El concreto reforzado es el más popular y desarrollado de los materiales para construcción contemporáneos, pues en él se complementan en forma muy eficiente las características de buena resistencia en compresión, durabilidad, resistencia al fuego y moldeabilidad del concreto con las de alta resistencia en tensión y ductilidad del acero.
CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA, con el apoyo de Cámara Nacional del Acero (Canacero), reunió diversas opiniones de representantes de importantes siderúrgicas mexicanas, quienes se refirieron al tema.

De primera calidad
Para la ingeniera Magdalena Saldívar García –gerente de Promoción del Acero y Desarrollo de Mercados de Canacero–, hablar de una edificación reforzada necesariamente conlleva ubicar dos materiales prioritarios en la misma, el acero y el concreto, en un trabajo complementario y en el que cada uno desempeña su mejor papel para resistir las cargas y los esfuerzos a los que estará sometida la estructura.

El acero de refuerzo y el concreto constituyen una unidad estructural cuya finalidad es trabajar bajo
cargas combinadas. Dicha unidad perdería su razón de ser
si ambos elementos no estuvieran bien compenetrados; por tanto, se necesita que sean de la mejor calidad.

Según explican los ingenieros Roberto Esquivel Parra –director comercial– y Francisco Sánchez Espinoza –gerente de Ingeniería de Servicio–, ambos de Siderúrgica Tultitlán, las plantas de producción en el país disponen de maquinaria y procesos con tecnología de calidad universal, pues los equipos de acería y laminación son de los mismos fabricantes de Europa y de otras partes del mundo.
Añaden que lo importante del buen desempeño entre el acero y el concreto para cualquier construcción está en el cumplimiento de todos los aspectos de la norma mexicana NMX-C-407-ONNCCE-2001 (de la industria de la construcción / varilla corrugada de acero proveniente de lingote y palanquilla para refuerzo de concreto / Especificaciones y métodos de prueba), entre cuyos rubros destacan la clasificación, las especificaciones de composición química, las propiedades mecánicas, las dimensiones, los requisitos de corrugaciones y acabado, así como las dimensiones y el marcado. Esta norma y su antecesora NMX-B-006 han demostrado ser adecuadas en las últimas cinco décadas y se han utilizado como guía para las fábricas donde se produce acero mediante horno eléctrico o similar.
Cabe destacar que, en el caso de México, la norma NMX-C-40 considera tres grados de acero (30, 42 y 52), según su resistencia máxima y límite elástico. Entre los productos más utilizados, por ejemplo, está el acero de refuerzo calibre dos, conocido como alambrón de construcción, que se aplica para amarres, anillos y estribos, es liso, no lleva corrugas.
Al opinar sobre el papel desempeñado por el acero de refuerzo en su relación con el concreto, los ingenieros Oscar de la Garza –director comercial– y Ezequiel Sánchez Ordóñez –jefe de Ingeniería Civil–, de HYLSA, División Varilla y Alambrón, destacan que no debe olvidarse que dentro de los cálculos de cualquier estructura se toman factores de carga y resistencia para absorber efectos más graves en el proceso de fabricación de los materiales y en la construcción.
Especifican entre las características esenciales del código de calidad, que el proyectista debe tener en cuenta al diseñar bajo las normas establecidas de cálculo, que la varilla de refuerzo muestre entre otras propiedades su capacidad a la ruptura, la elongación, la tenacidad, su límite de fluencia y su ductilidad. Éstas no se reducen linealmente con la velocidad de corrosión. Otras propiedades físicas son la separación y el tamaño de las corrugas que proporcionan la adherencia entre el concreto y el acero.
Por supuesto, en el caso de las varillas –quizá el producto más utilizado como acero de refuerzo–, su resistencia no sólo depende de su diámetro, sino también de la composición del acero en su fabricación, advierten los representantes de HYLSA. En casas también pueden aplicarse varillas de diámetros mayores de seis octavos, y su presentación de venta puede responder a la solicitud del cliente en el tamaño que requiera, no sólo de nueve o 12 metros como piensan algunos.
Sánchez Ordóñez añade que las varillas de refuerzo laminadas, según indica la norma NMX-C-407-ONNCCE, son las que se prescriben con más frecuencia para la construcción con concreto, pues pueden hacer las funciones de refuerzo principal, longitudinal o transversal, en elementos como losas, columnas o vigas de refuerzo por temperatura, evitando el agrietamiento por cambios volumétricos del concreto, para transmitir esfuerzos en dos elementos de concreto, como en el caso de pasajuntas de losas de piso.
La norma NMX-B-457 considera las varillas corrugadas de baja aleación –sólo grado 42– que se emplean en aplicaciones especiales en las que la soldadura o el doblaje, o ambos, son importantes, sobre todo para estructuras de concreto reforzado ubicadas en regiones de alto riesgo sísmico, en donde se requieren mayores detalles de armado en cuanto a doblez, así como un grado de flexibilidad y ductilidad determinado.

Óxido o corrosión, un tema
para debatir
El ingeniero Roberto Márquez Hiriart, director comercial de SICARTSA, comenta que en los productos siderúrgicos de uso general las propiedades mecánicas son esenciales, pues los clientes exigen garantías sobre su cumplimiento.
Como ejemplo, señala que la varilla corrugada, por su proceso de laminación en caliente, está protegida por una cascarilla u óxido de fierro que cubre la superficie, la cual se forma por la reacción del acero caliente con el oxígeno del agua de enfriamiento. Esta cascarilla sirve como protección a la varilla en la intemperie, y se presenta una oxidación superficial, por un tiempo, sin la llamada corrosión –identificada por porosidades en el núcleo del acero–, lo cual nos permite diferenciar la oxidación de la corrosión, que aparece en el largo plazo y varía dependiendo del medio oxidante, la atmósfera, el agua y el tipo de suelo.
Los ingenieros de Tultitlán plantean que se ha especulado en múltiples publicaciones acerca de que la capa de óxido brinda una mayor adherencia entre el acero y el concreto. Sin embargo, nunca deben confundirse los principios electroquímicos de la oxidación con los de la corrosión. El grado de oxidación es producto de la reacción química y depende de la cantidad de humedad en el medio ambiente, más que del lapso de exposición. Es una reacción normal con el concreto.
Por ejemplo, como la varilla corrugada de refuerzo para concreto es un acero al carbono, no inoxidable, está sujeta a diferentes etapas de oxidación, como Fe0, Fe3O4, Fe0O3. Mientras sea superficial y no alcance el grado de corrosión, no perjudica sus propiedades de resistencia, pues cualquier agente externo que la afecte mientras no disminuya su área nominal no modificará sus propiedades de resistencia, independientemente del tiempo.
Añaden que, aun cuando haya manchas por oxidación, éstas podrán eliminarse con un cepillo de alambre, tal como lo estipula la norma NMX-C-407-ONNCCE-2001, en su apartado 6.6, y no será motivo de rechazo. Además, existe un tratamiento térmico, llamado envejecimiento artificial, cuyo propósito es mejorar las propiedades físicas y mecánicas del acero, un concepto similar al proceso natural del paso del tiempo, que provoca oxidación superficial.
Al respecto, De la Garza y Sánchez Ordóñez, de HYLSA, aclaran que las varillas corroídas no deben emplearse en ningún elemento estructural o no estructural.
La varilla para refuerzo de concreto no es la excepción, pues la corrosión perjudica la superficie, disminuyendo el diámetro efectivo de este elemento, y su capacidad de resistencia empieza a reducirse desde su salida del molino. Esta baja en la resistencia equivale a 0.0023% mensual o un decrecimiento aproximado de 1% en cuatro o cinco meses. No debemos olvidar que la velocidad de corrosión de los metales depende de su exposición a la intemperie y varía de un medio a otro, pudiéndose tomar como media una velocidad de cinco milésimas de pulgada por año, equivalente a 1/16 cada doce años.
Otro criterio especializado es el del ingeniero Mario Zepeda Cruz, jefe de Ingeniería de Producto Proceso de la planta de HYLSA en Puebla, quien advierte que para comprender mejor la interrelación acero + concreto, en principio debe entenderse la diferencia entre oxidación y corrosión, pues la primera es un fenómeno químico en el cual el acero, al estar expuesto al medio ambiente, interactúa con el oxígeno –humedad, aire y agua– formando una película de óxidos sobre la superficie de la varilla.
La oxidación sobre la varilla es totalmente inofensiva –considera Zepeda Cruz–. Más bien, los trabajadores de la construcción saben por experiencia que la varilla con óxido tiene mejor adherencia al concreto. De igual forma, en la fabricación del cemento se añaden óxidos de hierro en forma de escamas finamente molidas para dar mayor adherencia a la varilla y mejorar propiedades del concreto.
Por su parte, la corrosión es un fenómeno físico-químico que implica una pérdida de materia a lo largo del tiempo, mucho después de la oxidación. En HYLSA, los lotes de varillas no están expuestos más allá de tres meses; para que inicie el fenómeno de corrosión en este tipo de acero medio carbono, se requiere una exposición constante al medio ambiente superior a los 18 meses.
Por otro lado, el decremento de propiedades mecánicas de la varilla existiría sólo si la pérdida de material por corrosión estuviera por encima de 3%, y se vería reflejado principalmente en la prueba de doblez o pérdida de ductilidad. De hecho, en la norma NMX-C-407–ONNCCE– se menciona que el óxido (rust) no es causa de rechazo mientras se cumpla con las propiedades mecánicas, y este óxido puede quitarse con un cepillo o carda al realizar las pruebas a la varilla, concluye Zepeda Cruz.

Usos y abusos
Otro aspecto para tomar en cuenta en el binomio son los agrietamientos de muros o losas, que en opinión de los especialistas tienen distintas causas, no produciéndose sólo por un mal cálculo en el acero de refuerzo. Estos problemas pueden deberse a la mala calidad del concreto, a secciones estructurales escasas, a efectos de temperatura, a asentamientos diferenciales de la estructura, a movimientos por fuerzas accidentales o, simplemente, a no haberse revisados los estados límite de servicio.
Cabe señalar que algunos constructores se preocupan porque las varillas truenen –comentan De la Garza y Sánchez Ordóñez–. Sólo sucede si llegan a su límite de ruptura y si las estructuras se calculan con un desbalance entre concreto y acero. Entonces, probablemente los efectos de temperatura provoquen que la elongación o contracción de los dos materiales sea diferente, originándose la fluencia entre éstos y los llamados truenos.
Esquivel Parra y Sánchez Espinoza reafirman cuán relevantes son las especificaciones de composición química y los requisitos mecánicos, la resistencia a la tensión, las técnicas de doblado y corrugaciones, así como sus funciones. Habilitar el acero de refuerzo de manera correcta es básico. Lamentablemente, en ocasiones, por falta de supervisión y hasta por desconocimiento de arquitectos e ingenieros, se permite a los maestros realizar prácticas de doblado erróneas. Por eso, es recomendable que el habilitado se haga en talleres especializados y no en el campo, sobre todo cuando se trate de varillas números 5, 6, 8, 10 y 12.

PUNTUALIZANDO

El acero de refuerzo incluye:

• Varilla corrugada del núm. 3 al 12 (refuerzo longitudinal de losas)
• Alambrón (amarre de uniones)
• Malla electrosoldada (base de refuerzo en cimentaciones)
• Castillos armados (refuerzo vertical de columnas)
• Escalerilla
• Lámina de acero tipo deck (losacero / cimbra ahogada en losas)

Grados de dureza:
Atendiendo a su resistencia a la tensión y, por consiguiente, a su fatiga de trabajo, los aceros de refuerzo se clasifican en tres grados de dureza: Estructural, intermedio y duro, con límites de ruptura entre los 3,900 kg/cm2 y los 6,300 kg/cm2 y límite elástico de los 2,300 kg/cm2 mín. a los 3,500 kg/cm2 min.

Principales productores nacionales:
SICARTSA
HYLSA
Deacero
Aceros San Luis / Aceros DM
Siderúrgica Tultitlán
También, participan en menor proporción Talleres y Aceros, Compañía Siderúrgica
de California y ATLAX.

PROCESOS DE FABRICACIÓN

En México, más de dos tercios del acero de refuerzo que se consume se fabrica en hornos eléctricos, ya sea combinando hierro esponja y chatarra, o empleando únicamente acero reciclado chatarra seleccionado y clasificado para obtener un producto de alta calidad. El resto de este tipo de acero se elabora mediante alto horno y convertidor al oxígeno BF / BOF, que también emplea chatarra en la fase de aceración.

Proporciones por tipo de proceso:
SICARTSA: Alto horno y convertidor básico al oxígeno + chatarra 30%
HYLSA: Hierro esponja + chatarra 20%
El resto: Horno eléctrico, 100% chatarraproducción.

SIDERÚRGICA TULTITLÁN
RECONMIENDA
PARA EL HABILITADO

• Doblar a temperatura ambiente no menor
a 16 grados centígrados.

• Asegurarse de que la varilla esté en contacto
con el mandril correspondiente a su calibre o
número de designación durante el doblado.

• Aplicar fuerza uniforme y continua durante
la operación de doblado

• Nunca enderezar y volver a doblar sobre
el mismo punto.

• No doblar sobre la costilla.