Acero resistente a la intemperie

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El acero corten , a menudo denominado con la marca comercial genérica acero COR-TEN y a veces escrito sin el guión como acero corten , es un grupo de aleaciones de acero que se desarrollaron para eliminar la necesidad de pintura mediante la formación de una capa externa estable de óxido .

US Steel (USS) posee la marca registrada del nombre COR-TEN. ^[1] El nombre COR-TEN se refiere a las dos propiedades distintivas de este tipo de acero : resistencia a la corrosión y resistencia a la tracción . ^[2] Aunque USS vendió su negocio de placas discretas a International Steel Group (ahora ArcelorMittal ) en 2003, ^[3] todavía vende material de marca COR-TEN en formas de placas y láminas para laminadores de bandas .

El COR-TEN original recibió la designación estándar A242 (COR-TEN A) del grupo de normas ASTM International . Los grados ASTM más nuevos son A588 (COR-TEN B) y A606 para láminas delgadas. Todas las aleaciones se producen y utilizan de forma habitual.

La oxidación de la superficie generalmente tarda seis meses en desarrollarse, pero los tratamientos de superficie pueden acelerar este proceso a tan sólo una hora. ^[4]

La historia de los aceros resistentes a la intemperie comenzó en los EE. UU. en la década de 1910, cuando aceros aleados con diferentes cantidades de cobre fueron expuestos a los elementos; la investigación continuó hasta la década de 1920 y alrededor de  1926 se descubrió que el contenido de fósforo también ayuda con la resistencia a la corrosión. ^[5]

En 1933, la United States Steel Corporation decidió comercializar los resultados de sus estudios y patentó un acero con una resistencia mecánica excepcional, principalmente para su uso en vagones tolva de ferrocarril , para el manejo de cargas pesadas a granel , incluyendo carbón, minerales metálicos , otros productos minerales y granos . ^[6] La corrosión controlada por la que este material es ahora más conocido fue un beneficio bienvenido descubierto poco después, lo que impulsó a USS a aplicar el nombre de marca registrada Cor-Ten. Debido a su tenacidad inherente, este acero todavía se usa ampliamente para el transporte a granel, contenedores de envío intermodal y almacenamiento a granel. ^[7]

Pullman-Standard también construyó vagones de pasajeros de ferrocarril con Cor-Ten, aunque pintados, para el Southern Pacific a partir de 1936, ^[8] y continuó con vagones de cercanías para la Rock Island Line en 1949. ^[9]

En 1964, se construyó el paso elevado de Moorestown sobre la autopista de peaje de Nueva Jersey en el kilómetro 37,02. Se cree que este paso elevado fue la primera aplicación de acero resistente a la intemperie en una estructura de autopista. ^{[11] [10]} Otros estados, como Iowa, Ohio y Michigan, siguieron poco después. ^[12] A estos les siguió el puente peatonal de la Universidad de York en el Reino Unido en 1967. Desde entonces, la práctica de utilizar acero resistente a la intemperie en puentes se ha extendido a muchos países. ^[13]

El término meteorización hace referencia a la composición química de estos aceros, que les permite presentar una mayor resistencia a la corrosión atmosférica en comparación con otros aceros. Esto se debe a que el acero forma una capa protectora en su superficie bajo la influencia del clima.

El efecto anticorrosivo de la capa protectora se produce por la distribución y concentración particular de los elementos de aleación en ella. Todavía no está claro en qué se diferencia exactamente la formación de pátina de la oxidación habitual, pero se ha demostrado que es necesario secar la superficie mojada y que el cobre es el elemento de aleación más importante. ^[5]

La capa que protege la superficie se va desarrollando y regenerando continuamente bajo la influencia de las inclemencias del tiempo, es decir, se deja que el acero se oxide para formar la capa protectora. ^[14]

Las propiedades mecánicas de los aceros resistentes a la intemperie dependen de la aleación y del espesor del material. ^{[16] [17]}

La aleación A242 original tiene un límite elástico de 50 kilolibras por pulgada cuadrada (340  MPa ) y una resistencia máxima a la tracción de 70 ksi (480 MPa) para perfiles y placas laminados de peso ligero a medio de hasta 0,75 pulgadas (19 mm) de espesor. Tiene un límite elástico de 46 ksi (320 MPa) y una resistencia máxima de 67 ksi (460 MPa) para perfiles y placas laminados de peso medio de 0,75 a 1 pulgada (19 a 25 mm) de espesor. Las secciones y placas laminadas más gruesas, de 1,5 a 4 pulgadas (38 a 102 mm) de espesor, tienen un límite elástico de 42 ksi (290 MPa) y una resistencia máxima de 63 ksi (430 MPa). ASTM A242 está disponible en Tipo 1 y Tipo 2. Ambos tienen diferentes aplicaciones según el espesor. El Tipo 1 se utiliza a menudo en estructuras de viviendas, industria de la construcción y vagones de mercancías. ^[18] El acero tipo 2, también llamado Corten B, se utiliza principalmente en mobiliario urbano, barcos de pasajeros o grúas. ^[19]

El A588 tiene un límite elástico de al menos 50 ksi (340 MPa) y una resistencia máxima a la tracción de 70 ksi (480 MPa) para todas las formas laminadas y espesores de placa de hasta 4 in (100 mm) de espesor. Las placas de 4 a 5 in (102 a 127 mm) tienen un límite elástico de al menos 46 ksi (320 MPa) y una resistencia máxima a la tracción de al menos 67 ksi (460 MPa), y las placas de 5 a 8 in (127 a 203 mm) de espesor tienen un límite elástico de al menos 42 ksi (290 MPa) y una resistencia máxima a la tracción de al menos 63 ksi (430 MPa).

El acero corten se utiliza popularmente en esculturas al aire libre por su aspecto antiguo y desgastado. Un ejemplo es la gran escultura de Picasso de Chicago , que se encuentra en la plaza del Palacio de Justicia del Centro Daley en Chicago, que también está construida de acero corten. Otros ejemplos incluyen el Obelisco roto de Barnett Newman ; varias de las esculturas de Números de Robert Indiana y su escultura original de Amor ; numerosas obras de Richard Serra ; la escultura de Álamo en Manhattan, Nueva York; el Barclays Center , Brooklyn , Nueva York ; ^[20] el Ángel del Norte , Gateshead ; y Cintas , una escultura de Pippa Hale , que celebra a las mujeres en Leeds; ^[21] y la Torre de Radiodifusión en la Universidad Leeds Beckett . ^[22]

También se utiliza en puentes y otras aplicaciones estructurales de gran tamaño, como el puente New River Gorge , el segundo tramo del puente Newburgh–Beacon (1980) y la creación del Centro Australiano de Arte Contemporáneo (ACCA) y el MONA .

Se utiliza ampliamente en el transporte marítimo, en la construcción de contenedores intermodales ^[23] así como en tablestacas visibles a lo largo de secciones recientemente ensanchadas de la autopista M25 de Londres .

El primer uso de acero corten para aplicaciones arquitectónicas fue la sede mundial de John Deere en Moline, Illinois . El edificio fue diseñado por el arquitecto Eero Saarinen y se completó en 1964. Los edificios principales de la Universidad de Odense (construida entre 1971 y 1976), diseñados por Knud Holscher y Jørgen Vesterholt, están revestidos de acero corten, lo que les valió el apodo de Rustenborg (en danés, "fortaleza oxidada"). En 1977, Robert Indiana creó una versión hebrea de la escultura Love hecha de acero corten utilizando la palabra de cuatro letras ahava (אהבה, "amor" en hebreo) para el Jardín de Arte del Museo de Israel en Jerusalén , Israel. En Dinamarca, todos los mástiles que sostienen la catenaria en los ferrocarriles electrificados están hechos de acero corten por razones estéticas.

En 1971, la St. Louis Car Company utilizó acero corten para los vagones eléctricos Highliner construidos para Illinois Central Railroad. El uso de acero corten se consideró una medida de reducción de costos en comparación con el estándar de acero inoxidable de los vagones de ferrocarril contemporáneos . En 1979, Bombardier construyó un pedido posterior con especificaciones similares, incluidas carrocerías de acero corten. Los vagones estaban pintados, una práctica estándar para los vagones de acero corten. La durabilidad del acero corten no estuvo a la altura de las expectativas, y aparecieron agujeros de óxido en los vagones. La pintura puede haber contribuido al problema, ya que el acero corten pintado no es más resistente a la corrosión que el acero convencional, porque la pátina protectora no se formará a tiempo para evitar la corrosión en un área localizada de ataque, como una pequeña falla de pintura. Estos vagones se retiraron en 2016. ^[24]

El acero corten se utilizó para construir el exterior del Barclays Center , compuesto por 12.000 paneles de acero pre-cortezados diseñados por ASI Limited y SHoP Construction. ^[25] El New York Times dice sobre el material: "Si bien puede parecer sospechosamente inacabado para el observador casual, tiene muchos fanáticos en el mundo del arte y la arquitectura". ^[26] En 2015, se completó un nuevo edificio para la Escuela de Arquitectura del Instituto Real de Tecnología KTH en su campus. El uso de acero corten ayudó a que las formas futuristas de la fachada encajaran bien con su entorno mucho más antiguo y en 2015 recibió el Premio Kasper Salin . ^[27]

El uso de acero corten en la construcción presenta varios desafíos. Asegurar que los puntos de soldadura se desgasten al mismo ritmo que los demás materiales puede requerir técnicas o materiales de soldadura especiales. El acero corten no es inoxidable en sí mismo: si se permite que el agua se acumule en la superficie del acero, experimentará una mayor tasa de corrosión, por lo que se deben prever drenajes. Según la NTSB , la falta de drenaje es lo que en última instancia provocó el colapso del puente Fern Hollow . El acero corten es sensible a los climas subtropicales húmedos y, en dichos entornos, es posible que la pátina protectora no se estabilice, sino que continúe corroyéndose. Por ejemplo, el antiguo Omni Coliseum , construido en 1972 en Atlanta , nunca dejó de oxidarse y, finalmente, aparecieron grandes agujeros en la estructura. Este fue un factor importante en la decisión de demolerlo solo 25 años después de su construcción. Lo mismo puede suceder en entornos cargados de sal marina. El estadio Aloha de Hawái , construido en 1975, es un ejemplo de esto. ^[28] El desgaste normal de la superficie del acero resistente a la intemperie también puede provocar manchas de óxido en las superficies cercanas.

La velocidad a la que algunos aceros resistentes a la intemperie forman la pátina deseada varía mucho con la presencia de contaminantes atmosféricos que catalizan la corrosión. Si bien el proceso generalmente tiene éxito en los grandes centros urbanos, la velocidad de erosión es mucho más lenta en entornos más rurales. Uris Hall , un edificio de ciencias sociales en el campus principal de la Universidad de Cornell en Ithaca , una pequeña ciudad en el norte del estado de Nueva York , no logró el acabado superficial previsto en su estructura de acero resistente a la intemperie Mayari-R de Bethlehem Steel dentro del tiempo previsto. La escorrentía de agua de lluvia del acero que se oxidaba lentamente manchó las numerosas ventanas grandes y aumentó los costos de mantenimiento. ^[29] La corrosión sin la formación de una capa protectora aparentemente condujo a la necesidad de un refuerzo estructural de emergencia y galvanización en 1974, menos de dos años después de la apertura. ^[30]

La Torre US Steel en Pittsburgh, Pensilvania , fue construida por US Steel en parte para exhibir el acero COR-TEN. La erosión inicial del material resultó en una decoloración, conocida como "sangrado" o "escorrentía", de las aceras de la ciudad circundante y los edificios cercanos. ^[31] Una vez que se completó la erosión, la corporación organizó un esfuerzo de limpieza para limpiar las marcas. Algunas de las aceras cercanas quedaron sin limpiar y permanecen de un color oxidado. Este problema se ha reducido en las formulaciones más nuevas de acero resistente a la intemperie. ^{[ cita requerida ]} Las manchas se pueden prevenir si la estructura se puede diseñar de modo que el agua no se escurra del acero al hormigón, donde las manchas serían visibles.

• Pilar de hierro de Delhi y pilar de hierro de Dhar ; antiguos monumentos de metal con algunas características similares al acero corten

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• Informe sobre acero resistente a la intemperie en puentes del Departamento de Transporte de Texas (4464 KB). Contiene detalles recomendados para evitar manchas. Nota: posteriormente se descubrió que el recubrimiento de los pilares no era rentable.
• Introducción al acero corten de la revista STRUCTURE (2005)
• Acero corten de Colorado y Londres (2020)