Introducción
Quizá sepa que los tubos de acero son la columna vertebral de múltiples aplicaciones en nuestras vidas. Es primordial para diferentes industrias, desde la construcción hasta la automoción.
Los tubos de acero al carbono son un tipo destacado de tubo de acero. Son muy aclamados por su durabilidad y resistencia.
Aquí encontrará toda la información que necesita sobre los tubos de acero al carbono. Trataremos su definición, ventajas, campos de aplicación, tipos, procesos de fabricación, especificaciones y normas.
Por último, también compararemos y contrastaremos el acero al carbono y el acero negro. Se trata de dos variantes notables del acero.
¿Qué son los tubos de acero al carbono?
Los tubos de acero al carbono se conocen también como tubos CS. En esencia, son tubos cilíndricos. Se fabrican con acero al carbono, una aleación de acero con carbono y hierro.
Como su nombre indica, el acero al carbono tiene el carbono como principal componente de aleación. Otros tipos de acero, como el inoxidable, tienen elementos de composición diferentes.
Así, las tuberías de acero al carbono tienen una mayor durabilidad y resistencia debido a su composición. Esto es especialmente cierto en comparación con los materiales de tuberías convencionales como el cobre, el PVC y el aluminio.
Se diferencian porque el carbono desempeña un papel central en los tubos de acero al carbono. Esto los convierte en una opción óptima para diversas aplicaciones que requieren resistencia y durabilidad. Además, pueden personalizarse en función de las necesidades de aplicación de cada proyecto.
Además, estos tubos son de suma importancia en la industria de tubos de acero.
Tipos de tubos de acero al carbono
Ya ha leído antes la definición de los tubos de acero al carbono. Ahora, vamos a explorar los tipos de estos tubos de acero. Dependen principalmente del contenido de carbono del acero. Estos son:
1. Acero bajo en carbono
El acero con bajo contenido en carbono también se conoce como acero dulce. Suele tener un contenido de carbono de 0,05% a 0,3%. Por eso es más dúctil y maleable que otras variantes. Por eso es adecuado para soldar y moldear.
Esto lo hace aún más asequible. De ahí que se utilice en aplicaciones como paneles de carrocería de automóviles, algunas tuberías y armazones estructurales. Algunos ejemplos son Q195, Q215 y Q235, entre otros.
2. Acero al carbono medio
La composición de carbono del acero de carbono medio oscila entre 0,3% y 0,6%. Por tanto, este tipo es una mezcla equilibrada de flexibilidad y resistencia. El acero medio carbono se emplea en aplicaciones que requieren resistencia sin renunciar demasiado a la flexibilidad.
Los usos típicos del acero al carbono medio incluyen ejes y vías de ferrocarril. Sus ejemplos son el acero 45#, el 40Cr, etc.
3. Acero con alto contenido en carbono
Los tubos de acero con alto contenido en carbono tienen un contenido de carbono de entre 0,6% y 1,0%. Un mayor contenido de carbono aumenta aún más la dureza y la resistencia, pero también disminuye la flexibilidad. Suele utilizarse para fabricar cuchillos y piezas estructurales que necesitan gran resistencia, como cables metálicos.
Algunos ejemplos comunes de acero con alto contenido en carbono son 65Mn, T8, T10, etc.
4. Acero con muy alto contenido de carbono
Un tubo de acero de muy alto contenido en carbono tiene una composición de carbono entre 0,96% y 2,1%. Es el tubo de acero al carbono más robusto, pero puede ser quebradizo. Sus aplicaciones incluyen la fabricación de brocas y cinceles, entre otras.
Proceso de fabricación de tubos de acero al carbono
El proceso de fabricación de este tipo de tubos de acero abarca determinados pasos vitales. Estos pasos garantizan que el producto final cumpla las especificaciones requeridas. Éstas son:
1. Preparación de las materias primas
La preparación de la materia prima es la operación inicial del procedimiento de fabricación de tubos de acero al carbono. Los ingredientes vitales necesarios en este paso son:
- Mineral de hierro
- Coca-Cola
- Caliza
Estos ingredientes se funden en un alto horno a altas temperaturas. Como resultado, se forma acero fundido. El tipo de acero que se fabrica depende de este hierro. También depende de diferentes cantidades de carbono y otros elementos de aleación variados.
2. Formación de tuberías
Una vez preparado el acero fundido, se funde en palanquillas o desbastes. Son formas semiacabadas.
A continuación, estas formas se extruyen o laminan para fabricar el tamaño de tubo deseado. Dos métodos muy extendidos para la formación de tubos son:
- El método de soldadura por resistencia eléctrica (ERW) consiste en enrollar una chapa en un cilindro. A continuación, se suelda la costura. Como resultado, se fabrican los tubos ERW.
- El método sin soldadura consiste en calentar un tocho y perforarlo con un mandril. A continuación se procede al alargamiento y la reducción de la pared, con lo que se obtienen tubos sin soldadura.
3. Tratamiento térmico
El paso siguiente y crítico en la formación de tubos de acero al carbono es el tratamiento térmico. Implica procesos como:
- Recocido
- Normalizando
- Temple
En estos procesos, el tubo se calienta a temperaturas especificadas. Luego se enfría a niveles controlados. El objetivo es aumentar la resistencia, flexibilidad y durabilidad del tubo de acero.
4. Laminado en caliente y estirado en frío
Tras el tratamiento térmico, el tubo se traslada a un molino de calibrado. Aquí se lamina mediante rodillos para reducir el grosor y el diámetro de sus paredes. Este procedimiento se denomina laminado en caliente.
Tras el laminado en caliente, el tubo pasa al estirado en frío. En este proceso, el tubo pasa por una matriz. El motivo es reducir aún más su diámetro y mejorar el acabado superficial.
5. Acabado
El acabado es la última operación en la fabricación de tubos de acero al carbono. Aquí, el tubo se corta a la longitud requerida. A continuación, se somete a varios procesos de acabado, como el enderezado y la inspección.
El objetivo es confirmar que el tubo de acero cumple las especificaciones. También garantiza que el tubo está listo para su uso en distintas aplicaciones.
Especificaciones y normas de los tubos CS
Además de tipos, estos tubos de acero tienen especificaciones y normas. Los distintos proyectos y aplicaciones requieren diferentes especificaciones y tamaños para satisfacer las necesidades.
En la siguiente tabla se detallan diversos nombres de productos de acero al carbono. También se indican sus normas ejecutivas, dimensiones (en mm) y grado de acero:
| Nombre del producto | Ejecutivo estándar | Dimensiones (en mm) | Grado o código del acero |
| Tubo de acero sin soldadura negro y galvanizado en caliente | ASTM A53 | 0.3~1200 x 1.0~150 | GR.A, GR.B, GR.C |
| Acero al carbono sin soldadura para altas temperaturas | ASTM A106 | 10.3~1200 x 1.0~150 | GR.B, GR.C |
| Tubos sin soldadura de acero dulce estirados en frío para intercambiadores de calor y condensadores | ASTM A179 | 10.3~426 x 1.0~36 | Acero bajo en carbono |
| Tubos de acero al carbono sin soldadura para calderas de alta presión | ASTM A192 | 10.3~426 x 1.0~36 | Acero bajo en carbono |
| Tubos sin soldadura estirados en frío de acero aleado intermedio para intercambiadores de calor | ASTM A199 | 10.3~426 x 1.0~36 | T5, T22 |
| Tubos sin soldadura de acero al carbono para calderas y sobrecalentadores | ASTM A210 | 10.3~426 x 1.0~36 | A1, C |
| Tubos sin soldadura de acero aleado ferrítico y austenítico | ASTM A213 | 10.3~426 x 1.0~36 | T5, T9, T11, T12, T22, T91 |
| Aceros al carbono y aleados sin soldadura para tubería mecánica | ASTM A333 | 1/4″~42″ x SCH20 ~XXS | Gr1, Gr3, Gr6 |
| Tubos sin soldadura y soldados de acero al carbono y aleado para uso criogénico | ASTM A334 | 1/4″~4″ x SCH20 ~SCH80 | Gr1, Gr6 |
| Tubo sin soldadura de acero al carbono estirado en frío para calentador de agua de alimentación | ASTM A556 | 10.3~426 x 1.0~36 | A2, B2 |
Ventajas del acero al carbono
Al igual que otras formas de acero, el acero al carbono tiene distintas ventajas. Algunas de las más destacadas son:
1. Robustez y durabilidad
El acero al carbono destaca por su gran resistencia y durabilidad. Eso lo hace adecuado para diferentes aplicaciones rigurosas.
Además, puede soportar cargas y presiones considerables. Por ello, el acero al carbono es ideal para industrias que necesitan soluciones de tuberías robustas.
2. Capacidad para tolerar condiciones ambientales adversas
El acero al carbono puede soportar condiciones ambientales severas, como climas extremos. Además, resiste tensiones como incendios, huracanes y terremotos. Eso implica que es un material excelente para construir viviendas.
3. Reciclable y respetuoso con el medio ambiente
El acero al carbono es totalmente reciclable. Puede utilizarse varias veces sin que ello afecte a su robustez y calidad. Por eso es económico y respetuoso con el medio ambiente.
4. Versatilidad
El acero al carbono es un material versátil que puede utilizarse en diversos sectores.
Sus productos pueden fabricarse en distintos tamaños y grosores. Se puede cortar, soldar y conformar para conseguir formas variadas. Además, también se puede unir de forma sencilla a válvulas y otros accesorios.
5. Resistencia al desgaste
El acero al carbono no sacrifica la longevidad. Puede resistir el desgaste típico de los usos infraestructurales e industriales. Eso hace que estos tubos de acero tengan una vida operativa prolongada a pesar de su asequibilidad.
6. Resistencia a la corrosión
Como puede ver, el acero al carbono es propenso a la corrosión. Sin embargo, puede protegerse de distintas maneras. Entre ellas, la galvanización, el uso de revestimientos o la incorporación de elementos resistentes a la corrosión. Esto amplía aún más el uso del acero al carbono en diversos entornos.
7. Rentable
El acero al carbono es un material rentable. Se le puede dar una forma más fina utilizando menos material y manteniendo su integridad.
Además, el acero al carbono es más económico de fabricar y adquirir que otras variantes de acero.
Campos de aplicación de los tubos de acero al carbono
Los tubos de acero al carbono se utilizan para diversas aplicaciones en distintos campos y ámbitos. Algunos de los más destacados son:
1. Usos estructurales en la construcción y la ingeniería de edificios
Estos tubos de acero tienen aplicaciones estructurales en la construcción y la ingeniería de edificios. Constituyen los componentes estructurales de puentes, edificios, carreteras, túneles y otras estructuras diversas.
Conocidos por su capacidad de soportar cargas, los tubos CS tienen una longevidad y firmeza específicas. Además, estos tubos se utilizan como tubos de andamiaje en el sector de la construcción.
2. Transporte de petróleo y gas
Estas tuberías desempeñan un papel fundamental en la industria del petróleo y el gas. Son la opción preferida para transportar petróleo crudo desde los lugares de extracción hasta las refinerías.
Además, distribuyen gas natural a centrales eléctricas, hogares y empresas. Su gran resistencia y fiabilidad garantizan un transporte eficaz y seguro.
3. Fabricación de automóviles
Estos tubos de acero son muy importantes en la fabricación de automóviles. Se emplean especialmente para sistemas de escape, componentes de chasis y bastidores.
Son muy elogiados por su resistencia superior y su capacidad para soportar las tensiones del funcionamiento del vehículo.
4. Suministro de agua y alcantarillado
Estos tubos de acero forman parte integral de los sistemas de abastecimiento de agua y alcantarillado. Permiten la circulación del agua potable desde las plantas de tratamiento hasta los establecimientos residenciales y comerciales.
También son adecuados para los sistemas de alcantarillado. Canalizan las aguas residuales de las regiones pobladas hacia los lugares de tratamiento.
5. Aplicaciones en la industria química
Estos tubos de acero tienen diversos usos en la industria química. Por ejemplo, se utilizan para:
- Reactores
- Sistemas de transporte
- Depósitos de almacenamiento
Son vitales para la manipulación y el traslado de productos químicos en plantas químicas y farmacéuticas.
Acero al carbono frente a acero negro
Quizá sepa que el acero negro es una variante del acero al carbono. Ha sido sometido a un proceso de ennegrecimiento en lugar de galvanización. El resultado es la formación de una fuerte superficie de óxido de hierro o magnetita. Eso da a las tuberías de acero negro su habitual aspecto oscuro. Estos tubos se conocen como tubos de hierro negro o tubos de acero negro.
La siguiente tabla destaca algunas diferencias notables entre el acero al carbono y el acero negro:
| Característica | Acero carbono | Acero negro |
| Definición básica | Es una forma de acero cuyo principal componente es el carbono. | Es una forma de acero que está recubierto con óxido de hierro de color oscuro en la superficie |
| Cantidad de carbono | Posee carbono en hasta 2,1% en peso | El contenido de carbono oscila entre 0,3 y 1,7% |
| Rigidez y dureza de los tubos | La rigidez y la dureza de los tubos de acero al carbono dependen de la cantidad de carbono. | Los tubos de acero negro poseen una gran rigidez y dureza. |
| Susceptibilidad de las tuberías a la corrosión | Los tubos de CS son susceptibles a la corrosión y, por tanto, necesitan galvanización. | Los tubos de acero negro son especialmente resistentes a la corrosión. Esto se debe a los altos niveles de magnetita en la superficie. |
| Apariencia | En bruto, tiene un color gris plateado. El tono exacto de gris depende de la composición especificada y del procesamiento del acero. Normalmente, no es reflectante ni brillante. | Tiene un acabado negro mate que es oscuro. Se debe al proceso de ennegrecimiento. Es decir, la aplicación de una capa de óxido negro a la superficie del acero estándar. |
| Respeto del medio ambiente | Es menos respetuoso con el medio ambiente; su fabricación libera más emisiones de carbono a la atmósfera. | Es más ecológico; su fabricación libera menos emisiones de carbono a la atmósfera. |
Conclusión
Esperamos que este artículo sobre los tubos de acero al carbono sea ventajoso para usted.
Hemos facilitado información esencial, desde el significado de estos tubos hasta sus ventajas y especificaciones. También inspeccionamos las distinciones vitales entre los tubos de acero al carbono y los tubos de acero negro.
Conocer estos tubos de acero le ayudará a elegir el que mejor se adapte a sus necesidades. También garantiza la longevidad, la eficacia y la seguridad en diversos proyectos y usos.