La producción de acero durante la Revolución Industrial británica se abarató y se hizo más fiable gracias al convertidor Bessemer, un tipo de alto horno que eliminaba las impurezas indeseadas del arrabio (hierro de primera fusión). La mayor resistencia y durabilidad del acero frente al hierro hizo que se convirtiera en el metal preferido por los ingenieros civiles para construir puentes, túneles y vías de ferrocarril.
Sheffield se convirtió en uno de los centros siderúrgicos más importantes del mundo y destacó especialmente por la fabricación de cuchillos y cubertería. Como el acero es una aleación de hierro con entre un 1 y un 2% de carbono, los metalúrgicos experimentaron con la eliminación y la adición de impurezas en el alto horno para obtener distintos tipos de acero con propiedades específicas, como el acero al tungsteno, extremadamente duro y todavía hoy muy útil para herramientas de trabajo del metal.
La producción de hierro de calidad mejoró enormemente durante la Revolución Industrial, en gran medida gracias al uso de coque como combustible en los hornos en lugar del carbón vegetal tradicional. El coque se obtiene quemando (quizá con mayor precisión, cociendo) carbón en un horno para eliminar tantas impurezas como sea posible, algo esencial para que estas impurezas no se integren con el metal fundido en el horno. El primer alto horno operativo que empleó coque se utilizó en 1709 en Coalbrookdale, en Shropshire, una fundición propiedad de Abraham Darby (1678-1717). Los altos hornos alimentados con coque tenían otra ventaja importante: podían alcanzar temperaturas mucho más altas que aquellos calentados con carbón vegetal. El hierro de calidad se utilizaba ahora en todo tipo de proyectos, y Gran Bretaña producía el 50% del suministro mundial para 1850. Sin embargo, había un metal aún mejor disponible: el acero.
BENJAMÍN HUNTSMAN, MOTIVADO POR SU BÚSQUEDA DE MUELLES DE RELOJERÍA FUERTES PERO FLEXIBLES, HABÍA SIDO EL PRIMERO EN DESARROLLAR EL ACERO DE CRISOL.
El acero es muy superior en resistencia y maleabilidad en comparación con el hierro. El acero también es más ligero que el hierro y puede volverse más fuerte con el tiempo bajo presión de peso, a diferencia del hierro, que es más quebradizo. Estas ventajas hicieron que el acero fuera particularmente útil para proyectos grandes como la construcción de puentes y elementos que soportan peso, como las vías de tren. Sin embargo, había un gran inconveniente en la competencia entre hierro y acero. La fabricación de acero era mucho más costosa que la del hierro, ya que solo se podía producir en cantidades relativamente pequeñas. Esta situación cambió gracias a los esfuerzos del ingeniero británico Henry Bessemer (1813-1898).
Como tan a menudo ocurría con las invenciones revolucionarias de la Revolución Industrial, una nueva idea se basaba en una pirámide de invenciones y desarrollos anteriores realizados por diferentes innovadores en distintos lugares. Benjamin Huntsman (1704-1776), motivado por su búsqueda de muelles de relojería fuertes pero flexibles, había sido el primero en desarrollar el acero de crisol, es decir, acero purificado en recipientes de arcilla cerrados sometidos a un intenso calor. La fabricación de acero de crisol no era en absoluto un proceso nuevo, pero Huntsman fue el primero en crear un método utilizando coque como combustible alrededor de 1740-42 para que se pudiera obtener un acero más puro que nunca.
Otro paso adelante en la producción de acero lo dio John Neilson en 1827 (patentado en 1828), cuando introdujo una nueva técnica para calentar el aire antes de introducirlo en un alto horno, conocida como la técnica del «hot blast» o racha caliente, que intensifica el calor dentro del horno. Las temperaturas más altas en el horno permitían a los metalurgistas producir metales más puros, pero también reducían enormemente el combustible necesario para el horno y, por tanto, el coste del metal que producían. Aun así, las cantidades de acero fabricadas en cada horno no eran lo suficientemente grandes para las necesidades de la industria pesada. La búsqueda de un acero más barato fue un caso típico de innovación impulsada por consideraciones de eficiencia y rentabilidad.
En 1856, Henry Bessemer se motivó por la participación de Gran Bretaña en la guerra de Crimea contra Rusia (1853-56) para desarrollar más y mejor acero para los fabricantes de armas, especialmente cañones. Bessemer invirtió varios años y decenas de miles de libras en investigación y desarrollo hasta que perfeccionó un nuevo tipo de alto horno que más tarde se conocería como el convertidor Bessemer.
EL CONVERTIDOR BESSEMER CALENTABA EL HIERRO DE PUDELACIÓN HASTA LOS 1550-1600 GRADOS CELSIUS.
El convertidor era esencialmente un enorme recipiente de ladrillo refractario con un revestimiento exterior de acero. El recipiente giraba dentro de un bastidor para poder inclinarse horizontalmente y permitir la introducción del mineral de hierro, colocarse verticalmente durante el calentamiento y volver a inclinarse horizontalmente para vaciar el metal fundido. El convertidor Bessemer calentaba el hierro de pudelación (es decir, hierro con exceso de carbono y poco valor) hasta los 1550-1600 grados Celsius (casi 3000 Fahrenheit), eliminando carbono y otras impurezas como manganeso, fósforo y silicio al forzar aire a alta presión por la base del convertidor y, por tanto, a través del metal fundido en su interior. Las impurezas forman óxidos al inyectarse el aire, separándose así como escoria y dejando un acero fundido puro y resistente. Algunas impurezas resultaron beneficiosas según el uso previsto del acero; el manganeso en bajas cantidades, por ejemplo, se descubrió que hacía el metal menos quebradizo.
El proceso del convertidor crea un impresionante espectáculo pirotécnico cuando se inclina en posición vertical, y las chispas y el humo salen disparados por la abertura superior (en versiones posteriores, el calor emitido se recuperaba para ayudar a calentar el horno inferior, ahorrando aún más costes energéticos). Para un ojo experto, el color de las chispas que emite el convertidor indica que el proceso de refinado ha terminado. Entonces el convertidor se inclina de nuevo a posición horizontal y el acero se vierte en moldes. Este proceso final se conoce como colada, y debe realizarse con cuidado para evitar que se formen burbujas de aire dentro de los lingotes de acero, lo que debilitaría el metal.
Los convertidores Bessemer más grandes podían producir hasta 30 toneladas de acero entre 20 y 30 minutos. Antes, se tardaba un día laboral completo en fabricar unas 5 toneladas de acero. Así, el acero se convirtió en un producto de producción masiva. Tras la invención de Bessemer, el coste del acero cayó de 50 libras por tonelada a solo 4 libras en 1875. Para 1880, las acerías británicas producían más de 1,3 millones de toneladas de acero al año. La producción de mineral de hierro, materia prima esencial, aumentó para satisfacer el enorme apetito de los convertidores. En 1855, Gran Bretaña producía 9 millones de toneladas de mineral de hierro, pero para 1875 esta cifra había subido a 15 millones de toneladas. El mineral de hierro llegaba de Gran Bretaña (especialmente de la región de Cumbria), España, Suecia y Alemania para alimentar los hornos británicos y, sobre todo, el mismísimo corazón de la industria siderúrgica británica en Sheffield.
El acero de Sheffield y usos
Sheffield, en South Yorkshire, se convirtió en uno de los mayores productores de acero del mundo y se ganó el apodo de «Steel City». En 1770 solo había cinco acerías en Sheffield, pero para 1856 esa cifra se había disparado a 135. Con toda razón, el escudo de armas de la ciudad (otorgado en 1875) muestra la figura de Vulcano, el dios romano de la metalurgia. No fue casualidad que tanto Huntsman como Bessemer eligieran Sheffield para sus fundiciones y acerías. Sheffield contaba con ríos de caudal rápido que proporcionaban energía mediante norias, importante como fuente de potencia para los fuelles que elevaban las altas temperaturas necesarias en los hornos. Otra ventaja de la zona de Sheffield era la presencia de arenisca de molino, que se podía usar para fabricar piedras de amolar circulares destinadas a dar forma, moler y, en su caso, afilar el acero.
Sheffield se hizo mundialmente famosa por su acero y en particular por su cubertería y agujas. Los cuchillos y cualquier herramienta con filo, como las hoces, eran otras especialidades. El acero mejorado resultaba especialmente útil en medicina, donde se empleaba para fabricar instrumentos quirúrgicos. La flexibilidad del acero lo hacía ideal para muelles de todo tamaño. Otros productos exitosos de acero incluían maquinaria agrícola pesada y vías de ferrocarril para Gran Bretaña, Estados Unidos y muchos otros países del mundo. Las cifras son asombrosas. Solo entre 1865 y 1874, Sheffield exportó a EE. UU. más de 280.000 km (175.000 millas) de raíles. Muchos de estos grandes proyectos solo habían sido posibles gracias a la invención del martillo de vapor en 1839 por el escocés James Nasmyth. El martillo de vapor utilizaba la potencia del vapor para forjar y doblar con precisión piezas enormes de metal, incluido el acero.
La industria del acero trajo empleos y dinero, pero el impacto en el medio ambiente fue dramático. El conocido periodista y político William Cobbett viajó desde Londres para visitar Sheffield en 1830, cuando la industria del acero aún estaba en sus inicios, y dio la siguiente descripción de su experiencia:
Todo el trayecto desde Leeds hasta Sheffield era carbón y hierro, y hierro y carbón. Anocheció antes de llegar a Sheffield, de modo que vimos los hornos de hierro en todo el horror espléndido de su llama eterna. Nada puede concebirse más grandioso o más terrible que las olas amarillas de fuego que incesantemente brotan de la cima de estos hornos… Lo llaman Sheffield la negra, y bastante negro lo es; pero de esta única ciudad y sus alrededores salen nueve décimas partes de los cuchillos que se usan en todo el mundo. (Dugan, 66-7)
Mushet y el acero de tungsteno
El acero siguió evolucionando. El metalurgista británico Robert Forester Mushet (1811-1891) produjo acero de tungsteno en 1868. Al igual que Bessemer, Mushet experimentó con la cantidad y tipo de impurezas en el hierro de horno. En lugar de luchar por eliminar cantidades específicas de impurezas como habían hecho otros metalurgistas, Mushet ideó la simple idea de eliminar todas las impurezas del mineral de hierro y luego reintroducir cantidades precisas de las impurezas específicas que deseaba. De esta manera, descubrió que un cierto porcentaje de tungsteno aumentaba enormemente la resistencia y durabilidad del acero. El inconveniente era que el tungsteno no era tan maleable como otros tipos de acero, pero esto era menos importante dado el uso principal del acero de tungsteno —que sigue siendo el caso hoy— donde se emplean pequeñas cantidades de metal resistente al desgaste para brocas, cuchillas de corte y otras herramientas de metalurgia. Otra cualidad del tungsteno es que es extremadamente resistente al calor, lo que lo convierte en el material preferido para bombillas incandescentes. El acero en todas sus formas siguió siendo el rey de los metales de construcción bien entrado el siglo XX, hasta que fue desafiado por nuevos materiales más ligeros pero aún más resistentes como los plásticos reforzados con fibra y la fibra de carbono.
¿Qué hizo la industria siderúrgica durante la Revolución Industrial?
La industria siderúrgica fue importante en la Revolución Industrial porque el metal era más flexible y resistente que el hierro, por lo que resultaba muy útil para grandes proyectos de ingeniería, como ferrocarriles y puentes. El acero también era muy útil para herramientas e instrumentos que necesitaban un filo afilado.
¿Por qué fue importante el proceso del acero para la Revolución Industrial?
El proceso de fabricación del acero inventado por Henry Bessemer fue importante para la Revolución Industrial porque anteriormente era muy caro fabricar acero, por lo que se prefería el hierro. Sin embargo, el acero es más resistente, ligero y maleable que el hierro, y estas propiedades resultaban útiles para los fabricantes y los ingenieros civiles.
¿Cuáles son las ventajas del acero en comparación con el hierro?
El acero es más resistente, ligero y maleable que el hierro.
Matemático, con experiencia docente tanto en educación secundaria como universitaria. Apasionado por la ciencia y las lenguas, destaca por su curiosidad intelectual, su afición a la lectura y su interés por el cine y la música.
Mark es el director de Publicaciones de World History Encyclopedia y tiene una maestría en Filosofía Política (Universidad de York). Es investigador, escritor, historiador y editor a tiempo completo. Entre sus intereses se encuentra particularmente el arte, la arquitectura y el descubrimiento de las ideas que todas las civilizaciones comparten.
Escrito por Mark Cartwright, publicado el 22 marzo 2023. El titular de los derechos de autor publicó este contenido bajo la siguiente licencia: Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike. Por favor, ten en cuenta que el contenido vinculado con esta página puede tener términos de licencia diferentes.
