Los perfiles estructurales huecos (HSS) se han convertido en un material indispensable en la construcción y la ingeniería modernas. HSS es un término amplio que abarca tubos de acero estructural con diversas formas de sección transversal, como cuadradas, rectangulares, circulares y ovaladas. Estos perfiles huecos se fabrican mediante procesos de conformado y soldadura en frío, lo que da como resultado elementos estructurales con una sección transversal hueca que combinan ligereza y alta resistencia. Por otro lado, los perfiles huecos cuadrados (SHS) son una subcategoría específica de HSS, concretamente aquellos con sección transversal cuadrada.
Las normas internacionales regulan estrictamente la producción y el suministro de HSS y SHS. La norma conjunta australiana y neozelandesa AS/NZS 1163 establece requisitos específicos para los perfiles huecos estructurales conformados en frío y soldados por resistencia eléctrica, abarcando tres grados de resistencia (C250, C350 y C450). Estos perfiles están disponibles con o sin resistencia al impacto y son aptos para estructuras soldadas. La norma divide el acero estructural en tres categorías: perfiles huecos circulares (CHS), perfiles huecos rectangulares (RHS) y perfiles huecos cuadrados (SHS), destacando sus características de aplicación en diferentes usos estructurales.
¿Cuál es la diferencia entre HSS y SHS?
Los perfiles huecos estructurales (HSS) y los perfiles huecos cuadrados (SHS) son componentes esenciales en la construcción moderna de acero. Si bien comparten muchas similitudes, su forma, propiedades mecánicas y aplicaciones los distinguen, y comprender estas diferencias es clave para optimizar el rendimiento estructural y la rentabilidad.
1. Geometría y forma
La principal diferencia radica en la geometría de la sección transversal. HSS es un término general para todos los perfiles huecos de acero, incluyendo los perfiles cuadrados (SHS), rectangulares (RHS) y circulares (CHS).
SHS, por otro lado, se refiere específicamente a los perfiles huecos cuadrados, con lados iguales y esquinas perfectamente angulosas de 90°.
Esta distinción geométrica afecta directamente al rendimiento estructural. El acero SHS proporciona la misma resistencia y rigidez en todas las direcciones, mientras que los aceros HSS rectangulares y circulares están optimizados para diferentes condiciones de carga: el rectangular para un eje fuerte, el circular para una excelente rigidez torsional.
2. Rango Dimensional
El acero HSS ofrece una selección más amplia de tamaños. El acero HSS rectangular suele tener un rango de 50×50 mm a 400×200 mm, con espesores de pared de entre 2 mm y 16 mm. El acero HSS circular puede alcanzar diámetros de hasta 1016 mm, adaptándose tanto a pequeños proyectos arquitectónicos como a proyectos industriales pesados. Por el contrario, los tamaños de los aceros SHS suelen estar entre 20×20 mm y 400×400 mm, con espesores de pared de entre 2 mm y 12,5 mm, lo que los convierte en la opción preferida para columnas y marcos estructurales que requieren una resistencia a la carga uniforme.
3. Propiedades mecánicas y normas
Según la norma AS/NZS 1163, las HSS y las SHS se dividen en tres grados principales: C250, C350 y C450, que corresponden a límites elásticos mínimos de 250, 350 y 450 MPa.
Estos niveles de resistencia se logran mediante química controlada, conformado en frío y soldadura de precisión (proceso ERW).
Tanto las HSS como las SHS se someten a pruebas de tracción, impacto y aplanamiento para garantizar la consistencia y la seguridad. Las SHS requieren un control más estricto de la rectitud y la perpendicularidad, cruciales para un ensamblaje preciso en obra.
La gestión de la tensión residual también influye: las secciones de SHS suelen someterse a tratamiento térmico para mejorar el rendimiento a la fatiga, mientras que las HSS circulares mantienen de forma natural una distribución de la tensión más uniforme.
4. Diseño y aplicación
El acero HSS ofrece una mayor flexibilidad de diseño, ideal para vigas, cerchas y formas arquitectónicas curvas. El acero SHS, con su perfecta simetría, proporciona una resistencia equilibrada, lo que lo convierte en la opción ideal para columnas, marcos y juntas con espacio limitado. Arquitectónicamente, ambos ofrecen una estética limpia y moderna, y perfiles esbeltos que se integran a la perfección en diseños contemporáneos.
Diferencias en los procesos de fabricación de HSS y SHS (AS/NZS 1163)
Las secciones estructurales huecas (HSS) y las secciones huecas cuadradas (SHS) comparten principios de conformado similares, pero difieren en los detalles, especialmente según la norma AS/NZS 1163. Estas diferencias afectan directamente su rendimiento mecánico y precisión dimensional.
Fabricación de HSS:
HSS se refiere a una categoría amplia que incluye secciones cuadradas, rectangulares y circulares.
Conformado en frío: Las tiras planas de acero se conforman mediante rodillos y se sueldan a lo largo de la costura, ideal para secciones pequeñas y medianas.
Conformado en caliente: Se utiliza para diámetros mayores o tipos sin costura, donde el acero calentado se conforma y suelda, ofreciendo mayor consistencia en el espesor y la resistencia.
Fabricación de SHS (AS/NZS 1163):
El SHS se suele conformar y soldar en frío con un control dimensional preciso. El proceso incluye:
1. Selección y preparación de la tira: Las bobinas de acero se seleccionan según las especificaciones químicas y mecánicas de AS/NZS 1163. 2. Conformado y soldadura: La tira se lamina en forma cuadrada y se suelda mediante soldadura por resistencia de alta frecuencia (HFW) o soldadura por arco sumergido (SAW).
3. Dimensionado y enderezamiento: Los rodillos garantizan la perpendicularidad y un espesor de pared uniforme.
4. Tratamiento térmico: Posteriormente, se puede aplicar alivio de tensiones o normalización para mejorar la resistencia y la integridad de la soldadura.
5. Corte e inspección: Los tubos se cortan a medida y se someten a pruebas dimensionales y mecánicas, lo que garantiza el cumplimiento de la norma AS/NZS 1163.
El proceso de conformado en frío confiere al SHS su excelente resistencia, precisión y estabilidad, mientras que el endurecimiento por acritud en las esquinas aumenta el límite elástico local, una ventaja clave para aplicaciones estructurales.
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