Guía de selección de tubos estructurales cuadrados conformados en caliente según EN 10210

En la construcción moderna y la fabricación de equipos de alta gama, los requisitos de rendimiento de los materiales estructurales son cada vez más estrictos. Los tubos cuadrados estructurales conformados en caliente según la norma EN 10210, con sus propiedades de sección transversal homogéneas, excelente tenacidad y durabilidad confiable, se han convertido en el material predilecto para proyectos críticos como puentes, ingeniería naval, fábricas de alta resistencia y edificios sísmicos. Este artículo busca aclarar el concepto y cómo seleccionar estos tubos cuadrados de alta gama para ayudarle a tomar decisiones técnicas informadas en sus proyectos.

Se refiere el término "tubo cuadrado sin costura" al tubo cuadrado según la norma EN 10210?

No. Se superponen, pero son distintos. El término tubo cuadrado sin costura se refiere específicamente a los tubos cuadrados formados integralmente en una sola pieza mediante procesos como perforación, laminado en caliente o estirado en frío, sin soldaduras. En comparación con los tubos cuadrados soldados, los tubos cuadrados sin costura, gracias a su estructura continua, suelen poseer una capacidad de carga y una resistencia a la fatiga superiores.

Qué es una tubería según la norma EN 10210? 

La norma EN 10210 es la norma europea para perfiles huecos estructurales de acero no aleado y de grano fino trabajados en caliente. No especifica tubos "sin costura" en el sentido tradicional, sino tubos cuadrados formados mediante procesos de trabajado en caliente (como laminación en caliente, extrusión en caliente o expansión integral en caliente tras la soldadura). Este proceso elimina la tensión interna del material, lo que resulta en propiedades transversales altamente uniformes (incluida la zona de soldadura). Esto se traduce en altos estándares de resistencia, tenacidad, especialmente resistencia al impacto a baja temperatura y resistencia a la corrosión, con un rendimiento general comparable o incluso superior al de algunos tubos sin costura.

La esencia de los tubos de la norma EN 10210 reside en su estado trabajado en caliente. Se pueden producir mediante dos procesos principales:
a. Laminación en caliente sin costura: Laminación directa en caliente, que da como resultado tubos sin costura.
b. Trabajo en caliente post-soldadura: Primero se suelda a un tubo y luego se expande o lamina integralmente en caliente. Este proceso elimina por completo la tensión de la soldadura, fusionando la microestructura del área de soldadura con el material base, logrando propiedades uniformes.

La principal diferencia radica en el proceso de fabricación: los tubos cuadrados sin costura priorizan un proceso de fabricación sin costura, mientras que los tubos cuadrados con certificación EN 10210 priorizan el estado final y el rendimiento de los tubos trabajados en caliente. Pueden fabricarse mediante un proceso sin costura o mediante un proceso de homogeneización mediante trabajo en caliente después de la soldadura. Esto proporciona al mercado productos trabajados en caliente de alta gama con un rendimiento comparable al de los tubos sin costura, ofreciendo una gama más amplia de opciones.

Factores a Considerar al Comprar Tubos Cuadrados EN 10210:

1. Escenarios de aplicación
Al seleccionar tubos cuadrados EN 10210, lo primero que debe considerar es su escenario de aplicación. Debido a su alta tenacidad, buen rendimiento a la fatiga y excelente soldabilidad, los tubos cuadrados de acero al carbono EN 10210 se utilizan preferentemente en aplicaciones con requisitos de seguridad y durabilidad extremadamente altos, como estructuras de edificios, fabricación de maquinaria, la industria automotriz y la construcción naval. Por ejemplo, en la industria de la construcción, los tubos cuadrados conformados en caliente se utilizan a menudo en estructuras y marcos de soporte críticos, soportando eficazmente el peso del edificio y las cargas externas. En la fabricación de maquinaria, pueden servir como componentes de transmisión y elementos portantes, mejorando la estabilidad general y la vida útil de los equipos. Definir el escenario de aplicación es un primer paso crucial para seleccionar tubos cuadrados estructurales conformados en caliente de alta calidad.

Aplicaciones típicas:
Estructuras de carga crítica: Cerchas principales de grandes estadios, cerchas de transferencia de edificios de gran altura.
Piezas sensibles a la carga dinámica y a la fatiga: Plumas de grúa, estructuras de puentes principales.
Entornos hostiles: Plataformas marinas, estructuras químicas, instalaciones en regiones de baja temperatura.
Nudos que requieren una alta uniformidad de comportamiento de la sección transversal.

Nota: Si el proyecto consiste simplemente en una estructura estática estándar y el coste es un factor importante, los tubos soldados conformados en frío según la norma EN 10219 pueden ser una opción más económica.

2. Selección del tamaño y espesor de pared
Al comprar, preste atención al tamaño y espesor de pared del tubo cuadrado conformado en caliente. Las especificaciones del tubo cuadrado se expresan como: longitud del lado exterior (A) × longitud del lado exterior (B) × espesor de pared nominal (t) × longitud (L). Por ejemplo, un tubo cuadrado de 130*130*4-8 se refiere a un tubo cuadrado con una longitud de lado de 130 mm y un espesor de pared de entre 4 mm y 8 mm.

Al seleccionar el espesor de pared, este debe determinarse mediante cálculos estructurales para garantizar que se cumplan los requisitos de resistencia, rigidez y estabilidad. El espesor de pared adecuado debe elegirse en función de las necesidades reales. Un espesor de pared más grueso proporciona mayor capacidad de carga y resistencia a la deformación, pero también aumenta el costo del material. Una evaluación razonable de los requisitos del proyecto y la selección del espesor de pared adecuado son cruciales.

Nota: Los requisitos de tolerancia del espesor de pared deben definirse claramente durante la compra. Para componentes críticos, se puede especificar una garantía de "tolerancia positiva" o "espesor de pared mínimo".

3. Calidad del material y requisitos de rendimiento
El acero también es un factor clave a considerar al comprar tubos cuadrados conformados en caliente. Los tubos cuadrados estructurales conformados en caliente, según la norma EN 10210, suelen utilizar acero de baja aleación y alta resistencia o acero estructural al carbono, que ofrece buena soldabilidad y buen rendimiento de procesamiento.

La norma EN 10210 incluye principalmente calidades de acero como S235, S275 y S355 (con límites elásticos mínimos de 235, 275 y 355 MPa). Entre ellas, S355J2H es la más utilizada, ofreciendo una buena tenacidad al impacto a baja temperatura y garantizando la resistencia.

Al seleccionar los materiales, solicite información específica al proveedor, incluyendo la composición química y los datos de las propiedades mecánicas, para garantizar que el producto seleccionado cumpla con los requisitos del proyecto. Solicite al proveedor un certificado de material (certificado 3.1 o 3.2) conforme a la norma EN 10210 y verifique que datos clave como la calidad del acero y la energía de impacto (valor KV) cumplan con las especificaciones de diseño.

4. Tratamiento superficial y protección contra la corrosión

Al adquirir tubos cuadrados conformados en caliente, el tratamiento superficial y la resistencia a la corrosión también son consideraciones importantes. Los tubos cuadrados conformados en caliente suelen presentar un acabado de "capa negra laminada en caliente" o han sido sometidos a granallado. Si se requiere protección contra la corrosión, esta debe determinarse según la categoría de entorno de corrosión definida en la norma ISO 12944:

C2-C3 (Exterior general): Sistema de recubrimiento anticorrosivo de alta calidad.
C4-C5 (Alta corrosión, zona costera): El galvanizado por inmersión en caliente o un sistema compuesto de "galvanizado y recubrimiento" es una opción fiable.

Estos tratamientos mejoran la resistencia a la corrosión de la tubería de acero y prolongan su vida útil. En entornos húmedos o corrosivos, se recomienda elegir tubos cuadrados de acero al carbono con tratamiento anticorrosivo para garantizar una menor propensión a la oxidación o corrosión durante el uso.

5. Evaluación y verificación de la cualificación del proveedor
Durante el proceso de adquisición, se debe considerar la reputación y el servicio del proveedor, y verificar sus cualificaciones. Elegir fabricantes o proveedores con buena reputación garantiza la calidad, el plazo de entrega y el servicio posventa. Al comunicarse con los proveedores, pregunte sobre sus procesos de control de calidad del producto, sus estándares de prueba y si proporcionan documentos de certificación de calidad relevantes, como la certificación EN10210.

6. Presupuesto de adquisición
El comprador también debe contar con un presupuesto razonable. Los tubos EN 10210 tienen un precio unitario más alto que los tubos soldados convencionales, pero su rendimiento superior reduce los riesgos de seguridad, disminuye los costos de mantenimiento y prolonga la vida útil estructural, demostrando así un mayor valor a largo plazo en proyectos críticos.

El precio de los tubos cuadrados termoformados según la norma EN 10210 se ve afectado por diversos factores, como el precio de las materias primas, los procesos de producción y la oferta y la demanda del mercado. Al elaborar un presupuesto, es fundamental considerar exhaustivamente estos factores para garantizar el control de los costos del proyecto, manteniendo al mismo tiempo la calidad.

Preguntas frecuentes:

1) Cuáles son los grados de acero más utilizados en la norma EN 10210?

Los principales grados de acero se clasifican según su límite elástico mínimo:

S235J2H: Límite elástico ≥ 235 MPa, grado básico
S275J2H: Límite elástico ≥ 275 MPa, grado de uso común
S355J2H: El más utilizado, límite elástico ≥ 355 MPa, que combina resistencia y tenacidad
S355K2H: Mayores requisitos de tenacidad al impacto
S460NH: Grado de alta resistencia, límite elástico ≥ 460 MPa

2) Cuándo se debe seleccionar un tubo cuadrado según la norma EN 10210?

Si su proyecto cumple alguna de las siguientes condiciones, debe priorizarse:
1. Estructuras portantes críticas: cerchas principales de grandes estadios, pisos de transferencia de edificios de gran altura
2. Cargas dinámicas/de fatiga: plumas de grúa, cuerpos principales de puentes, estructuras de equipos vibratorios
3. Entornos hostiles: plataformas marinas, zonas de bajas temperaturas (por debajo de -20 °C), entornos químicos
4. Requisitos de seguridad elevados: edificios en zonas sísmicas, zonas densamente pobladas
5. Uniones complejas con requisitos extremadamente altos de soldabilidad y tenacidad

3) Qué documentos de calidad se deben solicitar al comprar tubos cuadrados según la norma europea? 

Certificados de materiales:
3.1 Certificado: Declaración del fabricante (Más básico)
3.2 Certificado: Informe de pruebas de terceros (Más fiable)

El informe de pruebas debe incluir:
Análisis de la composición química (C, Si, Mn, P, S, etc.)
Propiedades mecánicas (límite elástico, resistencia a la tracción, alargamiento)
Resultados de las pruebas de impacto (valor KV, especialmente para los grados J2H y K2H)
Registros de inspección dimensional

4) Cómo elegir en un entorno marino?

Material recomendado: S355J2H o S355K2H (que garantiza tenacidad a baja temperatura)
Protección contra la corrosión: Se prefiere galvanizado en caliente o un recubrimiento anticorrosivo epóxico de película gruesa de alta resistencia.

5) Qué ocurre si se requieren lotes pequeños o especificaciones especiales?

Lotes pequeños: La mayoría de las acerías de renombre tienen requisitos de pedido mínimo (normalmente de 3 a 5 toneladas). Los lotes pequeños deben adquirirse a grandes empresas comerciales, lo que afectará el precio y el plazo de entrega.
Especificaciones especiales: Se pueden personalizar tamaños y espesores de pared no estándar, pero se requieren costos de moldeo y ciclos de producción más largos, además de una cantidad mínima de pedido mayor.

Conclusión:

La selección de tubos cuadrados estructurales termoformados con certificación EN 10210 requiere una consideración exhaustiva de múltiples aspectos. Definir claramente el escenario de aplicación, elegir las dimensiones y los materiales adecuados, prestar atención al tratamiento de la superficie, seleccionar proveedores de confianza y establecer un presupuesto razonable son pasos cruciales para garantizar la compra de tubos cuadrados estructurales termoformados de alta calidad. Este artículo tiene como objetivo ayudar a los lectores a tomar decisiones más informadas al seleccionar tubos cuadrados estructurales de acero al carbono, garantizando así el buen desarrollo de los proyectos.

Más información: Selección de materiales para tubos cuadrados y rectangulares o Tabla de tamaños de tubos cuadrados según EN 10210