El acero, ¿un material pasado de moda?

    Por Á. Ridruejo  (Universidad Politécnica de Madrid)

     El acero es una aleación de hierro y carbono, con una proporción en peso de este último de entre el 0,01% y el 2.1%, al que pueden añadir otros elementos aleantes tales como manganeso, cromo, vanadio o molibdeno. La producción del acero, si bien de un modo muy imperfecto, está atestiguada desde la edad media. Con los avances en siderurgia del siglo XVII, su uso se hizo más común, pero solo con la invención en 1855 del Convertidor Bessemer, que permitía inyectar aire en el metal fundido y eliminar el exceso de carbono, el acero de calidad pudo obtenerse en masa a bajo precio. Hoy en día se producen en el mundo mil trescientos millones de toneladas anuales de acero, lo que convierte a este material en uno de los más utilizados.

En un blog como “Materiales al día”, dedicado esencialmente a novedades científicas y tecnológicas en el ámbito de los materiales, es fácil encontrar ejemplos de nuevos materiales con propiedades asombrosas. Podemos pensar en nuevas fibras poliméricas de altas prestaciones, adhesivos de gran resistencia, materiales compuestos que aúnan resistencia y ligereza, o nuevos materiales procesados con micro o nanotecnología. En este contexto, podría resultar extraño considerar el acero como un material novedoso, pero a continuación veremos que oculta interesantes sorpresas.

Una reciente campaña publicitaria promovida por una asociación europea de fabricantes de acero tenía como lema “El acero está en nuestras vidas”. Esta afirmación puede hacerse en 2012, pero también mantenía su vigencia en la construcción de puentes y rascacielos a principios del siglo XX, en el tendido de ferrocarriles del XIX, o en el uso de armas, herramientas y útiles domésticos desde que la civilización hitita adquiriera cierto dominio de la metalurgia del hierro en torno al siglo XIV antes de Cristo. La explosión tecnológica de los polímeros sintéticos del siglo XX pudo mermar la primacía del acero, pero teniendo en cuenta lo extendido de su uso, aún podría decirse que no hemos abandonado la Edad del Hierro. Esta fidelidad de los hombres hacia el material que nos ocupa sólo se puede explicar gracias a su abundancia natural, a las excelentes propiedades nativas del hierro y a la continua evolución tecnológica de los procedimientos de obtención y procesado, que ha conseguido mejorar dichas propiedades.

Desde sus comienzos, el acero fue utilizado fundamentalmente por su resistencia y ductilidad, pero esta aleación de hierro y carbono es tremendamente adaptable a muy diversos usos. Por un lado, podemos regular la proporción Fe/C para modificar la microestructura y las propiedades, o añadir otros elementos químicos (por ejemplo, la adición de Cr y Ni pueden convertirlo en inoxidable). Si se somete a ciertos tratamientos térmicos como el temple, obtendremos un material más duro y resistente, pero también más frágil y menos deformable. También se puede enriquecer desde la superficie con C o N para aumentar la dureza, o someterlo a procesos mecánicos tales como la deformación en frío o la forja que pueden mejorar selectivamente ciertas propiedades.

Así, tenemos un único material que responde a múltiples exigencias y que compite con éxito con aleaciones ligeras, cerámicas avanzadas o materiales compuestos. Aparte de su versatilidad, el acero tiene la ventaja de ser fácilmente soldable, lo que permite la construcción de grandes estructuras (puentes, buques), así como una muy alta reciclabilidad (más del 70% del acero fabricado en España proviene de chatarra). La asociación APTA muestra en su página web (www.apta.com.es) una serie de cifras sorprendentes:

“-Un kilogramo de acero, que es de alguna manera una mezcla de tecnología por un lado y destreza por el otro, cuesta de media lo mismo que una barra de pan.

 -Los hilos de acero que constituyen el armazón radial de los neumáticos, si tuvieran dos milímetros de diámetro, serían capaces de levantar una carga de una tonelada.

-Si se construyera hoy una réplica de la Torre Eiffel utilizando los recursos en acero nuevos, sería entre tres y cuatro veces más ligera.

-El tablero del Viaducto de Millau, que es desde el 2005 el puente más alto del mundo, representa 36 000 toneladas de acero. Si se hubiera escogido realizarlo en hormigón, habría pesado 120 000 toneladas.

-El acero utilizado en las centrales nucleares es estudiado para resistir a más de 300 grados bajo 200 atmósferas durante más de 40 años.

-Una lámina de algunas micras de espesor de resina colocada entre dos paramentos de acero forma una chapa que reduce el nivel sonoro dividiéndolo por 30.

-Gracias a los progresos sobre las chapas revestidas, las carrocerías de los automóviles tienen una garantía de 12 años contra la corrosión.

-Más del 90 % del agua utilizada para la fabricación de una tonelada de acero es reciclable.
-700 toneladas de acero son recicladas cada minuto en el mundo.

-En sólo un cuarto de siglo, entre 1975 y 2000, el espesor del acero para fabricar las latas de bebidas ha pasado de 0,33 a 0,23 mm, lo que hace que al final (una vez la embutición este acabada) se produzcan latas cuyo espesor no exceda los 0,07 mm.”

Otro ejemplo sería el sector de la automoción. Un Volkswagen Golf GTI de 1975 pesaba 840 kg, tenía una potencia de 110 CV y consumía en torno a 9 litros por 100 km. Gracias a las mejoras tecnológicas, la versión de 2010 había más que duplicado su peso (1870 kg) y había aumentado en 100 CV la potencia, pero el consumo se había reducido a 7,3 l/100 km. Las estructuras con nuevos aceros permiten reducir el peso de los componentes en un 25% proporcionando un incremento de la resistencia a torsión y a flexión del 40% y 52%, respectivamente.

Esta lista da una idea de los logros conseguidos en el campo del acero, pero el desarrollo no se detiene. Impresiona constatar que la siderurgia produce más de 3.000 tipos diferentes de acero. Mas de la mitad de ellos se han creado en las últimas dos décadas. De hecho, hace 10 años no existían el 50% de los aceros actualmente presentes en el mercado, y existe aún margen de mejora. Algunos de los campos con prioridad para la investigación siderúrgica, planteados por la propia industria, son los siguientes:

-Nuevos aceros para conducción de fluidos a alta presión (o soportando grandes presiones externas).

-Aceros con comportamiento mejorado en condiciones criogénicas.

-Mejora de las propiedades frente al fuego en aceros de construcción.

-Desarrollo de aceros más resistentes a la corrosión.

-Nuevos aceros con mayor durabilidad en distintas condiciones de servicio.

-Aceros para el almacenamiento de hidrógeno.

-Aceros para componentes nucleares (en particular, resistentes a la irradiación neutrónica).

-Aceros de alta resistencia para automoción.

La mejora de los procesos con un bajo coste, ahorrando material y energía, es también un objetivo prioritario del sector siderúrgico. A esto debe añadirse el esfuerzo investigador encaminado a optimizar los procesos de producción (colada, laminado, control inteligente de procesos) y en otras tecnologías en las que el acero interviene, como son el conformado de piezas, las técnicas de unión (mediante soldadura o adhesivas) o los ensayos no destructivos.

Después de este breve recorrido por el mundo del acero parece claro que, en el caso de que alguien se atreviera a anunciar la muerte del acero como material de actualidad, se le podría responder con aquella cita célebre unas veces atribuida al Don Juan Tenorio de Zorrilla, y otras a Lope de Vega o a una traducción de Le Menteur de Corneille:

“los muertos que vos matáis
gozan de buena salud”

Referencias:

http://www.aceroplatea.es/index.php

http://www.unesid.org/ElMundoATravesDelAcero/01.html

www.apta.com.es

http://www.worldsteel.org/

http://www.steeluniversity.org/content/html/spa/default.asp?catid=&pageid=1016899460