3 tipos comunes de tubos de acero metálico

Los tubos de acero redondos (CHS), cuadrados (SHS) y rectangulares (RHS) son las tres secciones huecas estructurales que forman la mayoría de las estructuras metálicas, y no son intercambiables. Un tubo cuadrado no es un tubo redondo prensado: el orden de conformado y la distribución de la tensión en la pared son completamente distintos, así que la sección elegida decide cómo trabaja el elemento bajo carga. Donde la tubería se une con bridas, el sellado lo hacen las juntas de brida, no el perfil del tubo.

La elección se resume en tres preguntas: cómo es la sección transversal, cómo se comporta bajo carga y dónde se emplea. La comparación siguiente responde a las tres y termina con las normas que conviene indicar en el pedido.

Forma de la sección y distribución de la tensión

Los tres tipos son perfiles huecos conformados en frío, pero su geometría determina un comportamiento mecánico muy distinto.

• Sección redonda (CHS) — la forma de tubo más tradicional. Es isotrópica: el módulo de sección y el momento de inercia son iguales en cualquier dirección de carga, y la pared no tiene aristas vivas.
• Sección cuadrada (SHS) — cuatro lados iguales con esquinas definidas, redondeadas o en ángulo recto. Se controla una sola dimensión, la longitud del lado.
• Sección rectangular (RHS) — alto y ancho desiguales; se pide como alto x ancho (por ejemplo 200 x 100 mm), de modo que los dos ejes se calculan por separado.

Sección circular (CHS): el módulo de sección y el momento de inercia son iguales en cualquier dirección de carga.

Sección cuadrada (SHS): cuatro lados de igual longitud con esquinas definidas.

Sección rectangular (RHS): con el lado largo en vertical, el módulo de flexión sobre el eje fuerte es muy alto.

Dónde trabaja mejor cada sección

El recorrido de carga decide la aplicación. Las secciones redondas absorben presión interna y torsión; las cuadradas forman columnas eficientes y las rectangulares, vigas eficientes. La misma lógica llega a los extremos de la tubería, donde la sección se suelda o se atornilla a las bridas de tubería y la superficie de sellado se mecaniza en la brida, no en el tubo.

• Servicio de fluidos y presión: las líneas de agua, los gasoductos y las líneas de aceite hidráulico son casi siempre redondas. La presión interna actúa en todas las direcciones y la pared circular reparte la tensión de forma más uniforme; las secciones cuadradas no alcanzan esa resistencia a la presión.
• Rotación y transmisión: rodillos transportadores, barras y ejes. Sin dirección propia, la sección redonda logra mejor equilibrio dinámico en rotación.
• Estructuras de gran luz: armaduras de tubos en estadios y terminales aeroportuarias. Los empalmes exigen más trabajo que con la sección cuadrada, pero la menor área de barlovento ayuda a resistir la carga de viento y la deformación torsional.
• Columnas y pilares: secciones cuadradas en edificios con estructura de acero. Los lados iguales dan la misma relación de esbeltez en los ejes X e Y, por lo que la columna no se mantiene rígida en una dirección mientras pandea en la otra.
• Estructuras ligeras y bastidores: barandillas, mástiles, esculturas, cocheras sencillas, bastidores de maquinaria y soportes fotovoltaicos. Las caras planas admiten sellador y tornillos con facilidad y el perfil cuadrado no rueda durante el montaje.
• Vigas en espacios reducidos: secciones rectangulares en losas y falsos techos y en marcos de galerías de tuberías, donde la altura aporta rigidez y el ancho, una superficie de montaje.

Nota: las dimensiones del perfil, el radio de esquina y el límite elástico los fija la norma pedida (GB/T 6728, EN 10219, ASTM A500).

Pedido, conformado e inspección

Los tubos redondos salen normalmente de una línea de conformado continuo, mientras que los perfiles cuadrados y rectangulares se obtienen de ellos por calibrado por compresión y remodelado. El conformado en frío endurece las esquinas y adelgaza allí la pared, justo donde empiezan los fallos. Cinco detalles deciden si el perfil rinde como se ha proyectado.

• Indique las dimensiones de la sección, el espesor de pared y la norma aplicable: GB/T 6728, EN 10219 o ASTM A500. Los requisitos de radio de esquina y de límite elástico difieren mucho entre ellas.
• Para cargas pesadas o servicio a baja temperatura en secciones cuadradas, añada ensayos no destructivos en las esquinas, el punto crítico del perfil.
• Para tubería enterrada o alta presión interna, elija tubo de acero sin costura o tubo soldado con costura recta de alta frecuencia y evite la sección cuadrada.
• En vigas rectangulares, especifique la dirección de la carga: sobre el eje fuerte actúa como viga principal; tendida en plano solo arriostra, y la capacidad difiere varias veces.
• Conexiones: soldar y atornillar elementos cuadrados o rectangulares en obra es más rápido que con tubos redondos, que requieren cortes de perfil complejos en las intersecciones.

Preguntas frecuentes

¿Es un tubo cuadrado un tubo redondo prensado?

No. Los perfiles cuadrados y rectangulares se obtienen de un tubo redondo por calibrado por compresión y remodelado, no prensándolo en plano. La secuencia de laminado, el endurecimiento de las esquinas y la distribución del espesor los convierten en productos distintos.

¿Qué sección resiste mejor la presión interna?

La redonda. La presión interna actúa por igual en todas las direcciones y la pared circular reparte la tensión de forma más uniforme; las secciones cuadradas no alcanzan esa resistencia.

¿Por qué una viga rectangular se flexiona menos que un tubo redondo?

Con el lado mayor en vertical, la sección alcanza un módulo de flexión muy alto sobre el eje fuerte. Con los mismos 10 kg de acero, la viga rectangular se flexiona mucho menos que el tubo redondo.

¿Importa la orientación de una sección rectangular?

Sí. Sobre el eje fuerte trabaja como viga principal; tendida en plano solo sirve de arriostramiento y la capacidad de carga difiere varias veces. Indique siempre la dirección de la carga al pedir.

¿Qué normas cubren las secciones huecas estructurales?

Se suelen indicar GB/T 6728 (China), EN 10219 (Europa) y ASTM A500 (Estados Unidos). Los requisitos de radio de esquina y de límite elástico varían mucho, así que acompañe la norma de las dimensiones y el espesor de pared.