El perfil tubular para la construcción

El perfil tubular es una pieza hueca de metal que se caracteriza por tener un contorno redondo, cuadrado o rectangular y dos extremos abiertos. Suele ser de acero aleado de calidad (no puro), para presentar un buen comportamiento ante una gran tracción, compresión y cortante, además de permitir la transmisión de calor y de corriente, y de ser relativamente ligero.

Los perfiles tubulares para construcción forma parte de un conjunto de perfiles que se llaman estructurales. En este caso los tubos conforman un sistema en el que la estructura de un edificio es diseñada como un cilindro hueco para resistir cargas laterales (viento, movimientos sísmicos, etc.), apuntalado perpendicularmente al suelo. Este sistema puede ser construido con acero, hormigón o combinaciones de los dos, y se usa para oficinas, apartamentos o edificios de uso mixto. La mayoría de edificios de más de 40 pisos construidos en los años 1960 en Estados Unidos lo fueron con ese tipo de estructura.

Ventajas del perfil tubular en construcción

A pesar de que los perfiles tubulares pueden sustituirse por perfiles abiertos en estructuras de construcción que a menudo son más resistentes y más estables, el perfil tubular puede ahorrar en material, al ser hueco, y permite a los proyectistas un campo más amplio para trabajar la estética además de la funcionalidad, consiguiendo estructuras resistentes, ligeras y rentables. En general, los perfiles tubulares admiten elementos más esbeltos que los perfiles abiertos para una misma carga de compresión centrada y bajo las mismas condiciones.

He aquí una lista con el resumen de ventajas de los perfiles tubulares en construcción respecto a los perfiles abiertos:

• Permiten introducir elementos más largos en las estructuras y menos secciones (menor número de uniones).
• Si se rellenan de hormigón, incrementan los metros cuadrados útiles por planta.
• Permiten eliminar riostras y por lo tanto crear cerchas y celosías más transparentes.
• Permiten eliminar rigidizadores y cartelas.
• Permiten una gran capacidad expresiva, ya que existen secciones circulares, cuadradas, rectangulares y elípticos, y cada tamaño de perfil tubular puede tener varios espesores de pared.
• Son más fáciles de mantener.
• Permiten aligerar peso.
• Las soluciones estructurales que hacen posibles son más rentables.
• Permiten plazos de construcción más reducidos.

Propiedades del perfil tubular de acero

Como hemos visto, al ser secciones huecas, los perfiles tubulares permiten ahorrar material, que es la parte más importante del coste de los perfiles. Las propiedades químicas y mecánicas del material de fabricación y geométricas de cada perfil tubular determinan hasta qué punto es posible ahorrar en material.

Propiedades químicas

Suelen ser conforme a la Norma UNE-EN 10219-1.

Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas del acero más relevantes en la fabricación de los perfiles tubulares son:

• Límite elástico: indica la tensión máxima que el acero puede soportar sin experimentar deformaciones permanentes.
• Resistencia a la tracción o carga de rotura por tracción: cantidad de estrés que el material es capaz de soportar cuando el acero es estira aumentando su longitud y disminuyendo la sección transversal.
• Carga por compresión: es la que resulta de las tensiones o presiones que existen dentro del acero, caracterizada porque tiende a la reducción del volumen del cuerpo de acero, y a un acortamiento del cuerpo en una dirección determinada (coeficiente de Poisson).

Los tipos de acero más habituales para la fabricación de perfiles tubulares son S 235, S 275 y
S 355, cada uno con propiedades diferentes, y se ajustan a la norma UNE-EN 10219-1.

Algunos fabricantes también garantizan otras prestaciones para proyectos concretos, como la estricción, resiliencia, tenacidad a la fractura, torsión, flexión, dureza, soldabilidad, etc.

Propiedades geométricas

Generalmente se rigen por la norma UNE-EN 10219-2, y son:

• Rectitud
• Longitud
• Masa por unidad de longitud
• Diámetro exterior (en tubos de sección circular)
• Dimensiones exteriores (tanto en tubos de sección cuadrada como rectangular)
• Espesor de pared (grosor)
• Ovalidad (en tubos de sección circular)
• Concavidad y convexidad (en tubos de sección cuadrada o rectangular)
• Rectangularidad (en tubos de sección cuadrada o rectangular)
• Redondeo de aristas (en tubos de sección cuadrada o rectangular)
• Revirado (en tubos de sección cuadrada o rectangular)



¿Cómo se fabrica el perfil tubular?

Las propiedades mecánicas que se requieren en el perfil tubular para construcción hacen que la forma más común de fabricarlos sea sin costura, aunque también se puede hacer con costura longitudinal y con una soldadura helicoidal o en espiral que recorre el tubo.

Los tubos sin soldaduras tienen un rol muy importante, especialmente en construcciones mecánicas, plantas industriales, estructuras de edificios y también construcción de oleoductos e intercambiadores.

Perfiles tubulares con costura

Es muy habitual en perfiles tubulares de sección redonda, cuadrada o rectangular para efectos estructurales. Se lleva a cabo mediante procesos continuos o de cilindrado de planchas, según los requerimientos de dimensión y de espesor del producto final. Cuando tienen un tamaño superior a 3mm y cierta resistencia se les llama sección estructural hueca, en inglés HSS (Hollow Structural Section). Algunos tipos de producción de perfil tubular con costura son los siguientes:

De producción continua con soldadura por resistencia eléctrica: en este caso el acero se selecciona en flejes (chapas) dependiendo del desarrollo del perfil tubular a producir, se preparan sus bordes y luego se arma el tubo por medio de un proceso de conformado en frío. No es hasta el final de este proceso de conformado que el extremo final se coloca en la estación de soldadura, que une los dos extremos del fleje en contacto gracias a corriente eléctrica de alta frecuencia. Posteriormente el tubo pasa por raspadores que eliminan los restos de soldadura y se enfría. Si la sección debe ser cuadrada o rectangular en vez de redonda como sale de este proceso, se deforma el perfil tubular por presión lateral.

De producción continua con soldadura helicoidal por arco sumergido (llamado SSAW en inglés): es un tipo de fabricación para tubos de diámetro especialmente elevado (entre 4 y 25 cm) y de grandes espesores (entre 4 y 12 mm), y en largos entre 6 y 12 metros. Se basa en el uso de la técnica de soldadura en tándem para unir los bordes internos y externos de la bobina, que han sido recortados y biselados por fresado de carburo para una estructura de soldadura de alta calidad.

Perfiles tubulares sin costura

Se lleva a cabo mediante un proceso de extrusión, adecuado para espesores variables entre 2,9 y 20,6 mm y en secciones entre 26,7 y 355,6 mm.

Los sistemas de corte del perfil tubular

Para seleccionar el sistema de corte es importante considerar una serie de variables con respecto al perfil y con respecto al corte como tal, en el primer caso el diámetro y el espesor deben formar parte del análisis y en el segundo caso la forma, la calidad y la longitud determinarán la metodología a aplicar.

En algunos casos, los perfiles deben cortarse al salir de la extrusora en longitudes iguales, pero en otros casos, resulta efectivo el corte por guillotina o sierra cinta, que resulta económico y tiene suficiente precisión en el acabado para este tipo de uso y evita la posible deformación por el golpe de la guillotina.



Usos del perfil tubular para construcción

Los perfiles tubulares pueden encontrarse en infinidad de estructuras de construcción. Algunas de las más habituales son:

• Edificios
• Construcciones industriales
• Invernaderos
• Puentes
• Plantas extractoras marinas
• Estadios

Bibliografía y trabajos de interés:

• Perfiles y tubos
• Estudio de la competitividad del sector industrial del mecanizado en España