Usos del hierro en la industria

El hierro es un metal curioso: se oxida muy fácilmente y no es más duro que el cobre, por lo que se usa relativamente poco en su estado puro, pero aún así es el más importante de todos los metales. El 90% de todo el metal que se refina en la actualidad es hierro. Es […]

El hierro es un metal curioso: se oxida muy fácilmente y no es más duro que el cobre, por lo que se usa relativamente poco en su estado puro, pero aún así es el más importante de todos los metales. El 90% de todo el metal que se refina en la actualidad es hierro.

Es el segundo metal más abundante en la corteza terrestre, después del aluminio, y es con diferencia el que más se produce: más que el resto de metales juntos. Esto es porque los minerales, que son primordialmente óxidos, se pueden fundir a hierro a altas temperaturas en altos hornos con coque (un residuo del carbono).

El hierro se utiliza en más de un 98% para convertirse directamente en acero en el mismo horno en el que se funde, sin llegar a formar hierro sólido. El resto se usa como hierro fundido y hierro forjado, principalmente. En este post detallaremos los usos del hierro en la industria.

Fabricación del hierro

En un post anterior sobre las diferencias entre la siderurgia y la metalurgia explicamos el proceso de fabricación del hierro. Lo recordaremos brevemente.

El hierro no es un mineral que se obtenga de la naturaleza en estado puro, como el aluminio, sino que está presente en otros minerales, muy diversos, entre ellos la magnetita y óxidos. Primero hay que extraer el mineral y luego separar el hierro del resto (que se llama ganga), bien por imantación, bien por densidad. Luego experimenta un proceso en el que se forma un aglomerado de mineral y pasa por un alto horno, donde se convierte en arrabio, y luego generalmente en acero, que es una aleación de este mineral con carbono, ya que como hemos avanzado, el hierro sin alear se usa en un ínfimo porcentaje.

Los principales países fabricantes de hierro

El país que tiene unas mayores reservas de mineral crudo y de contenido de hierro del mundo es Australia, que representa más del 29% de las de todo el mundo (930 millones de toneladas en crudo y 580 en contenido de hierro en 2018). Le sigue Brasil, con 480 millones de toneladas de mineral (de las cuales 250 en contenido de hierro), y China, que a pesar de estar tercera en la lista, al ser el consumidor de hierro más grande del mundo, también es el primer importador del mundo (especialmente de Australia). La India y Rusia les siguen en la lista.

Usos del hierro en la prehistoria

Como ya explicamos en el post sobre metalurgia y su historia, en la prehistoria se empezó a usar el hierro con técnicas metalúrgicas (se descubrió mucho antes) como reemplazo al bronce en la mayor parte de herramientas y armas y su producción a gran escala fue determinante en que los asentamientos humanos fueran más permanentes: las armas y herramientas de hierro permitían defender mejor las tierras y cultivarlas y domesticar animales. A la civilización hitita se le atribuye una gran maestría en el uso del hierro.

Usos del hierro puro en la actualidad

Como hemos avanzado, el hierro “puro” (con una pureza de un 92%, con entre un 2 y un 5% de carbono) se usa en una proporción muy pequeña como hierro fundido. Es quebradizo y contiene pequeñas cantidades de silicio (entre un 1 y un 3%, manganeso, fósforo y azufre, además de impurezas, y tiende a oxidarse, por lo que cada vez está más en desuso en aplicaciones tradicionales como radiadores de calefacción, chimeneas, farolas, bolardos, bancos, etc., para los que se emplean otros materiales. Sin embargo, sus cualidades estéticas hacen que todavía haya quien lo usa para la fabricación de objetos. Es un ejemplo de ello el hierro forjado, usado para bisagras, rejas, pasamanos, muebles, etc.

Aleaciones del hierro

La principal aleación del hierro es el acero, que a su vez permite una gran variedad de aleaciones, por lo que a menudo estas mezclas suelen considerarse aleaciones del hierro porque, como hemos explicado, a menudo la fabricación de hierro suele desembocar en acero sin salir del alto horno. Recordemos que una aleación es una combinación de dos o más metales.

El acero es el metal más usado en la actualidad, y su generalización en los procesos de fabricación está íntimamente ligada al desarrollo de las economías. El acero protege las estructuras de construcción y las provee de fortaleza. Lo podemos encontrar en vías férreas, carreteras, vehículos y objetos domésticos. El acero nos trae comida y agua y hace posible la generación de energía.

Se trata de una mezcla de hierro con carbono que mejora la relación tenacidad-precio del hierro. Su versión resistente al óxido, el acero inoxidable, contiene, además de hierro al carbono, aproximadamente un 11% de cromo.

Los aceros inoxidables suelen clasificarse en grados de tres dígitos, como por ejemplo el 304 o el 316, cuyas diferencias explicamos en este post.

Las principales aleaciones del acero incluyen:

Cromo: añade dureza al acero, así como mayor tenacidad y resistencia al desgaste.
Manganeso: aumenta la dureza de la superficie del acero, y mejora su resistencia a la tensión y a los golpes.
Molibdeno: aumenta la fuerza. Mejora la resistencia a los golpes y al calor (el acero inoxidable de grado 316, por ejemplo, contiene este metal).
Níquel: aumenta la fuerza y la dureza del acero y también aumenta su resistencia a la corrosión.
Tungsteno: añade dureza y mejora la estructura del grano del metal. También ofrece una mejor resistencia al calor.
Vanadio: aumenta la fuerza del acero, así como su tenacidad y su resistencia a los golpes. También tiene una resistencia mayor a la corrosión que el acero al carbono.

Usos del hierro en forma de acero

Aunque en otros post profundizamos sobre los usos del acero, aquí enumeramos esquemáticamente los más importantes:

Edificios e infraestructuras

Más de la mitad del acero que se produce anualmente en todo el mundo está destinado a la construcción de edificios e infraestructuras como puentes, gasolineras, aeropuertos, puertos, estaciones de tren, túneles o vías férreas (que pueden durar entre 30 y 35 años).

Equipamiento mecánico

La construcción de maquinaria es el segundo uso más importante del acero. Incluye (entre muchas otras aplicaciones) maquinaria pesada (excavadoras, pavimentadoras, tractores, grúas…), maquinaria que fabrica y mecaniza otras piezas (como piezas para automoción) y herramientas manuales como martillos y palas.

Automoción

De los 1.500 kg de media que pesa un automóvil, unos 900 son de acero, según la World Steel Association (WSA). Alrededor de un tercio se usa en la estructura de la carrocería y el exterior (incluyendo las puertas), un cuarto en el tren de transmisión y sobre un 12% está en la suspensión. En un automóvil moderno se usan aceros avanzados de alta resistencia, más livianos que los tradicionales, fabricados por medio de procesos complejos, y representan alrededor del 60% de sus estructuras de carrocería.

Artículos metálicos

Este segmento de mercado del acero abarca los productos de consumo como mobiliario (estanterías, armarios, fregaderos…), envases para alimentos y bebidas, artículos pequeños como cuchillas de afeitar o tijeras, etc.

Otros transportes

La automoción es el medio de transporte que más acero utiliza actualmente, pero no debemos olvidar que el resto (barcos, trenes, aviones -sobre todo en motores y tren de aterrizaje-, etc.) también se fabrican con grandes cantidades de acero. Según la WSA los barcos hechos con acero transportan el 90% de las mercancías mundiales. Y el acero no sólo es importante en el transporte marítimo por la manera en que se fabrican los barcos, sino también por la manera como se transporta la carga dentro de ellos: casi la totalidad de los contenedores de mercancías que se cargan y descargan en los puertos, unos 17 millones de contenedores, están fabricados de acero.

Pequeño y gran electrodoméstico

Cada casa alberga centenares de kilos de acero. Las cocinas, los microondas, las neveras, las lavadoras, los lavavajillas, etc. contienen grandes cantidades de acero (tres cuartas partes aproximadamente).

Equipo eléctrico

Las aplicaciones en la producción y distribución de la electricidad son el último de los grandes usos del hierro en forma de acero. Generadores eléctricos, motores eléctricos, cables reforzados con acero, transformadores, etc., contienen este metal.

Mecanizado de piezas de hierro

En Ferros Planes fabricamos y mecanizamos tubos de acero para la mayor parte de aplicaciones citadas en este post, desde grandes estructuras para construcción hasta mobiliario doméstico, aunque trabajamos especialmente para automoción. Para más información, puedes contactarnos aquí.