Tubería sin costura vs. tubería soldada: Cuál es la más adecuada para su proyecto?

Tienes dudas entre tuberías de acero sin costura y soldadas? No eres el único.

Todos los ingenieros y especialistas en compras se enfrentan a esta decisión. Una elección incorrecta puede acarrear costes innecesarios o, peor aún, un fallo en obra. Esta guía explica las diferencias clave: cómo se fabrican, cómo funcionan y, lo más importante, cuál es la más adecuada para tu proyecto.

Diferencias entre tuberías sin costura y soldadas:

La principal diferencia entre las tuberías de acero sin costura (SMLS) y las tubería de acero soldadas radica en la presencia o ausencia de una soldadura. Esta única diferencia determina todas las demás, afectando la microestructura, las propiedades mecánicas, el costo y el rango de aplicación. Elegir entre ellas requiere una evaluación equilibrada de la presión, la temperatura, el fluido y el presupuesto del proyecto.

Compararemos las tuberías sin costura con las tuberías soldadas, que incluyen: ERW (Soldadura por Resistencia Eléctrica), LSAW (Soldadura por Arco Sumergido Longitudinal) y soldadura SSAW (Soldadura por Arco Sumergido con Costura Espiral). 

▶ Para un análisis detallado de costo-beneficio específicamente entre tubería ERW y tubería sin costura, consulte nuestra [Guía de costo-beneficio para tubería ERW vs. tubería sin costura].

Tubería de acero sin costura vs. tubería de acero soldada: diferencias clave

La tabla que aparece a continuación compara las tuberías sin costura con las tuberías soldadas (ERW/LSAW/SSAW). Para conocer las especificaciones de un tipo específico de tubería soldada, consulte las secciones detalladas que se presentan más adelante.

Cómo se fabrican: Fabricación sin costuras vs. fabricación soldada

Aquí se describen dos procesos principales de soldadura de tuberías: ERW y LSAW. ERW utiliza corriente de alta frecuencia para soldar sin material de aporte, mientras que LSAW utiliza soldadura por arco sumergido con material de aporte. Las siguientes secciones describen cada proceso en detalle.

● Tubo de acero sin costura (SMLS)

Fabricado a partir de palanquillas redondas de acero macizo, calentadas y sometidas a procesos de deformación plástica como punzonado, laminado (en caliente o en frío), trefilado o extrusión. El cuerpo del tubo no presenta cordones de soldadura. Las líneas de flujo del metal son completas y la microestructura es uniforme e isotrópica.

Proceso: Palanquilla redonda de acero macizo → Calentamiento (~1200 °C) → Perforación → Laminado en múltiples pasadas/estirado en frío → Calibrado → Ensayo no destructivo

Características principales: Sin cordones de soldadura, microestructura uniforme, pero proceso prolongado, alto consumo de energía y gran pérdida de material.

● Tubo de acero soldado (ERW/LSAW/SSAW)

Fabricado a partir de fleje o chapa de acero, doblado en frío y posteriormente soldado. El cuerpo del tubo presenta cordones de soldadura continuos. La zona de soldadura contiene una zona afectada por el calor (ZAC), cuya microestructura y propiedades difieren de las del metal base. Por lo tanto, la clave del control de calidad reside en la integridad de la soldadura y las propiedades mecánicas.

▶ Proceso ERW: Desenrollado de la banda → Nivelación → Doblado en frío → Soldadura por resistencia de alta frecuencia (sin material de aporte) → Desbarbado (interno y externo) → Tratamiento térmico de la soldadura → Dimensionamiento y enderezado → Ensayos no destructivos

▶ Proceso LSAW: Fresado de la placa → Precurvado → Conformado JCOE/UOE → Soldadura por arco sumergido (con material de aporte) → Expansión del diámetro → Ensayos no destructivos

▶ Proceso SSAW: Bobina de acero → Desenrollado → Nivelación → Conformado en espiral → Soldadura interna → Soldadura externa → Corte → Inspección

Características principales: Alta eficiencia de producción, bajo costo y capacidad para producir diámetros ultragrandes.

a. La soldadura ERW es la más rentable para diámetros de hasta 610 mm (24") con alta precisión.
b. La soldadura LSAW ofrece alta calidad de soldadura y paredes gruesas para líneas troncales de alta presión.
c. La soldadura SSAW es la más económica para diámetros ultragrandes (hasta 254 mm (100")) en aplicaciones de agua y pilotaje de baja a media presión.

Un punto crítico en la práctica: la calidad del borde de la tira de acero es fundamental. Incluso defectos menores como grietas en el borde o rebabas excesivas pueden provocar anomalías en la soldadura, como falta de fusión o inclusiones. Los operarios experimentados saben que la calidad constante de la tira es tan importante como los parámetros de soldadura.

Comparación de rendimiento: resistencia a la presión, la temperatura y la corrosión.

1. Resistencia a la presión

Los tubos de acero sin costura, debido a la ausencia de soldaduras, presentan un mejor rendimiento bajo presión ultraalta (>70 MPa) y presión pulsante. La resistencia a la presión de las tuberías de acero soldadas depende del grado del acero, el espesor de la pared y la calidad de la soldadura. Las tuberías soldadas HFW de grado X70, fabricadas según las normas API 5L, pueden soportar presiones superiores a 30 MPa, y las tuberías soldadas LSAW también pueden soportar altas presiones en condiciones de pared gruesa. El diseño de resistencia a la presión de las tuberías de acero soldadas debe cumplir con normas como ASME B31.3, considerando el factor de soldadura E (tubería ERW: E=0,85; tubería sin costura: E=1,0).

Entre los tipos de tuberías soldadas: la ERW se usa comúnmente para presiones de hasta 20-30 MPa (dependiendo del grado y el espesor de la pared). La LSAW, con su capacidad para paredes más gruesas y mayor integridad de la soldadura, es adecuada para tuberías principales de petróleo y gas de alta presión. La SSAW se usa típicamente para aplicaciones de baja a media presión (generalmente por debajo de 10 MPa) debido a su cordón de soldadura en espiral más largo.

2. Adaptabilidad a la temperatura

Las tuberías de acero sin costura son adecuadas para condiciones de alta temperatura (superiores a 500 °C) y baja temperatura (inferiores a -196 °C), como tubos de calderas y recipientes a presión criogénicos. Las tuberías de acero soldadas están limitadas por los cambios en la microestructura y las propiedades en la zona afectada por el calor de la soldadura, lo que resulta en un rango de temperatura aplicable más estrecho. El límite superior para las tuberías ASTM A53 ERW es de aproximadamente 343 °C. Sin embargo, las tuberías soldadas criogénicas (como la versión soldada de la norma ASTM A333 Grado 6, aunque esta norma es más común para tuberías sin costura) también pueden utilizarse en entornos de hasta -45 °C.

3. Resistencia a la corrosión

Las tuberías de acero sin costura, al carecer de soldaduras, eliminan el riesgo de corrosión preferencial en la soldadura, lo que les confiere una ventaja en entornos ácidos (incluido el H₂S) y medios altamente corrosivos. Por otro lado, las tuberías de acero soldadas son propensas a la corrosión intergranular (sensibilización) en la zona afectada por el calor (ZAC) de la soldadura si no se someten a un tratamiento térmico de solución; sin embargo, el uso de aceros con ultrabajo contenido de carbono (como el L360QS) y un tratamiento térmico posterior a la soldadura adecuado pueden reducir significativamente este riesgo de corrosión.

4. Precisión dimensional

Los tubos sin costura laminados en caliente suelen tener una tolerancia de espesor de pared de ±10 % a 12,5 %, con la posibilidad de excentricidad; los tubos sin costura estirados en frío pueden alcanzar una precisión superior a ±0,05 mm. Los tubos soldados ERW tienen una tolerancia de diámetro exterior de ±0,5 % y una uniformidad de espesor de pared de ±0,05 a 0,2 mm, lo que demuestra una precisión general superior a la de los tubos sin costura laminados en caliente.

Tubería sin costura vs. tubería soldada: especificaciones y suministro

Análisis de costos y ciclo de vida: un factor clave en la selección

● Costo inicial

Los tubos de acero sin costura requieren procesos complejos y un bajo aprovechamiento del material, lo que los hace entre un 20 % y un 50 % más caros que los tubos de acero soldados de las mismas especificaciones. La diferencia es más significativa para diámetros grandes y paredes gruesas. Las tuberías soldadas ERW tienen el menor costo, las soldadas LSAW se encuentran en un punto intermedio, y las soldadas SSAW ofrecen el menor costo entre las tuberías soldadas para diámetros grandes (superiores a 24"), ya que se pueden fabricar a partir de flejes de acero relativamente estrechos. Para proyectos de conducción de agua y pilotaje donde se requieren diámetros grandes y la presión es moderada, la soldadura SSAW suele ser la opción más económica, a veces entre un 30 % y un 40 % más barata que la soldadura LSAW para el mismo diámetro.

● Costo del ciclo de vida

En condiciones de alta presión y alto riesgo (como refinerías de petróleo y centrales nucleares), los tubos de acero sin costura pueden tener un menor costo del ciclo de vida que los tubos de acero soldados debido a su menor tasa de fallas y mayor vida útil; la pérdida derivada de una sola parada no planificada puede superar con creces la diferencia de precio del material.

Sin embargo, en condiciones normales de baja y media presión, las tuberías de acero soldadas presentan una ventaja inicial de costo considerable, y su costo del ciclo de vida sigue siendo significativamente menor que el de las tuberías de acero sin costura. En mi experiencia, la diferencia de costo suele reducirse en aplicaciones críticas donde la alta fiabilidad de las tuberías sin costura justifica el precio superior, especialmente en servicios de gas o productos químicos a alta presión, donde las paradas no planificadas conllevan penalizaciones importantes.

Tubería sin costura vs. tubería soldada: Cuál debería elegir?

Considere estos cuatro puntos:

① Presión y temperatura
Alta presión (>20 MPa) o alta temperatura (>400 °C) → Elija tubería sin costura. Tiene un coeficiente de diseño más alto y una resistencia a la presión más estable.
Agua, gas y vapor comunes (≤10 MPa, temperatura ambiente) → La tubería soldada es perfectamente adecuada; no es necesario gastar más.

Desde un punto de vista práctico, he visto muchos proyectos que utilizan con éxito tubería ERW en condiciones moderadas durante décadas. Sin embargo, ante la duda, siempre verifique el requisito del código de diseño para la eficiencia de la junta soldada; es un factor que muchos compradores pasan por alto.

② Medio
Contiene H₂S (ácido) → Se prefiere la tubería sin costura. También se puede utilizar tubería soldada, pero debe ser de acero resistente a los ácidos (como L360QS), la dureza de la soldadura debe controlarse estrictamente (≤22HRC) y se requiere una inspección del 100%; los requisitos son mucho más exigentes.

③ Diámetro y espesor de pared
Mayor de 24 pulgadas (610 mm) → Tubería soldada. No se puede fabricar tubería sin costura y el costo es exorbitante.
Pared gruesa (>25 mm) → Tubería sin costura; Pared delgada (<3 mm) → Tubería soldada, mayor precisión y menor costo.

④ Considerar presupuesto y plazo de entrega
Las tuberías soldadas son entre un 20% y un 40% más económicas que las tuberías sin costura, con más especificaciones estándar en stock; se prefieren los pedidos urgentes.

Notas de compra:

Al comprar, confirme cuatro aspectos con el proveedor:

a. Es correcto el grado de acero del material (existe algún requisito de resistencia al impacto a baja temperatura)?
b. Qué nivel de ensayos no destructivos (END) se requiere (relación UT/RT)?
c. Existe un certificado de materiales (MTC) (con número de horno rastreable)?

d. Se cumplirá con la fecha de entrega prevista (especificar las características especiales)?

Entre las tuberías soldadas, cómo elegir entre ERW, LSAW y SSAW?

- ERW: Ideal para diámetros de hasta 610 mm (24"), aplicaciones que requieren alta precisión y proyectos con presupuestos ajustados. Adecuada para la mayoría de las aplicaciones estructurales y de fluidos. Ofrece la mejor precisión dimensional y el menor tiempo de entrega.
- LSAW: Ideal para diámetros grandes (457-1422 mm (18"-56"), tuberías principales de petróleo y gas a alta presión y aplicaciones que requieren alta calidad de soldadura y paredes gruesas. Su costo es mayor que el de ERW para el mismo diámetro, pero es más confiable para aplicaciones críticas.
- SSAW: Ideal para diámetros superiores a 610 mm (24") en aplicaciones de baja a media presión, como conducción de agua, pilotaje y soporte estructural. La opción más económica para diámetros ultragrandes. El control de redondez es menos preciso, por lo que no es adecuada para aplicaciones que requieren tolerancias estrictas.

Preguntas frecuentes (FAQ):

P1: En las mismas condiciones de operación, ¿pueden los tubos de acero sin costura tener un espesor de pared menor que los tubos de acero soldados?

A: Teóricamente, sí, ya que el coeficiente de soldadura de los tubos sin costura (E=1,0) es mayor que el de los tubos soldados ERW (E=0,85), lo que requiere un menor espesor de pared. Sin embargo, la selección real requiere una evaluación exhaustiva del precio unitario del material y el plazo de entrega. El ahorro en el costo del material derivado de un menor espesor de pared puede no compensar el mayor precio de los tubos sin costura. El equilibrio entre ambos debe calcularse en función de la situación de ingeniería específica.

P2: Si un proyecto especifica tuberías de acero sin costura, ¿en qué circunstancias se pueden usar tuberías de acero soldadas en su lugar?

A: Se requiere la aprobación por escrito del diseñador y del propietario. Generalmente, se puede presentar una solicitud de cambio en condiciones de presión media-baja (≤10 MPa) y temperatura normal, pero las tuberías de acero soldadas deben cumplir con los requisitos API 5L PSL2, la soldadura debe someterse a pruebas no destructivas al 100 % y el proveedor debe proporcionar casos de aplicación exitosos en condiciones similares como evidencia.

P3: En ambientes ácidos (incluido el H₂S), ¿qué es más seguro, las tuberías de acero sin costura o las soldadas?

A: Las tuberías de acero sin costura presentan un menor riesgo. Las tuberías de acero soldadas también se pueden usar si se seleccionan grados de acero resistentes a los ácidos (como el L360QS) y la dureza de la soldadura se controla estrictamente (≤22 HRC) y se somete a pruebas al 100 %. Ambas se pueden usar en ambientes ácidos, pero las tuberías de acero soldadas tienen requisitos de control de calidad del proveedor significativamente más exigentes.

P4: ASTM A53 y A106 son ambas normas para tuberías sin costura; cómo elegir?

A: La norma A53 es adecuada para aplicaciones generales de transporte y estructurales a presiones medias y bajas y temperaturas normales (≤343 °C); la norma A106 está diseñada específicamente para condiciones de alta temperatura (hasta 427 °C o más) y alta presión. Principio de selección: Utilice la norma A106 para tuberías de proceso a alta temperatura y alta presión; elija la norma A53 para aplicaciones generales de presión media y baja y estructurales. Esta última ofrece una mayor eficiencia económica al tiempo que cumple con los requisitos de rendimiento.

P5: Tuberías sin costura o soldadas para tuberías de gran diámetro (>φ660 mm)?

A: Las tuberías de acero soldadas son la opción preferida. Las tuberías sin costura de gran diámetro son difíciles de producir, extremadamente costosas y tienen largos plazos de entrega, lo que las hace antieconómicas en proyectos de ingeniería. Las tuberías LSAW son adecuadas para líneas troncales de petróleo y gas de alta presión, ya que ofrecen una alta calidad de soldadura. Las tuberías SSAW son adecuadas para el transporte de agua de gran diámetro y para oleoductos y gasoductos de media y baja presión, con menores costos. Las tuberías de acero soldadas son la solución más económica y práctica para oleoductos de gran diámetro.

Información adicional sobre la selección:
● Tubería de acero al carbono Schedule 80 
● Acero al carbono vs. Acero negro
● API 5L vs. ASTM A53 vs. A106: Cuál es la más adecuada para su proyecto?
● ERW vs. LSAW vs. SSAW: diferencias clave