El Acero de Refuerzo en la Construcción: Propiedades, Tipos y Aplicaciones Técnicas

1. Introducción al Acero de Refuerzo

El concreto es un material altamente resistente a la compresión, pero débil a la tracción, por lo cual necesita obligatoriamente un refuerzo de acero. El acero es el encargado de resistir las tracciones en elementos estructurales como vigas, columnas y losas. Asimismo, los estribos cumplen la función crítica de resistir las fuerzas cortantes generadas por eventos sísmicos.

2. Definición del Acero

El acero se define como una aleación de hierro y carbono (con un contenido de carbono que oscila entre el 0.05% y el 2%). Este material se obtiene a partir del arrabio purificado y posee un punto de fusión aproximado de 1400 °C.

3. Clasificación de los Aceros

• Aceros al carbono: Representan el 90% del uso total. Se emplean en estructuras, máquinas y automóviles.
• Aceros aleados:
  • Estructurales: Utilizados en edificios, puentes y chasis.
  • Para herramientas: Empleados en taladros y fresas.
  • Especiales: Diseñados para resistir altas temperaturas o corrosión.
• Aceros de baja aleación y ultrarresistentes: Son más económicos y ofrecen una alta resistencia.
• Aceros inoxidables: Contienen un porcentaje de cromo superior al 12%, lo que les otorga propiedades anticorrosivas. Sus usos principales incluyen instrumental quirúrgico, arquitectura y aplicaciones químicas.

4. Propiedades Físicas y Mecánicas

• Densidad: 7850 kg/m³.
• Punto de fusión: Aproximadamente 1400 °C.
• Punto de ebullición: Aproximadamente 3000 °C.
• Ductilidad: Capacidad para transformarse en alambres.
• Maleabilidad: Capacidad para formar láminas (hojalata).
• Otras propiedades: Es un material tenaz, soldable y posee una buena conductividad eléctrica.

Problema principal: La corrosión es el mayor desafío para la durabilidad y vida útil del acero.

5. Acero de Refuerzo para Concreto

Tipos de acero de refuerzo

• Barras corrugadas: Utilizadas específicamente para concreto armado.
• Barras lisas.
• Torones de alta resistencia: Empleados en sistemas de pre-tensado y post-tensado.

Especificaciones Técnicas

• Grado 60: Esfuerzo de fluencia (fy) = 4200 kg/cm².
• Diámetros comunes: 6 mm, 3/8", 1/2", 5/8", 3/4", 1", 1 3/8".
• Longitud estándar: 9 metros (disponibilidad de 12 metros bajo pedido especial).
• Identificación: Se realiza mediante marcas electrograbadas en la superficie de la barra.

6. Adherencia entre el Concreto y el Acero

La transferencia de esfuerzos entre ambos materiales se logra mediante:

• Adherencia mecánica: Proporcionada por las corrugas de la barra.
• Fricción.
• Capacidad ligante del cemento.

Para un funcionamiento estructural óptimo, se requiere siempre una longitud de anclaje adecuada.

8. Requisitos Técnicos y Control de Calidad

Límites de fluencia según el tipo

• A40: 2800 kg/cm²
• A60: 4200 kg/cm²
• A75: 5250 kg/cm² (de uso limitado)

Control de calidad en obra

• Prueba de doblado: El acero debe resistir un doblado de 180° sin presentar fisuras.
• Prueba de enderezado: Debe resistir un enderezado de 90° sin fisurar.
• Soldadura: Se debe evitar la soldadura en el acero de refuerzo, ya que reduce significativamente su ductilidad.

9. Procesos Constructivos en Obra

• Compra: Puede realizarse de forma directa en fábrica o a través de distribuidores, ya sea por unidad o por tonelada. Existe la opción de adquirir acero habilitado.
• Almacenamiento: Debe estar clasificado por diámetro y longitud, protegido contra el óxido, el barro y los aceites.
• Habilitación:
  • Corte: Realizado con cizallas o sierras.
  • Doblado: Debe hacerse estrictamente en frío, respetando un radio mínimo de doblado.
• Herramientas: Tubos de doblado, grifas y atortoladores.

10. Prevención de la Corrosión

Causas: Falta de recubrimiento, presencia de fisuras en el concreto, sales, pH bajo y humedad ambiental.

Protección mediante recubrimientos mínimos

• Cimentación: 7.5 cm
• Columnas y vigas: 4 cm
• Losas: 2 cm

En caso de detectar óxido superficial, se debe realizar una limpieza profunda con cepillos de alambre.

11. Herramientas Específicas para el Trabajo con Acero

• Tubo de doblado: Su diámetro debe ser 1/8" mayor al diámetro de la barra a doblar.
• Grifa: Herramienta utilizada para la rectificación de dobleces.
• Atortolador: Empleado para realizar el amarre de las barras con alambre N°16.

Es fundamental proteger todas las herramientas de la humedad para evitar su deterioro prematuro.

12. Colocación de la Armadura

• Uso de dados de concreto para garantizar el recubrimiento mínimo especificado.
• Instalación de la armadura dentro del encofrado.
• Verificación de la ubicación correcta según los planos estructurales.
• Anclaje y sujeción firme mediante alambre N°16.

Preguntas Frecuentes y Consideraciones Técnicas

¿Qué sucede si se cambia el acero especificado por el ingeniero?

Cambiar el acero especificado por uno de menor calidad o sección reduce la resistencia y la ductilidad de la estructura. Esto provoca fallas súbitas y un alto riesgo de colapso, especialmente durante eventos sísmicos.

Comparativa: Acero de 8 mm vs. Acero de 3/4"

Usar acero de 8 mm en lugar de 3/4" es un error crítico. Se reduce el área resistente de 284 mm² a solo 50 mm², lo que representa una pérdida del 82% de su capacidad estructural. Esto garantiza la falla inmediata bajo cargas normales, ya que la sección no puede soportar las fuerzas calculadas en el diseño original.

¿Es aceptable usar acero con corrosión?

Sí, es aceptable usar acero con corrosión superficial siempre que esta sea ligera, no presente picaduras profundas ni pérdida de sección transversal. El óxido debe poder eliminarse completamente mediante un cepillado hasta dejar el metal brillante y las corrugas bien definidas, asegurando que no se comprometa la capacidad estructural ni la adherencia con el concreto.