Acero laminado en caliente (HEB, HEA, IPE)

El acero laminado en caliente es el material estructural por excelencia de la construcción metálica convencional y desempeña un papel fundamental en la construcción industrializada, tanto como estructura principal de edificios como en aplicaciones de apoyo (subestructuras de fachada, plataformas, elementos de conexión). A diferencia del acero conformado en frío, los perfiles laminados en caliente tienen secciones gruesas y robustas que les permiten resolver grandes luces y soportar cargas elevadas.

Tipos de perfiles y nomenclatura

Los perfiles laminados en caliente se clasifican por la forma de su sección transversal:

• HEB y HEA: perfiles de alas anchas (sección en H). Los HEB tienen mayor espesor de alma y ala que los HEA para la misma altura nominal. Se emplean como pilares y vigas principales. Ejemplo: HEB 200 tiene un alma de 200 mm de altura, alas de 200 mm de ancho y pesa 61,3 kg/m.
• IPE: perfiles de alas estrechas (sección en I). Más eficientes a flexión que los HE para la misma masa. Son la primera opción para vigas de forjado. Ejemplo: IPE 300 tiene 300 mm de altura y pesa 42,2 kg/m.
• UPN: perfiles en U, utilizados como montantes, correas y elementos secundarios.
• Tubos: perfiles huecos circulares (CHS), cuadrados (SHS) y rectangulares (RHS). Excelente comportamiento a compresión y torsión, empleados en pilares, celosías y estructuras espaciales.

Toda la gama está normalizada en las series EN 10025 (condiciones técnicas de suministro) y EN 10365 (dimensiones y propiedades de sección).

Calidades de acero

Las dos calidades dominantes en edificación son:

• S275JR: límite elástico 275 MPa, la calidad más utilizada en edificación convencional en España.
• S355JR/J0/J2: límite elástico 355 MPa, preferida cuando se busca optimizar secciones y reducir peso. La diferencia J0/J2 se refiere a la temperatura del ensayo de resiliencia Charpy (-20°C y -20°C/-40°C respectivamente), relevante para aplicaciones en ambientes fríos.

La norma española EAE (Instrucción de Acero Estructural) y el Eurocódigo 3 (EN 1993) regulan el cálculo y la ejecución de estructuras de acero.

Fabricación en taller

Una estructura de acero laminado no se industrializa en fábrica de la misma manera que un panel prefabricado, pero el taller de estructura metálica es en sí mismo una planta de fabricación con procesos controlados:

• Corte CNC: las barras se cortan a medida con sierra, oxicorte o plasma controlado por ordenador, directamente desde el modelo 3D.
• Taladrado CNC: los agujeros para uniones atornilladas se ejecutan en máquinas multieje que garantizan tolerancias de ±1 mm.
• Soldadura: las uniones soldadas en taller se ejecutan en posición favorable (horizontal o en cornisa), con control de calidad mediante inspección visual, partículas magnéticas o ultrasonidos según la clase de ejecución (EN 1090).
• Tratamiento superficial: granallado SA 2.5 seguido de imprimación anticorrosión o galvanizado en caliente, según las condiciones de exposición.

La clase de ejecución (EXC1 a EXC4, según la EN 1090) define el nivel de control exigido en cada proceso. La mayoría de edificios residenciales e industriales se ejecutan en EXC2, mientras que estructuras sometidas a fatiga o con consecuencias graves de fallo requieren EXC3 o EXC4.

Tipos de uniones

Las uniones son el elemento crítico que diferencia una estructura metálica bien diseñada de una mal resuelta:

• Placas de testa (endplates): una placa soldada al extremo de la viga se atornilla a la cara del pilar. Es la unión más habitual en pórticos de edificación. Puede ser rígida (transmite momento) o articulada (solo cortante), según el número y posición de los tornillos.
• Angulares de asiento y alma: perfiles angulares atornillados que conectan el alma o el ala inferior de la viga al pilar. Unión habitualmente articulada.
• Tornillos de alta resistencia: calidades 8.8 y 10.9 (según EN ISO 898-1). Los 8.8 tienen una resistencia última de 800 MPa y un límite elástico de 640 MPa; los 10.9 alcanzan 1000 MPa y 900 MPa respectivamente. Se emplean pretensados (apretados a par controlado) en uniones resistentes a deslizamiento.

Propiedades relevantes

• Módulo de elasticidad (E): 210000 MPa, constante para todas las calidades de acero. Es aproximadamente 7 veces el del hormigón, lo que confiere rigidez elevada pero también sensibilidad a la esbeltez.
• Densidad: 7850 kg/m³. Una estructura metálica pesa típicamente la mitad que una de hormigón equivalente, pero sigue siendo significativamente más pesada que el LSF o la madera.
• Resistencia al fuego: el acero desnudo pierde rápidamente capacidad portante al superar los 500°C. Para alcanzar R-60 o R-90 (exigidos por el CTE DB-SI), es imprescindible aplicar protección: pintura intumescente, mortero proyectado o encamisado con placas. El coste de esta protección debe incluirse en la comparativa económica.

Coste orientativo

El coste del acero estructural en España (material + fabricación + montaje) se sitúa en un rango de 2,0 a 3,5 €/kg, dependiendo de la complejidad de las uniones, la clase de ejecución, el tratamiento superficial y el tonelaje del proyecto. Un edificio de oficinas de estructura metálica puede tener un ratio de 40-60 kg/m² de acero, lo que se traduce en 80-210 €/m² solo de estructura.

Fabricantes de referencia en España

• ArcelorMittal Asturias: la planta de Avilés y Gijón produce perfiles laminados en caliente de la gama completa HE, IPE y UPN. Es el principal suministrador de perfiles del mercado español.
• Celsa Barcelona: grupo siderúrgico con producción de acero largo (redondos, perfiles) en su planta de Castellbisbal.

La red de talleres de estructura metálica (fabricantes que compran perfiles y ejecutan las piezas) es muy densa en España, con cientos de empresas de todos los tamaños distribuidas por todo el territorio.

El acero laminado en caliente aporta al proyecto industrializado la capacidad de resolver grandes luces, cantos reducidos y geometrías complejas con un material de comportamiento predecible. Su coste de protección frente al fuego y frente a la corrosión debe evaluarse cuidadosamente en cada proyecto para que la comparativa con otras alternativas sea realista.