Perfiles estructurales de acero abiertos

Perfiles metálicos abiertosQué tipos de perfiles de acero abiertos existen y sus diferencias

En este artículo analizamos los perfiles estructurales de acero abiertos, sus características mecánicas, las familias de perfiles y los tipos que hay en cada una de ellas.

¿Qué son los perfiles metálicos estructurales abiertos?

Se llaman perfiles estructurales de acero (llamados con frecuencia vigas metálicas a secas) de tipo abierto a los que tienen forma de I (IPE, IPN), H (HEA, HEB, HEM) y U (UPE, UPN). Son perfiles fabricados mediante laminado en caliente de acero y garantizan unas propiedades geométricas y mecánicas estandarizadas. Estas propiedades se pueden consultar en las tablas de perfiles de acero .

Perfiles de acero abiertos

Elaboración de perfiles laminados en caliente

Como su nombre indica, estas piezas se elaboran a partir de acero a altas temperaturas. El proceso comienza a partir de barras rectangulares de acero llamadas palanquillas. Éstas se calientan a temperaturas superiores a los 900°C para lograr una mayor ductilidad. A continuación se hacen pasar a través de diversos rodillos que les darán su forma definitiva. Variando la disposición de estos rodillos se crean los distintos tipos de perfiles de acero.

En el siguiente vídeo se puede ver el proceso:

Familias de perfiles abiertos laminados en caliente

Los tres tipos fundamentales de vigas abiertas son:

-1.- Perfiles en “I”, simétricos respecto al eje principal y secundario y con unas proporciones aproximadas de 2:1 entre su altura y su ancho

-2.- Perfiles en “H”, también bisimétricos pero con una relación aproximada de 1:1 entre su alto y su ancho (aunque a partir de cierta altura el ancho ya no varía)

-3.- Perfiles en “U”, simétricos sólo respecto a su eje principal

Perfiles de acero laminado en forma de I

En esta categoría entran los perfiles IPE e IPN.

Perfiles de acero abiertosTambién se conocen como perfiles doble T. En ambos casos las aristas de la cara exterior de las alas son vivas y la unión entre las alas y el alma es redondeada.

Sus principales diferencias son:

-En los perfiles IPE tanto la cara exterior como la interior de las alas son perpendiculares al alma, mientras que en los perfiles IPN la cara exterior es perpendicular al alma y la cara interior tiene una inclinación del 14%. Esto hace que en los perfiles IPE sea mas fácil utilizar tornillería para crear uniones

-La cara interior de las alas de los perfiles IPE presenta aristas vivas (a 90°) mientras que en los perfiles IPN las aristas son redondeadas

-Con la misma altura, los perfiles IPN son ligeramente mas estrechos que los IPE, pero tienen una mayor masa de acero en las alas. Aquí se hace evidente la relación directa entre la geometría de un perfil y sus propiedades mecánicas: ante dos perfiles de igual altura los IPN tienen un rendimiento mayor respecto a su eje principal que los IPE, pero menor respecto al eje secundario.

A continuación podemos ver las tablas de los perfiles de acero con forma de I:

Cuadro con las dimensiones y propiedades mecánicas de los perfiles IPE:

 

tabla propiedades perfiles IPE

Cuadro con las dimensiones y propiedades mecánicas de los perfiles IPN:

tabla propiedades perfiles IPN

Perfiles de acero laminado en forma de H

En esta categoría entran los perfiles HEB, HEA y HEM.

Diferencias entre los tipos de perfiles HEB, HEB y HEM

Se podrían considerar los HEB como los perfiles “base”, cuyas medidas siempre son múltiplos de 10. A partir de estos, surgen los perfiles HEA como versiones aligeradas y los HEM como versiones más pesadas.

En todos los casos mantienen una proporción aproximada 1:1 entre su alto y su ancho hasta llegar a los 300 mm, y a partir de ese ancho únicamente aumenta su altura.

Además, todas sus versiones las alas tienen un ancho constante y sus bordes presentan aristas en ángulo recto. Las uniones entre las alas y el alma son redondeadas.

Los perfiles en H resultan mucho más pesados que los perfiles en I, pero por el contrario son más resistentes y ofrecen mejores prestaciones mecánicas en su eje secundario. Por esto es más frecuente ver este tipo de perfiles empleados como pilares.

Estas son las tablas de los perfiles de acero con forma de H:

Cuadro con las dimensiones y propiedades mecánicas de los perfiles HEA:

Cuadro propiedades de los perfiles de acero HEA

En este cuadro podemos ver cómo son los espesores de alas y alma del perfil y comparar con los demás de la serie HE.

Cuadro con las dimensiones y propiedades mecánicas de los perfiles HEB:

Cuadro propiedades de los perfiles de acero HEB

La serie HEB es la más frecuente en Europa.

Cuadro con las dimensiones y propiedades mecánicas de los perfiles HEM:

Cuadro propiedades de los perfiles de acero HEM

Perfiles de acero laminado en forma de U

En esta categoría se incluyen los perfiles UPE y UPN.

Diferencias entre perfiles UPN y UPE

Al igual que ocurre en los perfiles con forma de I, hay pequeñas diferencias:

-Los perfiles UPE tienen las caras interiores y exteriores perpendiculares al alma mientras que en los perfiles UPN las caras interiores tienen una inclinación del 8%. Esto hace que los perfiles UPE sean más fáciles de manejar y unir

La cara interior de las alas de los perfiles IPE presenta aristas vivas mientras que en los perfiles IPN las aristas son redondeadas

-Tanto las alas como el alma de los perfiles UPE tienen un menor espesor que sus equivalentes en la gama UPN, pero sus propiedades mecánicas respecto a su eje fuerte son casi idénticas. Esto significa una reducción de la cantidad de acero necesaria y por tanto un ahorro económico significativo. De hecho, pese a tener un menor espesor, los perfiles UPE ofrecen mejor rendimiento respecto a su eje débil. Por ello, el formato UPN está cayendo en desuso a favor del formato UPE.

-El canto de la serie de perfiles UPE tiene una correspondencia exacta con el canto de la serie de perfiles IPE, siendo más fácil compatibilizarlos a la hora de diseñar una estructura que requiera combinar distintos tipos de perfiles.

Aquí podemos consultar las tablas de los perfiles de acero con forma de H:

Cuadro con las dimensiones y propiedades mecánicas de los perfiles UPE:

Cuadro propiedades de los perfiles de acero UPE

Cuadro con las dimensiones y propiedades mecánicas de los perfiles UPN:

Cuadro propiedades de los perfiles de acero HEM

En definitiva, es importante conocer bien las diferencias entre todos los perfiles a nuestro alcance para seleccionar el mejor. También es imprescindible para ser capaces de sustituir sin perder capacidades estructurales, como se explica en este artículo sobre equivalencia de perfiles para una zanca. En caso de duda, consultar las tablas con las propiedades mecánicas y dimensionales de los perfiles metálicos siempre será de gran ayuda.

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