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Conservación del Patrimonio

ACERO INOXIDABLE, LA SOLUCIÓN EFICAZ Y PERMANENTE

No ha sido hasta el pasado siglo cuando el hombre comenzó a tomar conciencia de que un monumento, tanto religioso como civil, tiene que ser revisado y reparado científica y periódicamente como si se tratara de una máquina. Sólo así podremos legar estos edificios a las generaciones venideras.
Algunas causas que han hecho considerar este problema están relacionadas con la destrucción ocasionada bien por las guerras, bien por las malas condiciones ambientales (contaminación de la atmósfera, lluvia ácida, vibraciones, daños producidos por el tráfico pesado, etc.). Todo esto ha provocado que estructuras, que se han mantenido desafiantes a través de los siglos, se encuentren ahora en un peligroso estado de degradación.
Además, el hombre, en plena era tecnológica, tiene un mayor conocimiento de los diversos materiales históricos existentes, y ha desarrollado otros nuevos que permiten reparar el daño producido por el tiempo.

Papel de los aceros inoxidables en la restauración de monumentos

Acero inoxidable en la restauración

Entre estos materiales, los aceros inoxidables juegan un papel fundamental en la restauración de monumentos por dos razones:

  1. Resistencia a la corrosión debido a su alta capacidad de autopasivación.
  2. Características mecánicas y físicas.

La primera vez que se utilizó el acero inoxidable en la restauración de estructuras fue entre los años 1935‑1940, cuando se restauró la cúpula de la Catedral de San Pablo, en Londres.  Una de las restauraciones, más modernas y famosas en la segunda mitad de los años 80, fue la de la Estatua de La Libertad, de Nueva York.  En Italia, la utilización del acero inoxidable en la restauración de monumentos comenzó a mediados de los años 60 y en España, en la década de los ochenta empiezan las primeras actuaciones.

La experiencia disponible es muy válida, ya que como todos los países del área Mediterránea, Italia y España son muy ricas en monumentos históricos.

A día de hoy, las acciones habituales donde se utiliza el acero inoxidable en la restauración son básicamente cuatro:

1 - Sustitución de elementos metálicos preexistentes

Se utilizan elementos estructurales de acero inoxidable en sustitución de los elementos estructurales corroídos de hierro forjado.

El hierro, cuando se corroe, produce óxido, con un mayor volumen específico, produciendo fisuras y disgregación de los muros y de los componentes pétreos.

Contravientos, tirantes, cadenas, elementos utilizados profusamente en el pasado para compensar la fuerza del empuje y contraempuje en los edificios y en particular de aquellas partes que se apoyan en columnas y arcadas, y que se construían siempre de hierro forjado. En estos casos, la experiencia ha demostrado la utilidad de intervenir con elementos de soporte con idénticas funciones, pero resistentes a la corrosión.

2 - Empleo de acero inoxidable como elemento de consolidación estructural, consolidando las estructuras de piedra, mármol o ladrillo

La utilización de los elementos estructurales de acero inoxidable para consolidar las estructuras internas o externas de piedra, mármol o baldosas degradadas a causa de las agresiones ambientales y/o de las vibraciones del tráfico. Estos elementos pueden ser de dimensiones muy reducidas.

Los factores que han influido negativamente en la duración de los materiales utilizados en las construcciones, están relacionados con los agentes atmosféricos, o con situaciones específicas como acciones bélicas, seísmos, vandalismo, vibraciones producidas por el tráfico, etc.  Se llega a una situación general de degradación, con fisuras amplias o totales, con aflojamiento de los elementos pétreos.

Contra esto se interviene insertando barra corrugada de acero inoxidable que asegura las conexiones necesarias e inyectando resina, en vacío, para restablecer la conexión en el interior de la masa mural.

En algunos casos, las barras inoxidables forman una real y particular red de alta resistencia mecánica y además inatacable por ningún tipo de corrosión, capaz de contener las tensiones y restablecer el estado original.

A modo de ejemplo presentamos las actuaciones llevadas a cabo en la Muralla Templaria de Jerez de los Caballeros, en donde, para lograr su restauración, se llevaron a cabo las siguientes actuaciones:

  1. Construcción de una pantalla de micropilotes que pudiera absorber el empuje de las tierras del trasdós de la muralla. Dicha pantalla estaba coronada por una viga de hormigón armado a la que se le anclaron una serie de cosidos realizados con barra de acero inoxidable dúplex 1.446.
  2. Refuerzo de la mampostería histórica con cosidos de acero inoxidable  a la misma roca, inyectándose finalmente lechada de cal hidráulica en el interior de la muralla.

3 - Sustituir otros elementos metálicos, debido a la corrosión galvánica.

Se utiliza una estructura inoxidable para sustituir las estructuras de hierro forjado dañados por la corrosión galvánica. Debido a la polución atmosférica, la corrosión se desarrolla entre la estructura de hierro (menos noble) y la estatua de cobre o bronce (que son elementos más nobles, con mayor potencial de oxidación galvánica).

Es una intervención muy típica en la recuperación de grandes estatuas y monumentos, formados por un esqueleto de hierro recubierto por una moldura metálica, generalmente de cobre o bronce. Las malas condiciones atmosféricas de nuestras ciudades han provocado o acelerado una corrosión grave de las partes menos nobles, por ejemplo, el hierro. La solución, también confiada al acero inoxidable, es rehacer la estructura dañada, o mejor sustituirla con una nueva que sea capaz de resistir los ataques y la fuerza de los vientos.

4 - Elementos de acero inoxidable, no estructurales, para la protección de los edificios de las inclemencias meteorológicas (nieve, lluvia, etc).

Estos elementos inoxidables pueden sustituir a los materiales corroídos por la polución atmosférica. De este modo se impide que el agua penetre en los edificios perjudicando las estructuras.

En el caso de las obras no estructurales, se suelen sustituir los elementos metálicos dañados, como las cubiertas protectoras, los paneles, taponamientos y demás elementos que, estando a la intemperie, son necesarios para asegurar un perfecto aislamiento.

En el Palacio Episcopal de Gaudí en Astorga, se han empleado angulares de inoxidable para enmarcar las vidrieras de las ventanas, mejorando así su conservación y su aislamiento frente a fenómenos climatológicos.

Para ello se recurre a los aceros inoxidables, que en forma de láminas y aros, permite diferentes espesores y pesos, pudiendo operar tanto con uniones mecánicas como con soldadura e instalar en las obras, sin dificultad, las juntas de dilatación necesarias.

En relación a la utilización del acero inoxidable para el transporte de aguas es interesante su aplicación en la reparación de fuentes históricas, cuyas tuberias y canalizaciones se han visto deterioradas y afectadas por corrosión con el paso del tiempo.

SELECCIÓN DE LOS MATERIALES

Naturalmente, los materiales que se usen en las intervenciones deben respetar los principios de restauración. En particular el de durabilidad y compatibilidad (tanto química, como física y mecánica) con los materiales originales. Debido a que los materiales tradicionales (como por ejemplo los morteros de cal y arena) han demostrado que no sólo presentan buena compatibilidad, sino también reducen el deterioro de las características mecánicas de los materiales históricos (morteros, piedras, tabiques, madera) a lo largo del tiempo, se recomienda su uso sobre otros  materiales modernos en los que su durabilidad y compatibilidad todavía no ha sido verificada.

Los materiales modernos (hormigón, el acero, las resinas…) han presentado, en algunos casos, problemas de durabilidad y compatibilidad. Por ejemplo, el acero al carbono llega a presentar corrosión fácilmente, lo que puede llevar a la pérdida de su capacidad de refuerzo. Además, cuando el elemento de acero al carbono se corroe, éste se expande lo que puede generar agrietamiento severo o incluso la destrucción del material histórico.  Esa corrosión se acelera en el caso de que el refuerzo se haga sobre materiales históricos que generalmente presentan mayor porosidad y por tanto facilidad de que la humedad alcance antes el refuerzo de acero al carbono.

Obviamente, para las intervenciones en que sea necesario la utilización de acero de refuerzo se recomienda que éste sea ACERO INOXIDABLE.

Confinamiento de columnas y muros

El confinamiento de elementos permite incrementar su capacidad para resistir compresión, su capacidad de deformación e incrementar su rigidez. Esta técnica incrementa la capacidad del elemento, pero tiene poca influencia en la capacidad global de la estructura. El confinamiento de columnas se da principalmente con placas de acero colocadas en las zonas críticas del elemento. Mientras que el confinamiento de muros se hace, principalmente, mediante barras de acero inoxidable colocadas transversalmente.

Costuras armadas

Esta técnica se basa en la realización de oquedades en los elementos a reforzar, en donde se introducen barras de metal (acero inoxidable, titanio, etc.), las cuales son después inyectadas, generalmente con mortero.

El corrugado de acero inoxidable se emplea en cosidos importantes, pero no para fijar fisuras localizadas sino para controlar movimientos de masa del edificio para lo que incluso han llegado a  emplear grandes diámetros.  Actualmente con el corrugado de inox se pueden obtener altos limites elásticos y adherencias. 

También se emplea corrugado inoxidable  en los revestimientos como conector estructural del sillar, que en muchos casos suele tener la piel deteriorada por la humedad. En este caso una reducción de espesor debilita la resistencia del mismo a compresión, flexión y confinamiento, para mitigarlo se utiliza acero corrugado inoxidable para que confine el revestimiento y lo haga trabajar.

Esto fue lo que se llevó a cabo en la Iglesia de Santiago en Jerez. Las características de la piedra, junto con su deterioro y porosidad, hacían necesaria una actuación sobre los muros y pilares del templo. Se llevaron a cabo diferentes actuaciones con inoxidable con objeto de asegurar la estabilidad estructural del edificio.

  1. Cosido con barras corrugadas de acero inoxidable de 25 mm de diámetro, tras perforación de 50 mm y profundidad de 3 m y una inclinación de 60º con la horizontal.  Colocación de la barra y sellado con microcemento.
  2. Cosido de fábrica mediante barras corrugadas de inoxidable de 8 mm de diámetro, incluso anclaje en prolongación de cada una de las fracturas con longitudes de barras de 150 mm. Relleno posterior de tendeles mediante mortero de cal.
  3. Anclaje de pilares mediante taladro horizontal de 20 mm de diámetro y profundidad 160 mm. Limpieza con aire a presión, posterior saturación con resina e introducción de barra de acero inoxidable corrugada.

MICROCEMENTO:

El microcemento es un tipo de producto que se utiliza habitualmente en trabajos de rehabilitación. Es el tipo de cemento preferentemente empleado, al ser menos rígido y agresivo que el convencional.  Por sus especiales características es capaz de penetrar mejor en los poros que lo rodean, generando una zona de transición cemento-piedra muy beneficiosa al reducir el diferencial de propiedades mecánicas entre ambos materiales.  Este material es compatible en contacto con el inoxidable.

FIBRA DE CARBONO/VIDRIO:

La fibra de carbono/vidrio suele recomendarse entre restauradores que no tienen experiencia sobre el uso del inoxidable en este sector. El problema que presenta este material es que las muy altas resistencias de fibra no son aprovechadas por la baja adherencia de contacto entre los materiales, al utilizarse fibras de diámetros muy bajos en contacto con materiales históricos muy poco resistentes.

El altísimo limite elástico de la fibra de vidrio, por ejemplo en contacto con  arenisca (que solo resiste 60kg/cm2), como fue el caso de  una rehabilitación de la Iglesia de Santiago de Jerez, no habría sido nada ventajosa. La fibra de carbono trabaja por sección, contacto y adherencia, y la corruga de ese material no tiene comparación posible con la del acero inoxidable, pues en ocasiones está simplemente rayada sobre ella o se trata de una corruga de resina superficial.

El que el inoxidable presente un menor limite elástico que el de la fibra de carbono es una importante ventaja frente a ésta al mitigar la diferencia con la piedra circundante, pero además el inoxidable puede ser conformado, por ejemplo en forma de “U” para hacer soportes, lo que con la fibra de vidrio no es posible.

La resistencia  de ambos  materiales frente al fuego también es un factor importante y presenta clara ventaja para el inoxidable, dado que la resina empieza a degenerar a partir de 60º.  

Asimismo, la fibra no se puede roscar, como permite la barra de acero inoxidable, para el uso de conectores roscados en caso de grandes longitudes.

CONCLUSIONES

El acero inoxidable es una solución, duradera y eficaz a la hora de actuar sobre la
reparación de nuestro Patrimonio.

Se trata de un material inalterable, que no modifica sus propiedades a lo largo del tiempo.

Material perfectamente compatible con los morteros y elementos estructurales empleados en la antigüedad.

Sus propiedades mecánicas son excelentes, lo que en ocasiones permite reducir diámetros y hacer una menor intervención en la estructura, reduciendo pesos y haciendo las estructuras más resistentes.

Tiene una resistencia al fuego probada.

Se puede combar y doblar adaptándose a cualquier forma necesitada.

Permite roscarse y el empleo de conectores entre barras.

Su capa superficial de óxido de cromo se regenera aunque se dañe por roce o impacto.

Es soldable con otros materiales.

Es un material 100% reciclable y con un alto grado de sostenibilidad.


 

Si desea realizar alguna consulta técnica sobre la utilización del acero inoxidable, no dude en contactar con nosotros aquí:

 

 

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

Revista Acero Inoxidable, Cedinox - Junio 2017
"Criterios para el Refuerzo Antisísmico de Estructuras Históricas" de Fernando Peña Mondragón y Paulo B. Lourenço
"Restauración de monumentos con acero inoxidable", Cedinox
"Restauración de monumentos con acero inoxidable", José Antonio Santos García Seminario sobre Aplicaciones del acero inoxidable en la Construcción