El radio medio de curvatura del tubo es un elemento fundamental del estudio de viabilidad del curvado de tubos redondos, cuadrados y de perfiles metálicos. El radio medio de curvatura corresponde al eje medio del tubo, es decir, la línea imaginaria que atraviesa el centro del tubo y también es llamado eje neutro.
En este artículo conoceremos más acerca de los estudios y las fórmulas para calcular la viabilidad para doblar tubos, que se basan en los valores del radio de curvatura, el espesor del tubo y el factor K.
Fórmulas de viabilidad de curvado de tubos
Si debemos doblar un tubo con la técnica de «curvado en frío», es necesario comprobar primero si el curvado del tubo es viable. Para determinar la viabilidad del curvado existen fórmulas teóricas, cuyo resultado es el factor K*.
Los elementos esenciales para comprobar la viabilidad del curvado de tubos están relacionados entre sí y son los siguientes:
- Radio medio de curvatura
- Diámetro del tubo
- Espesor del tubo
¿Dónde puede encontrar toda esta información? En un documento muy importante: el dibujo técnico.
* El factor K también se utiliza para determinar la viabilidad del rolado de tubos.
La importancia del coeficiente K
El coeficiente K se considera en base a rangos de valores y se utiliza para determinar:
- si es posible doblar un tubo redondo, cuadrado o rectangular (viabilidad de curvado)
- el grado de dificultad del curvado
Prueba de viabilidad de curvado en tubos redondos de acero
Para verificar la viabilidad de curvado de tubos de acero redondos, se considera la relación entre el radio medio de curvatura, el diámetro y el espesor del tubo en cuestión.
La fórmula es la siguiente:
- Rm = radio medio de curvatura
- Sp = espesor de la pared del tubo
- Ø = diámetro exterior
El resultado de esta fórmula es el valor del factor K.
El grado de dificultad del curvado del tubo es inversamente proporcional a su valor: aumenta cuando el factor K es bajo, mientras que este disminuye cuando es alto.
- K > 0,30 – El curvado del tubo es «más fácil» y no es necesario utilizar equipo de soporte específico, producido «ad hoc».
- 0,3 > K > 0,1 – Proceso de curvado de dificultad normal para el cual es necesario el uso de un solo mandril interno y fijo.
- 0,1 > K > 0,08 – Para doblar el tubo se requiere un mandril fijo con un dado alisador, un herramental especial para evitar que el tubo se arrugue.
- Si 0,08 > K > 0,05 – El doblado del tubo solo es posible utilizando un mandril articulado interno y un dado alisador.
- Si K < 0,05 – El tubo no puede ser doblado bajo condiciones normales. En este caso, deben realizarse pruebas para evaluar la posibilidad de reducir el valor K y de fabricar herramentales de doblado especiales.
Para verificar la viabilidad de doblar los tubos de acero redondos, se considera la relación entre el radio de curvatura medio, el diámetro y el espesor del tubo en cuestión.
Viabilidad de curvado de tubos cuadrados o rectangulares
La fórmula de cálculo de la viabilidad para doblar tubos cuadrados o rectangulares es ligeramente distinta a la de los tubos redondos.
La fórmula es la siguiente:
- Rm = radio medio de curvatura
- Sp = espesor de la pared del tubo
- b = 1.º lado del tubo (cuadrado/rectangular)
- h = 2.º lado del tubo (cuadrado/rectangular)
Al igual que para los tubos redondos, determinamos la viabilidad y la dificultad del curvado con base en los intervalos del factor K:
- K > 0,2 – Para doblar el tubo es suficiente un mandril fijo.
- 0,2 > K > 0,15 – Para doblar el tubo se requiere un mandril articulado.
- 0,15 > K > 0,1 – Para doblar el tubo se requiere un mandril fijo con un dado alisador.
- K < 0,1 – Teóricamente, el tubo no puede ser doblado. Se deben realizar pruebas para reducir el grado de dificultad.
El cálulo del valor k para el curvado de tubos de acero inoxidable y aluminio
Las fórmulas que hemos visto anteriormente, sirven para determinar la viabilidad del curvado de tubos de acero al carbono. Para el curvado de tubos de acero inoxidable y de aluminio, que tienen propiedades diferentes, el valor K es más bajo:
- Acero inoxidable AISI 304 -> reducir K aprox. 20%
- Acero inoxidable AISI 316 -> reducir K aprox. 25%
- Aluminio 6060 -> reducir K aprox. 35%
Como se puede deducir fácilmente del ejemplo anterior, el curvado del tubo de acero inoxidable AISI 316 es más difícil que la del tubo de aleación de acero AISI 304, ya que es menos compresible que este último. Esto significa que el tubo de acero inoxidable doblado a menudo presenta «arrugas» en el interior de la curva. El factor K del acero inoxidable (AISI 316) es, de hecho, menor que el del acero AISI 304. El curvado del tubo de aluminio es aún más complejo, ya que tiene una baja ductilidad. Por esta razón, el factor K se reduce aproximadamente un 35%.
Perfiles metálicos: cómo calcular la viabilidad de un curvado
Los perfiles metálicos no tienen una forma estándar. Por este motivo, no existe una fórmula precisa que permita calcular el radio medio de curvatura ideal en base al factor K. Para poder determinar anticipadamente el radio medio de curvatura ideal de un perfil metálico con una forma geométrica particular, se requiere una gran experiencia en el doblado y calandrado de tubos.
El alargamiento de los tubos metálicos: qué es y porqué es importente
Para conocer la longitud total del tubo doblado, incluidas las partes rectas, es necesario calcular la longitud exacta de la parte curva del tubo.
La fórmula para calcular la longitud de una curva es la siguiente:
- Ø = diámetro exterior
- π = Pi
- α = ángulo de curvado
Durante el doblado, el tubo sufre un alargamiento que puede:
- causar la rotura del tubo
- comprometer la precisión del curvado del tubo
Para calcular la longitud exacta de la curva, debe dividirse el resultado de la fórmula anterior entre otro coeficiente, llamado coeficiente de alargamiento. Su valor varía según el diámetro del tubo, su espesor, el radio medio de curvatura y la aleación metálica.
Por ejemplo, un tubo de acero Ø30 × 2 mm tendrá un coeficiente diferente a un tubo de aluminio Ø30 × 2 mm con el mismo radio.
El valor de la longitud de la curva del tubo también es importante para determinar el lugar preciso para realizar el corte láser y la longitud del corte. Una evaluación incorrecta de la posición del corte láser significa que el tubo doblado resultará más largo (o más corto) de lo que debería. Si el tubo resultara más largo y no se pudiera recortar, la evaluación incorrecta del corte láser habrá comprometido irreparablemente todo el proceso de conformado del tubo.
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Colada de metal
Si un tubo metálico se ha fabricado con distintas piezas de fundición, el cálculo del coeficiente de alargamiento del tubo es mucho más complicado: esto puede crear problemas al doblar el tubo. Este problema se presenta especialmente cuando el tubo metálico es suministrado directamente por el cliente, quien a menudo no tiene la experiencia necesaria para verificar la calidad de la aleación metálica del tubo.
Para garantizar una buena calidad en el conformado del tubo y una mayor velocidad del proceso de producción, es necesario que el tubo de metal se fabrique a partir de una sola fundición. Por esta razón, siempre nos aseguramos de que los tubos se hayan producido a partir de una sola pieza de fundición.
Concluciones
El factor K es esencial para determinar la viabilidad del curvado de un tubo. Para calcular el valor es necesario conocer el radio de curvatura del tubo.
Sin embargo, no debemos olvidar que este sigue siendo un valor teórico. En la conformación en frío del tubo intervienen, de hecho, muchas otras variables que pueden determinar el éxito del curvado.
El software 3D de las modernas máquinas dobladoras de tubos CNC es una ayuda fundamental para determinar el éxito del mecanizado.
Al igual que la experiencia y las competencias de los operarios del taller y de la oficina técnica de Tecnocurve.
NOTA IMPORTANTE: Las fórmulas dadas son una simplificación de un sistema de cálculo mucho más complejo. Nuestro objetivo era ofrecer al lector una guía aproximada para calcular la viabilidad del curvado de un tubo. Si desea información más detallada sobre el cálculo de la viabilidad del curvado de un tubo o perfil metálico, póngase en contacto directamente con nuestro departamento técnico.
