El acero es el material de construcción más seguro

En construcción.

Estructuras Metálicas según el Tipo de Acabado: Protección, Durabilidad y Estética del Acero

El acabado de una estructura metálica no es solo una cuestión estética; es un factor crucial que determina su durabilidad, resistencia a la corrosión, comportamiento frente al fuego y, en algunos casos, su funcionalidad. La elección del acabado adecuado depende del tipo de acero utilizado, el ambiente al que estará expuesta la estructura, los requisitos de mantenimiento y, por supuesto, las consideraciones estéticas. En este análisis exhaustivo, exploraremos los diferentes tipos de acabados que se aplican a los elementos de las estructuras metálicas, sus propiedades, métodos de aplicación, ventajas, desventajas y aplicaciones específicas.

¿Por qué es Importante el Acabado en las Estructuras Metálicas?

El acero, aunque es un material resistente, es susceptible a la corrosión, un proceso electroquímico que deteriora el metal y reduce su vida útil. La corrosión es causada por la exposición del acero al oxígeno y la humedad del ambiente, y puede ser acelerada por la presencia de contaminantes atmosféricos (dióxido de azufre, cloruros), sales, productos químicos o ambientes marinos.

Además de la corrosión, el acero puede verse afectado por otros factores:

Fuego: A altas temperaturas (superiores a 500-600 °C), el acero pierde rápidamente su resistencia y rigidez, lo que puede provocar el colapso de la estructura.
Radiación UV: La exposición prolongada a la radiación ultravioleta del sol puede degradar algunos tipos de recubrimientos orgánicos (pinturas).
Abrasión: El desgaste mecánico por fricción o impacto puede dañar el acabado y exponer el acero a la corrosión.
Ataque químico: Algunas sustancias químicas (ácidos, álcalis, disolventes) pueden atacar el acero o el recubrimiento.

El acabado de una estructura metálica tiene como objetivos principales:

Proteger el acero de la corrosión: El acabado actúa como una barrera entre el acero y el ambiente agresivo, impidiendo o retrasando el proceso de corrosión.
Mejorar la resistencia al fuego: Algunos acabados (pinturas intumescentes, recubrimientos de mortero) proporcionan aislamiento térmico al acero, retrasando su calentamiento en caso de incendio.
Mejorar la estética: El acabado puede proporcionar color, brillo, textura y un aspecto visual atractivo a la estructura.
Facilitar la limpieza y el mantenimiento: Un acabado liso y resistente facilita la limpieza de la estructura y reduce la acumulación de suciedad y contaminantes.
Proporcionar propiedades funcionales adicionales: Algunos acabados pueden mejorar la resistencia a la abrasión, la reflectancia de la luz, el aislamiento térmico o acústico, etc.

Tipos de Acabados para Estructuras Metálicas

Los acabados para estructuras metálicas se pueden clasificar en varias categorías, según su composición, método de aplicación y función principal:

1. Recubrimientos Metálicos

Consisten en aplicar una capa de otro metal sobre la superficie del acero para protegerlo de la corrosión. El metal de recubrimiento puede ser más noble que el acero (protección por barrera) o menos noble (protección catódica o de sacrificio).

a) Galvanizado (Recubrimiento de Zinc)

Proceso:
- Galvanizado en Caliente (por Inmersión): Se sumerge el acero en un baño de zinc fundido (a unos 450 °C), creando una capa de aleación zinc-hierro y una capa externa de zinc puro. Es el método más común y el que proporciona mayor protección.
- Galvanizado Electrolítico (Electrogalvanizado): Se deposita una capa de zinc sobre el acero mediante electrólisis en una solución de sales de zinc. La capa es más delgada y uniforme que en el galvanizado en caliente, pero ofrece menor protección.
- Galvanizado Mecánico: Se recubre el acero con polvo de zinc mediante impacto a temperatura ambiente.
- Galvanizado en Frío: Se aplica una pintura rica en zinc (con alto contenido de polvo de zinc). No es un verdadero galvanizado, sino una protección por barrera y catódica.
Ventajas:
- Excelente protección contra la corrosión, incluso en ambientes agresivos.
- Protección catódica: el zinc actúa como ánodo de sacrificio, protegiendo el acero incluso si la capa de zinc se raya o se daña.
- Buena adherencia al acero.
- Durabilidad (hasta 50 años o más en ambientes poco agresivos).
- Relativamente económico.
- Fácil de aplicar.
Desventajas:
- Aspecto estético limitado (color gris mate).
- Puede ser difícil de pintar (requiere imprimaciones especiales).
- No es adecuado para altas temperaturas (el zinc se funde a 419 °C).
Aplicaciones:
- Estructuras expuestas a la intemperie (puentes, torres, postes).
- Estructuras en ambientes industriales o marinos.
- Elementos de fijación (pernos, tuercas, arandelas).
- Chapas y perfiles para cubiertas y cerramientos.

b) Metalización (Proyección Térmica de Metal)

Proceso:
Se proyecta metal fundido o semifundido (zinc, aluminio, aleaciones de zinc-aluminio, acero inoxidable) sobre la superficie del acero, utilizando una pistola de proyección térmica.
- Proyección a la llama (con soplete oxiacetilénico).
- Proyección por arco eléctrico.
- Proyección por plasma.
Ventajas:
- Excelente protección contra la corrosión, incluso en ambientes muy agresivos (marinos, industriales).
- Se pueden aplicar capas de mayor espesor que en el galvanizado.
- Buena adherencia al acero.
- Posibilidad de aplicar diferentes metales y aleaciones.
- Se puede aplicar sobre estructuras ya montadas.
Desventajas:
- Costo más elevado que el galvanizado.
- Requiere equipos y personal especializados.
- Puede generar polvo y ruido durante la aplicación.
- La superficie resultante puede ser rugosa y requerir un acabado posterior.
Aplicaciones:
- Puentes y estructuras marinas.
- Estructuras expuestas a ambientes industriales muy corrosivos.
- Protección de tanques y tuberías.
- Reparación de estructuras dañadas por la corrosión.

c) Recubrimientos con Aluminio

Proceso: Similar a la metalización, pero utilizando aluminio como metal de recubrimiento. También existe la inmersión en caliente en aluminio.
Ventajas:
- Excelente resistencia a la corrosión en ambientes marinos y atmosféricos.
- Ligereza.
- Buena reflectancia de la luz y el calor.
Desventajas: Menor resistencia mecánica que el acero. El aluminio puro es blando.
Aplicaciones:
- Cubiertas y cerramientos de edificios.
- Estructuras en ambientes marinos.

d) Recubrimientos con Acero Inoxidable

Proceso Se puede aplicar mediante metalización, o mediante chapas de acero inoxidable soldadas o atornilladas a la estructura de acero al carbono.
Ventajas:
- Excelente resistencia a la corrosión en ambientes muy agresivos.
- Aspecto estético atractivo.
- Durabilidad.
Desventajas:
- Costo muy elevado.
Aplicaciones:
- Industria química y alimentaria.
- Estructuras arquitectónicas de alta gama.
- Ambientes marinos extremos.

2. Recubrimientos Orgánicos (Pinturas)

Las pinturas son el método de protección contra la corrosión más utilizado en estructuras metálicas. Consisten en aplicar una o varias capas de un recubrimiento orgánico (polímero) sobre la superficie del acero, creando una barrera física que aísla el metal del ambiente.

Ventajas de las Pinturas

Amplia gama de colores, brillos y texturas disponibles.
Fácil de aplicar (brocha, rodillo, pistola).
Relativamente económico.
Se puede aplicar sobre estructuras ya montadas.
Buena protección contra la corrosión en ambientes poco agresivos.
Algunas pinturas ofrecen propiedades adicionales (resistencia al fuego, aislamiento térmico, etc.).

Desventajas de las Pinturas

Menor durabilidad que los recubrimientos metálicos (requieren mantenimiento y repintado periódico).
La protección depende del espesor y la integridad de la capa de pintura.
Son susceptibles a daños mecánicos (rayaduras, golpes).
Algunas pinturas pueden ser afectadas por la radiación UV o por productos químicos.
Requieren una preparación cuidadosa de la superficie del acero antes de la aplicación.

Tipos de Pinturas

Existe una gran variedad de pinturas para estructuras metálicas, que se clasifican según su composición química y sus propiedades:

Pinturas Alquídicas:
- Basadas en resinas alquídicas (sintéticas).
- Fáciles de aplicar y económicas.
- Buena adherencia y flexibilidad.
- Secado por oxidación (relativamente lento).
- Limitada resistencia a la intemperie y a los productos químicos.
- Uso en ambientes poco agresivos (interiores, estructuras no expuestas).
Pinturas Epoxi:
- Basadas en resinas epoxi (de dos componentes).
- Alta resistencia química y a la abrasión.
- Excelente adherencia al acero.
- Buena impermeabilidad.
- Secado por reacción química (más rápido que las alquídicas).
- Limitada resistencia a la radiación UV (tienden a amarillear y perder brillo).
- Uso en ambientes industriales, marinos, estructuras enterradas, tanques, tuberías.
Pinturas de Poliuretano:
- Basadas en resinas de poliuretano (de dos componentes).
- Excelente resistencia a la intemperie, a la radiación UV y a los productos químicos.
- Alta durabilidad y retención de brillo y color.
- Buena flexibilidad y resistencia a la abrasión.
- Secado por reacción química.
- Uso en estructuras expuestas a la intemperie, ambientes industriales, marinos, puentes, etc.
Pinturas de Clorocaucho:
- Basadas en resinas de caucho clorado.
- Buena resistencia al agua y a los productos químicos.
- Secado rápido por evaporación del disolvente.
- Uso en piscinas, plantas de tratamiento de agua, ambientes marinos.
Pinturas Intumescentes:
- Pinturas especiales que se expanden al exponerse al calor, formando una capa aislante que protege el acero del fuego.
- Proporcionan una resistencia al fuego de hasta 2 horas o más.
- Se utilizan en estructuras de edificios, naves industriales, etc., donde se requiere protección contra incendios.
Pinturas Ricas en Zinc:
- Contienen un alto porcentaje de polvo de zinc.
- Proporcionan protección catódica al acero, similar al galvanizado.
- Se utilizan como imprimación o como capa única en ambientes muy agresivos.
Pinturas Acrílicas:
- Buena resistencia a la intemperie.
- Secado rápido.
- Amplia gama de colores.
- Base agua (bajo VOC, compuestos orgánicos volátiles).

Sistemas de Pintura

Un sistema de pintura es la combinación de varias capas de pintura, cada una con una función específica:

Imprimación:
- Primera capa que se aplica directamente sobre el acero.
- Proporciona adherencia entre el acero y las capas siguientes.
- Contiene pigmentos anticorrosivos (fosfato de zinc, cromato de zinc, etc.).
Capa Intermedia:
- Se aplica sobre la imprimación.
- Aumenta el espesor del sistema de pintura.
- Mejora la resistencia a la corrosión y a la intemperie.
Capa de Acabado:
- Capa final que proporciona el color, el brillo y la resistencia a la intemperie.
- Debe ser compatible con las capas inferiores.

Proceso de Aplicación de Pinturas

Preparación de la superficie:
- Limpieza (eliminación de grasa, polvo, óxido, cascarilla de laminación, etc.).
- Chorro de arena o granallado (para crear una superficie rugosa que mejore la adherencia de la pintura).
- Aplicación de un tratamiento químico (fosfatado, lavado ácido) en algunos casos.
Aplicación de la imprimación.
Aplicación de la(s) capa(s) intermedia(s).
Aplicación de la capa de acabado.
Inspección y control de calidad (medición del espesor de la pintura, adherencia, aspecto visual).

Métodos de aplicación:

Brocha.
Rodillo.
Pistola convencional (aire comprimido).
Pistola airless (alta presión sin aire).
Pistola electrostática.

3. Recubrimientos Orgánicos No Pictóricos

Además de las pinturas, existen otros recubrimientos orgánicos que se pueden aplicar a las estructuras metálicas para protegerlas de la corrosión o mejorar sus propiedades:

Barnices:
Recubrimientos transparentes o translúcidos que protegen el metal sin ocultar su aspecto natural. Se utilizan en estructuras de acero inoxidable o acero corten, o para proteger pinturas.
Lacas:
Recubrimientos similares a los barnices, pero que pueden contener pigmentos para proporcionar color.
Recubrimientos en Polvo (Powder Coating):
Se aplica un polvo seco (poliéster, epoxi, poliuretano) sobre la superficie del acero, utilizando una pistola electrostática. Luego, se calienta la pieza en un horno para fundir y curar el polvo, formando una capa continua y adherente.
- Ventajas:
  - Excelente resistencia a la corrosión, a la abrasión y a los productos químicos.
  - Amplia gama de colores y acabados.
  - No contiene disolventes (bajo VOC).
  - Alta durabilidad.
- Desventajas:
  - Requiere equipos especiales (pistola electrostática, horno).
  - No es adecuado para aplicar en obra.
Plastificados:
Se aplica una capa de plástico (PVC, polietileno) sobre el acero, generalmente por inmersión o extrusión.
- Ventajas:
  - Buena protección contra la corrosión.
  - Aislamiento eléctrico.
  - Resistencia a la abrasión.
- Desventajas:
  - Limitada resistencia a altas temperaturas.
Cauchos y elastómeros: Para aplicaciones que requieren flexibilidad y resistencia al impacto.

4. Tratamientos Superficiales

Son procesos que modifican la superficie del acero para mejorar su resistencia a la corrosión, sin aplicar un recubrimiento adicional:

Fosfatado:
Se crea una capa de fosfato de hierro o zinc sobre la superficie del acero, que mejora la adherencia de la pintura y proporciona cierta protección contra la corrosión.
Pavonado:
Se crea una capa de óxido de hierro negro sobre la superficie del acero, que proporciona una protección limitada contra la corrosión y un aspecto estético oscuro.
Pasivado:
Tratamiento químico que se aplica al acero inoxidable para mejorar su resistencia a la corrosión, eliminando contaminantes y formando una capa pasiva de óxido de cromo.

5. Acero Resistente a la Corrosión Atmosférica (Acero Corten)

El acero corten es un tipo de acero aleado que desarrolla una capa de óxido adherente y protectora al exponerse a la intemperie, lo que le confiere una alta resistencia a la corrosión atmosférica sin necesidad de aplicar recubrimientos adicionales.

Composición:
Contiene pequeñas cantidades de cobre, cromo, níquel y fósforo.
Proceso de Oxidación:
Al exponerse a la intemperie, el acero corten forma una capa de óxido porosa inicial (herrumbre común). Con el tiempo, esta capa se transforma en una capa de óxido densa, adherente y de color marrón rojizo oscuro (pátina), que protege el acero subyacente de la corrosión.
Ventajas:
- Alta resistencia a la corrosión atmosférica.
- No requiere pintura ni otros recubrimientos (en la mayoría de los casos).
- Aspecto estético único y atractivo, que evoluciona con el tiempo.
- Bajo mantenimiento.
Desventajas:
- No es adecuado para ambientes marinos o industriales muy agresivos.
- Puede manchar las superficies adyacentes durante las primeras etapas de oxidación.
- Requiere ciclos de humectación y secado para desarrollar la pátina protectora.
- El agua estancada puede provocar corrosión.
Aplicaciones:
- Estructuras arquitectónicas (fachadas, cubiertas, elementos decorativos).
- Puentes.
- Esculturas.
- Mobiliario urbano.

6. Acabados para Protección Contra Incendios

Además de la protección contra la corrosión, las estructuras metálicas pueden requerir protección contra incendios. Existen varios tipos de acabados que se utilizan para este fin:

Pinturas Intumescentes:
Ya mencionadas, son pinturas que se expanden al exponerse al calor, formando una capa aislante (espuma carbonosa) que protege el acero del fuego. El espesor de la pintura determina el tiempo de resistencia al fuego (30, 60, 90, 120 minutos, etc.).
Recubrimientos de Mortero Proyectado:
Se proyecta un mortero especial (a base de cemento, yeso o vermiculita) sobre la superficie del acero, formando una capa gruesa y aislante. Proporcionan una alta resistencia al fuego, pero su aspecto estético es limitado.
Placas o Paneles Ignífugos:
Se fijan placas o paneles de materiales resistentes al fuego (fibrocemento, yeso laminado, silicato cálcico) a la estructura metálica, creando una barrera protectora.
Rociadores Automáticos (Sprinklers):
Aunque no son un acabado en sí mismos, los rociadores automáticos son un sistema de protección activa contra incendios que puede complementar la protección pasiva proporcionada por los acabados.