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Aceros laminados en caliente VS Conformados en frío

21 de Diciembre de 2023 | Autor: Joaquín Guraiib (Cuenta de Twitter del autor no disponible). Leído: 1497 veces

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Es habitual escuchar en nuestro medio que una obra se realizó con perfiles metálicos conformados en frío o que se hizo con vigas laminadas en caliente. En muchos casos se utiliza en las cubiertas de edificios metálicos a elementos correas con secciones conformadas en frío.

Ahora bien, ¿cuándo conviene usar cada tipo de elemento? ¿Qué nos llevaría a elegir por uno u otro, y en qué circunstancias?

¿Será que unos son más baratos o más resistentes que otros? ¿O simplemente es costumbre darles ciertos usos en la práctica?

Perfiles laminados caliente

Fig. 1 – Perfiles laminados en caliente

Perfiles conformados en frío

Fig. 2 – Perfiles conformados en frío

 

Comencemos describiendo las diferencias entre ambos:

La primera distinción entre ambos es la manera en la que son fabricados. El nombre nos da una pista. Unos son realizados a altas temperaturas y otros son generados a temperatura ambiente. Esto está muy vinculado con la temperatura de cristalización del material, las tensiones internas, las tensiones residuales, facilidades en las operaciones para moldear las piezas, etc., entre otras cuestiones.

Montaje de galpón. Vigas y columnas laminadas en caliente y correas conformadas en frío

Fig. 3 – Montaje de galpón. Vigas y columnas laminadas en caliente y correas conformadas en frío.

A manera de introducción en la fabricación, y de manera resumida, podemos visualizar lo siguiente:

Perfiles laminados en caliente, inician el proceso a partir de “tochos” o piezas cuadradas de acero macizo a gran temperatura, que pasan a través de rodillos y van obteniendo su forma con sucesivas pasadas, como por ejemplo la secuencia que podemos ver en la siguiente imagen:

Etapas de laminación de un perfil doble te

Fig. 4 – Etapas de laminación de un perfil doble te.

Mientras que los perfiles conformados en frío, inician desde rollos de chapa delgada y allí pasan por un sistema de rodillos que le van dando su forma:

Proceso de conformado en frío, a partir de rollos de chapa delgada

Fig. 5 – Proceso de conformado en frío, a partir de rollos de chapa delgada.

También, como variantes de lo anterior, empleando plegadoras de gran porte pueden lograr espesores un poco superiores, de hasta 6 mm, por ejemplo, en función de la maquinaria empleada.

El hecho de fabricar las piezas con el proceso de conformado en frío tiene algunas implicancias en las dos tipologías de elementos metálicos. Como, por ejemplo:

·         Perfiles conformados en frío suelen tener menor espesor que los laminados en caliente.

·         Por el motivo anterior, también implica que estas barras, suelen ser más limitadas (en cuanto a variantes) que las laminadas en caliente.

·         Los conformados en frío, debido al proceso de fabricación pueden tener (y considerarse desde el diseño, si el proyectista lo desea) valores característicos superiores a los laminados en caliente, pero menor ductilidad.

¿Cuándo podríamos usar uno u otro tipo de perfiles y qué ventajas tiene cada uno?

Los perfiles conformados en frío son más delgados, y por ende más livianos que los otros. Por ello también son más baratos, más fáciles de conseguir, más fáciles de montar y maniobrar. Pero el hecho de ser tan delgados, hace que tengan problemas de pandeos locales, distorsionales, y otros, que uno debe atender desde el proyecto. A su vez, no es menor el detalle del pandeo lateral torsional de estas secciones, pero posiblemente con buenos arriostramientos o con el empleo de tillas (o tirantillas), o vinculaciones con el valle de las chapas (o caraminas) esto puede resolverse en muchos casos.

Básicamente, uno suele usar perfiles conformados en frío cuando las cargas son relativamente bajas. Por eso se emplean mucho en correas de cubierta, o de cerramientos laterales, por ejemplo.

Correas de cubierta, conformadas en frío, vinculadas entre sí con tillas

Fig. 6 – Correas de cubierta, conformadas en frío, vinculadas entre sí con tillas.

También son muy utilizados para formar vigas reticuladas (celosías) o también columnas de este tipo, debido a su poco peso y fácil manipulación a la hora de su armado en taller, y posterior traslado a obra.

Pero esto último tiene algunas desventajas. El hecho de tener poco espesor, implica que se debe tener muchos cuidados con las soldaduras. Personalmente recomiendo no soldar perfiles conformados en frío de menos de 2,5 o 3 mm de espesor, por lo menos. Lo ideal es emplear uniones abulonadas. ¿Por qué es esto? Bueno. Estos elementos suelen tener un recubrimiento de un tratamiento galvanizado para mantenerse en el tiempo. Al soldarlos, puede retirarse su galvanizado, dejando expuesto el acero a la intemperie, con el desgaste que esto implica.

Hay piezas que no cuentan con ese galvanizado. Allí, simplemente debemos contemplar que no se “queme” la chapa ante las soldaduras. Son temas importantes que no deben descuidarse.

Sin embargo, si se tiene los cuidados debidos en cuanto a estas operaciones, con perfiles conformados en frío también se puede generar estructuras metálicas de comportamiento similar al de muros. ¿Cómo es esto? Es el trabajo en equipo. Empleando montantes de perfiles de bajo espesor, elementos soleras similares, diagonales y una estructuración correcta, se puede diseñar paneles de perfiles delgados. El famoso “Steel Framing” o “light Steel Framing” (marcos metálicos livianos, por su traducción del inglés).

Vivienda unifamiliar de dos plantas construida con perfiles delgados, del sistema Steel Framing

Fig. 7 – Vivienda unifamiliar de dos plantas construida con perfiles delgados, del sistema “Steel Framing”.

Hay una gran verdad y una realidad que todos debemos atender. La disponibilidad de las barras en el mercado. Por lo general es más barato y más fácil de conseguir perfiles conformados en frío. Por tal motivo, suele ser más provechoso diseñar y construir con estos elementos. Permítanme aclarar que esto depende totalmente del país en el cual uno se encuentra. Como vimos, tienen sus ventajas y desventajas. Pero si uno es cuidadoso desde el proyecto y les da las condiciones adecuadas a las barras, se puede hacer diseños de toda clase con esta tipología de perfiles.

¿Cuándo nos conviene, entonces, emplear perfiles laminados en caliente? Esto dependerá de la magnitud de las cargas, en primera medida. Cuando tenemos estructuras con luces muy largas, o grandes solicitaciones, o acciones sísmicas importantes, o presencia de cargas vibratorias o posible fatiga, o cuando queremos emplear conexiones particulares o dúctiles (como en el caso de situaciones en las cuales se realiza diseño sismorresistente) nos convendrá emplear perfiles laminados en caliente.

Recordemos que estos últimos tienen mayores espesores y mayor ductilidad que los conformados en frío. Eso permite, evitar en cierta medida, los pandeos locales y permitirnos plastificar la sección. Por otro lado, también nos permite disipar energía, por medio de zonas de rotulación, cuando diseñamos ante acciones de sismos.

Ya dijimos que resisten más. Además, nos permiten realizar uniones soldadas sin problemas, tener mayor flexibilidad en las arquitecturas o en las luces libres, etc.

Estructura metálica de grandes luces, con entrepisos que llevan cargas importantes, construidos con perfiles laminados en caliente

Fig. 8 – Estructura metálica de grandes luces, con entrepisos que llevan cargas importantes, construidos con perfiles laminados en caliente

 

Hemos dado algunos comentarios sobre cuándo podríamos emplear uno u otro tipo de elementos.

¿Y tú qué opinas? ¿Cuándo los usarías?

 

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Sobre el autor
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Joaquín Guraiib . Ingeniero Civil | Proyectista de Estructuras | Project Manager. Especialista en Hormigón Armado y Estructuras Metálicas. Tecnologías BIM | Socio Gerente en TEKNIK INGENIERÍA Y DISEÑO Página de Linkedin de Joaquín Guraiib
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