Diferencia entre curvado y calandrado de tubos metálicos
Los orígenes
El curvado – también llamado doblado – y el rolado – también llamado calandrado – de tubos metálicos son técnicas de conformado en frío que existen desde principios del siglo XX. Es decir, desde hace casi cien años.
En un inicio, los tubos de acero curvados y rolados fueron utilizados principalmente en: la industria de la construcción, el sector agrícola y la fabricación de muebles. Estas técnicas de conformado, permitieron utilizar los tubos de formas que, hasta entonces, eran impensables. Pensemos por ejemplo, en los chasis de las máquinas agrícolas, los remolques de la maquinaria forestal, así como las numerosas aplicaciones en la carpintería metálica ligera y pesada. Ha sido solo gracias al desarrollo de las técnicas de curvado y rolado, que el tubo de acero ha alcanzado un amplio uso en la producción industrial moderna.
Ha sido así también, que han surgido los primeros fabricantes de máquinas dobladoras y de calandrado para el conformado de tubos en frío. Inicialmente, el trabajo con estas máquinas estuvo limitado a tubos de acero redondos, mientras que las máquinas modernas hacen posible el curvado y calandrado de tubos cuadrados, rectangulares y perfiles.
A pesar de que estas máquinas existen desde hace ya casi un siglo, no fue sino hasta fines de los años setenta, que se desarrolló una mayor demanda en el mercado de los tubos de acero para «nuevas aplicaciones», que requerían de estos procesos.
Como consecuencia de esta demanda, se han desarrollado empresas especializadas en curvado (doblado) y calandrado (rolado) de tubos, entre ellas Tecnocurve. En sus más de 25 años de historia, Tecnocurve se ha convertido en una empresa experta y altamente especializada, que es valorada por una creciente cartera de clientes a escala mundial, no solo por su valiosa experiencia, sino también por su fiabilidad.
¿Curvado de tubos metálicos: ¿qué significa esto ?
En esencia, el curvado se describe como el conformado de un tubo o un perfil, con un radio de curvatura relativamente estrecho; que en relación con el diámetro del tubo, puede variar desde un mínimo de 1,5 veces su diámetro hasta un máximo de 5 veces. El curvado de un tubo metálico se realiza con máquinas especiales llamadas máquinas dobladoras. La forma de la matriz de doblado previamente instalada en la máquina dobladora se transfiere al tubo metálico.
El aspecto más difícil del curvado de un tubo metálico consiste en evitar al máximo las deformaciones no deseadas. Estas se presentan inevitablemente en todo tubo metálico cuando es doblado de forma mecánica.
Las deformaciones alteran el tubo solamente en el área donde fue doblado, en especial, en las partes exterior y interior del doblez; como puede apreciarse en la siguiente imagen.
La pared interior, marcada en rojo en la imagen, corresponde a la parte interna del doblez y es una zona sometida a tensiones de compresión debido a la diferencia en el desarrollo lineal entre el radio medio y el radio interno. Es aquí donde, en casos críticos, se presenta un «arrugado» en el material, de modo que se presentan pliegues más o menos evidentes en el tubo de acero.
La parte amarilla, llamada pared exterior, se encuentra, en cambio, sometida a tensiones de tracción o de alargamiento, que provocan un adelgazamiento del espesor del tubo de acero tras ser doblado.
El eje neutro es, a su vez, un estado libre de tensiones que, contrario a lo que pudiera suponerse, no se encuentra en la zona media del tubo, sino que debido a una compensación de los estados de tensión de la pieza, normalmente tiende a desplazarse en la zona interna del doblez hacia la pared interior.
Los factores a tomarse en cuenta para mejorar la calidad del doblez de un tubo de acero son:
- Relación entre el radio de curvatura medio y el diámetro/espesor del tubo
- Elongación del material
- Retorno elástico
- Estética
Máquina dobladora de tubos
Para el conformado de tubos, tanto de acero como de aluminio, se utilizan máquinas especiales dobladoras de tubos. Estas máquinas funcionan predominantemente de forma electromecánica. Gracias al avance tecnológico, las máquinas dobladoras modernas aprovechan la tecnología FULL ELECTRIC, que hace posible acelerar la producción y mejorar la repetibilidad de las piezas dobladas; garantizando al mismo tiempo márgenes mínimos de error, incluso tratándose de cantidades muy grandes.
¿Qué tubos de acero podemos doblar?
Tecnocurve dispone de más de 10 máquinas dobladoras, de las cuales 3 trabajan con tecnología FULL ELECTRIC de última generación y tiene la posibilidad de doblar los siguientes tipos de materiales:
- Tubo redondo de Ø 4 a Ø 139,7
- Tubo cuadrado/rectangular con secciones desde 10×10 mm hasta 120×120 (también 150×100)
- Perfiles de diversos tipos
Equipo necesario para el curvado de tubos
Para la configuración de una máquina dobladora, ya sea mecánica o CNC, es necesario preparar una herramienta común que normalmente consta de los siguientes componentes:
- Matriz de doblado
- Brida (solo para tubos cuadrados y rectangulares)
- Mordaza exterior
- Mordaza interior
- Mandril fijo o móvil (según la dificultad de la curva)
- Zapata de barrido
- Dado alisador (solo para curvas difíciles de realizar)
Rolado del tubo: ¿qué significa esto?
El rolado de tubos es un proceso mediante el cual se logra un conformado en frío con radios de curvatura amplios que en teoría van desde las 5 veces el diámetro del tubo hasta el infinito. Para llevar a cabo este proceso se utilizan máquinas denominadas roladoras o calandrias.
El tubo de acero se hace pasar, una o varias veces (según la dificultad del curvado), por un grupo de tres rodillos que crea un doblez con el radio de curvatura requerido.
El calandrado de tubos – también llamado rolado – es normalmente más fácil que el curvado.
La particularidad de este proceso mecánico es la posibilidad de obtener, con una sola máquina herramienta, varios radios de curvado en un mismo tubo; lo que hace posible la creación de geometrías complejas.
La desventaja del calandrado consiste en que una calandria requiere un tozo de material adicional al principio y al final del tubo, para tener un buen agarre al comenzar el proceso. Esto conlleva a un aumento de la cantidad total de metal necesario para el calandrado del tubo.
Roladora (calandria)
La roladora – también llamado calandria – es una máquina caracterizada por la presencia de tres árboles. En cada uno de estos árboles se encuentra un rodillo con la forma del tubo o el perfil que se quiere doblar.
Este tipo de máquina trabaja de manera hidráulica. Las calandrias digitales modernas están equipadas con una pantalla para la lectura de datos y mediciones. También es posible llevar a cabo el procesamiento de los tubos tanto en modalidad manual como automática. Tanto la velocidad de los árboles como el espacio entre los rodillos es ajustable
¿Qué tubos de acero pueden ser rolados?
Existen varios tipos de roladoras (calandrias), capaces de doblar los más diversos diámetros. Tecnocurve tiene en su parque de máquinas 5 roladoras para procesar:
- Tubos redondos desde Ø11 mm hasta Ø154 mm
- Tubos cuadrados/rectangulares con una sección transversal de mínimo 6×6 mm hasta 150×100 mm
- Diversos tipos de perfiles
Equipo necesario para el calandrado de tubos
El calandrado es un proceso de conformado de tubos más simple que el curvado y no requiere de mucho equipo. De hecho, basta con tres rodillos especialmente formados para cada sección de tubo o perfil, a través de los cuales se hace pasar el metal para darle al tubo la forma requerida. El conformado del tubo se lleva a cabo en frío.
Para perfiles metálicos abiertos existen, en cambio, dos soluciones:
- La fabricación de rodillos especiales para la forma determinada del perfil. (Por lo general, para perfiles de aluminio complejos).
- La elaboración de piezas de nailon que, combinadas con el perfil a rolar, «simulan» un perfil cilíndrico cerrado.
Para tubos difíciles de conformar, en los que la estética puede verse comprometida, se utilizan, en su lugar, microesferas. Estas no son realmente un accesorio, sino un polvo a base de microesferas, con el que se llena el tubo que será calandrado; después de haber cerrado los extremos del tubo, puede procederse con el rolado. Este proceso es muy laborioso y costoso.
¿Qué metales pueden curvarse y rolarse?
Normalmente, pueden curvarse y rolarse los siguientes tubos metálicos:
- Tubos de acero
- Tubos de acero inoxidable
- Tubos de aluminio
Muy rara vez, los tubos y perfiles de las siguientes aleaciones metálicas son doblados y calandrados:
- Tubos de titanio – sobre todo, en el sector automovilístico.
- Tubos de latón – en placas delgadas o cuadrados macizos, que suelen emplearse en el sector de la iluminación.
¿Curvado o rolado?
Como hemos visto anteriormente, la diferencia más importante entre el doblado y el rolado, es el radio de curvatura – estrecho o amplio – del tubo.
La segunda diferencia radica en que solamente por medio del doblado es posible doblar un mismo tubo metálico, con distintos radios de curvatura. En este sentido se habla de un radio de curvatura variable.
Para obtener una mejor idea del radio mínimo de rolado, se debe multiplicar por cinco el diámetro del tubo. Así por ejemplo, si el diámetro del tubo es de Ø50 mm, el radio de calandrado mínimo será de 250 mm. Para obtener un radio de curvatura del tubo inferior a este valor, será necesario doblar el tubo con una máquina dobladora CNC.
El radio mínimo de curvatura se calcula con una fórmula especial con la que se obtiene un coeficiente; que de ser mayor a un cierto valor, determina la viabilidad de la curvatura para un determinado radio.
Durante el curvado del acero, el uso de dispositivos especiales contribuye a la calidad del tubo doblado, especialmente en los casos en los que el coeficiente antes mencionado está en el límite de la viabilidad de producción.
¿Es posible curvar y calandrar el mismo tubo?
El curvado y el calandrado son procesos de conformado de tubos, que pueden ser combinados; a veces, algunos proyectos requieren el uso de ambas técnicas. Un ejemplo son los perfiles de acero para las cabinas del las máquinas agrícolas; cuya forma, con frecuencia requiere tanto el curvado como el calandrado de los tubos que la componen. Ambas técnicas de procesamiento y doblado se emplean también de forma combinada para los mangos de muchos equipos de ejercicio que se encuentran en los gimnasios.
En el pasado, los componentes del tubo metálico se doblaban y se rolaban por separado y posteriormente se soldaban. Hoy en día, el conformado se lleva a cabo en un solo proceso sin necesidad de soldar el tubo. De este modo, se reducen los procesos de producción y se evita el riesgo de grietas en las uniones.
Este tipo de combinación puede llevarse a cabo, ya sea doblando primero el tubo en una máquina y realizando el rolado en otra o realizando ambos procesos con una sola máquina dobladora CNC. Con las máquinas dobladoras CNC modernas es posible montar tanto los accesorios de curvado como los de calandrado. De esta manera, es posible crear geometrías complejas y se reduce el tiempo que sería necesario para la preparación de dos máquinas.
Tecnocurve dispone de numerosas máquinas para procesos de curvado y rolado capaces de realizar prácticamente cualquier radio de curvatura de tubos para las diversas aplicaciones industriales.
En los casos en los que no se disponga de matrices, es posible fabricar internamente los accesorios necesarios. Para estos fines Tecnocurve dispone de un torno de control numérico modelo LA-250ML de la marca Takisawa y dos centros de mecanizado CNC V8 de la marca Akira.
