Tipos de tubos de acero: todo lo que necesitas saber sobre fabricación, material, formas y aplicaciones

Los tubos de acero son componentes fundamentales en el mundo moderno. Desde los edificios donde trabajamos hasta las tuberías que llevan agua a nuestros hogares, los tubos de acero forman parte de nuestra vida cotidiana, aunque a menudo pasan desapercibidos. En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de tubos de acero, cómo se fabrican y sus múltiples aplicaciones.

¿Cómo se fabrican los tubos de acero?

La fabricación de tubos de acero se divide principalmente en dos métodos principales: tubos sin soldadura y tubos soldados. Cada uno ofrece ventajas específicas en función de la aplicación final.

Tubos sin soldadura: resistencia uniforme

Los tubos sin soldadura se fabrican a partir de un bloque sólido de acero, sin ninguna costura longitudinal. Esto les da una resistencia uniforme en toda la circunferencia, lo cual es especialmente importante para aplicaciones de alta presión.

El proceso Mannesmann es el más conocido: utiliza dos cilindros giratorios inclinados y un mandril central que crea el orificio a medida que avanza el material. El resultado es un tubo de excelente calidad y resistencia uniforme, ideal para la industria petrolera, aplicaciones de alta presión y el sector nuclear.

También existen otros métodos, como la extrusión en caliente, en la que un lingote calentado se empuja a través de una matriz. Este proceso proporciona una estructura de grano refinado perfecta para tubos de pequeño diámetro utilizados en intercambiadores de calor y sistemas hidráulicos.

Para aplicaciones de máxima precisión, los procesos de laminado Pilger y estirado en frío permiten obtener tubos de paredes delgadas con tolerancias dimensionales extremadamente precisas, cruciales para las industrias aeroespacial, médica y de instrumentación.

Tubos soldados: versatilidad y economía

Los tubos soldados se fabrican formando una lámina de acero plana en forma tubular y soldando los bordes. Este método permite una producción más económica y flexible.

La soldadura por resistencia eléctrica (ERW) es muy común para tubos de diámetro medio. La lámina se forma en forma circular y se suelda mediante corriente eléctrica, creando una unión por fusión sin material adicional. Estos tubos se utilizan ampliamente en la distribución doméstica de agua y gas.

Para diámetros mayores, la soldadura por arco sumergido (SAW) utiliza un fundente granular que protege el arco eléctrico, lo que permite soldaduras longitudinales o helicoidales. Estas tuberías son esenciales para oleoductos, gasoductos y grandes conductos de agua.

Las tecnologías modernas, como la soldadura por láser o por plasma, ofrecen soldaduras de alta precisión con una distorsión térmica mínima, ideales para componentes aeroespaciales, instrumentos médicos y aplicaciones en las que se requiere la máxima calidad.

¿Qué tipos de acero se utilizan?

La composición química del acero determina en gran medida las propiedades y aplicaciones de las tuberías.

Acero al carbono: el más versátil

Los aceros al carbono son los más utilizados debido a su versatilidad y coste razonable. Con un contenido variable de carbono (0,05-0,60 %), ofrecen buenas propiedades mecánicas para múltiples aplicaciones.

Los aceros con bajo contenido de carbono ofrecen una excelente soldabilidad y conformabilidad, ideales para conductos de agua y gas. Los aceros con contenido medio y alto de carbono ofrecen una mayor resistencia mecánica y se utilizan en componentes que requieren durabilidad y resistencia al desgaste.

A pesar de sus buenas propiedades mecánicas, estos aceros tienen limitaciones en términos de resistencia a la corrosión, por lo que a menudo requieren recubrimientos protectores.

Aceros aleados: propiedades mejoradas

Los aceros aleados incorporan elementos como cromo, níquel, molibdeno o vanadio para mejorar propiedades específicas. Los aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA) contienen pequeñas adiciones de estos elementos, lo que ofrece una mayor resistencia mecánica al tiempo que mantiene una buena soldabilidad.

Los aceros al cromo-molibdeno presentan una excelente resistencia a la fluencia a altas temperaturas, por lo que se utilizan en refinerías y plantas petroquímicas. Aunque ofrecen un mejor rendimiento que los aceros al carbono, su coste es más elevado.

Aceros inoxidables: resistencia a la corrosión

Los aceros inoxidables, con alto contenido en cromo (mínimo 10,5 %), forman una capa de óxido pasiva que proporciona una excelente resistencia a la corrosión. Existen varios tipos:

Los aceros austeníticos (como el 304 y el 316) contienen cromo y níquel, lo que les confiere una excelente resistencia a la corrosión y ductilidad. Se utilizan ampliamente en las industrias alimentaria, farmacéutica y química. En este post hablamos de ellos.

Los aceros ferríticos y martensíticos tienen diferentes contenidos de cromo y carbono, lo que les confiere propiedades específicas para aplicaciones como sistemas de escape de automóviles o componentes que requieren una gran dureza.

Los aceros dúplex combinan las propiedades de los aceros austeníticos y ferríticos, ofreciendo una excelente resistencia a la corrosión y una alta resistencia mecánica, ideal para entornos marinos y petroquímicos.

Aceros resistentes al calor

Para aplicaciones a alta temperatura, los aceros especiales resistentes al calor mantienen sus propiedades mecánicas y su resistencia a la corrosión por encima de los 550 °C. Se utilizan en hornos industriales, refinerías y generación de energía, donde las condiciones son extremadamente exigentes.

¿Qué formas tienen los tubos de acero?

La geometría de los tubos de acero varía según la aplicación específica.

Tubos redondos: los más comunes

Los tubos de sección transversal circular son los más comunes porque distribuyen las tensiones internas de manera uniforme, ofreciendo una excelente resistencia a la presión. Su eficiencia hidráulica los hace ideales para el transporte de fluidos.

En concreto, se utilizan en conductos de agua, gas y petróleo, en la industria química y en sistemas de calefacción y refrigeración. También tienen aplicaciones estructurales, como pilares, andamios y componentes mecánicos.

Tubos cuadrados y rectangulares: ideales para estructuras

Los tubos de sección cuadrada y rectangular (también conocidos como perfiles tubulares) ofrecen superficies planas que facilitan las conexiones y el montaje.
Presentan una excelente relación resistencia-peso, lo que los convierte en componentes ideales para estructuras metálicas, chasis de vehículos, maquinaria agrícola y muebles metálicos. Su geometría facilita las uniones soldadas y permite la creación de estructuras modulares eficientes.

Perfiles especiales: soluciones personalizadas

También hay perfiles ovalados, hexagonales, triangulares o de formas personalizadas para aplicaciones específicas. Los tubos ovalados, por ejemplo, combinan las ventajas de los tubos redondos y rectangulares, y se utilizan en sistemas de escape de automóviles y barandillas.
Los perfiles con aletas externas o internas maximizan la superficie de contacto para el intercambio de calor. Otros perfiles asimétricos o multicelulares resuelven necesidades particulares en sectores como el automotriz o el aeroespacial.

¿Cómo se protegen los tubos de acero?

Los recubrimientos son esenciales para proteger los tubos de acero contra la corrosión y otras formas de degradación.

Galvanización: protección sacrificial

La galvanización consiste en aplicar una capa de zinc que protege el acero a través de dos mecanismos: actúa como barrera física y proporciona protección catódica (el zinc se corroe preferentemente para proteger el acero subyacente).

La galvanización en caliente es el método más común, ya que proporciona recubrimientos duraderos de entre 45 y 200 micrómetros. Las tuberías galvanizadas se utilizan en sistemas de distribución de agua, protección contra incendios, infraestructuras agrícolas y construcción en general. En este post hablamos sobre qué es la galvanización.

Pinturas y recubrimientos epoxi: versatilidad

Las pinturas y los epoxis ofrecen soluciones altamente personalizables para necesidades específicas. Las pinturas convencionales proporcionan una protección básica, mientras que los sistemas de alto rendimiento con imprimaciones ricas en zinc y capas superiores de poliuretano ofrecen una durabilidad excepcional.

El epoxi de unión por fusión (FBE) se aplica electrostáticamente a la tubería precalentada, creando un revestimiento continuo con excelente adhesión y resistencia química. Se utiliza ampliamente en oleoductos, gasoductos y sistemas de agua municipales.

Recubrimientos plásticos y elastoméricos: máxima protección

El polietileno, el polipropileno y otros revestimientos plásticos ofrecen una excelente resistencia química y aislamiento eléctrico. Los sistemas de tres capas (epoxi + adhesivo + polietileno) proporcionan una protección excepcional para las tuberías enterradas.
El caucho natural y sintético se utiliza principalmente como revestimiento interior de las tuberías que transportan materiales abrasivos o corrosivos. Los revestimientos de poliuretano combinan resistencia a la abrasión y flexibilidad, lo que los hace ideales para transportar lodos de minería y otros fluidos abrasivos.

¿Cuáles son las principales aplicaciones de las tuberías de acero?

Las tuberías de acero son componentes versátiles con aplicaciones en numerosos sectores.

Aplicaciones estructurales

En la construcción, los perfiles tubulares se utilizan como columnas, vigas y estructuras de soporte. Su alta relación resistencia-peso los hace ideales para estadios, edificios industriales, puentes y edificios de gran altura.

Las tuberías estructurales también se aplican en andamios, barreras de seguridad vial, torres de transmisión y estructuras temporales, donde su resistencia y facilidad de montaje son ventajas clave.

Transporte de fluidos

El transporte de agua potable, residual e industrial utiliza ampliamente tubos de acero con revestimientos adecuados para cada aplicación. Los sistemas municipales de distribución de agua, las redes de protección contra incendios y las infraestructuras de riego dependen de los tubos de acero por su durabilidad y seguridad.

En la industria, los tubos de acero transportan todo tipo de fluidos de proceso, desde alimentos hasta productos químicos corrosivos, adaptándose a las necesidades específicas de cada sector.

Intercambiadores de calor

Las tuberías para intercambiadores de calor requieren precisión dimensional y buenas propiedades de transmisión térmica. Los tubos de caldera funcionan a altas temperaturas y presiones, por lo que requieren materiales especialmente resistentes.

Los intercambiadores de carcasa y tubos utilizan haces de tubos precisos para transferir calor entre diferentes fluidos, mientras que los tubos con aletas maximizan la superficie de contacto en aplicaciones de refrigeración por aire.

Industria del petróleo y el gas

Las tuberías de petróleo y gas utilizan tubos de acero de alta resistencia con recubrimientos especiales para el transporte de hidrocarburos a larga distancia. Estas tuberías deben soportar altas presiones, variaciones de temperatura y condiciones ambientales adversas.

En la exploración y producción, las tuberías OCTG (Oil Country Tubular Goods) como las tuberías de revestimiento, de producción y de perforación son componentes críticos para la construcción y operación de pozos petrolíferos.

Industria automotriz

El sector automotriz utiliza tubos de acero de precisión para múltiples componentes: sistemas de escape, líneas de combustible, elementos estructurales del chasis, sistemas de frenos y componentes hidráulicos.

Los avances en aceros de alta resistencia han permitido reducir el peso de los vehículos manteniendo la seguridad, lo que contribuye a la eficiencia energética y a la reducción de emisiones.

Conclusión

Los tubos de acero representan un componente fundamental de la infraestructura moderna. La diversidad de métodos de fabricación, composiciones químicas, geometrías, recubrimientos y aplicaciones demuestra su versatilidad e importancia en todos los sectores industriales.

En Ferros Planes, como expertos en la fabricación de tubos de acero, entendemos esta realidad. Nuestra especialización en tubos de precisión y tubos galvanizados según las normas EN10305-3 y EN10305-5 nos permite ofrecer soluciones adaptadas a una amplia gama de aplicaciones industriales. Nuestros procesos de fabricación mediante soldadura de alta frecuencia garantizan productos con precisión dimensional y acabados superficiales de alta calidad, ya sean decapados, laminados en frío o galvanizados (Sendzimir o Zinc-Magnesio).

Nuestra oferta incluye tubos de sección redonda, cuadrada y rectangular en dimensiones que van de 10 a 76 mm de diámetro, con espesores de 0,7 a 2,5 mm, cubriendo así las necesidades de sectores tan diversos como la automoción, la energía solar, la logística, el mobiliario o la construcción de invernaderos y cerramientos metálicos. Además, complementamos la fabricación con servicios de valor añadido como el corte por láser, el corte a medida y el conformado de extremos.

A medida que los retos de ingeniería se vuelven más complejos y los requisitos de rendimiento más exigentes, en Ferros Planes seguimos evolucionando con las últimas tecnologías para ofrecer soluciones específicas para cada aplicación. Esto incluye desde tubos de alta precisión para componentes de automoción hasta tubos galvanizados con alta resistencia a la corrosión para estructuras solares.

Conocer los diferentes tipos y características de los tubos de acero, como hemos visto en este artículo, permite a los profesionales del sector seleccionar la solución óptima para cada proyecto. En Ferros Planes, nos comprometemos a proporcionar estos productos con la máxima calidad, garantizando la durabilidad, la seguridad y la eficiencia en todas las aplicaciones de nuestros clientes.