando la fuente y los autores, cuando esto es posible, queremos compartir algunas imágenes extraídas de internet que ponen en evidencia los atributos y posibilidades formales que el acero COR-TEN ofrece.
