Comparación económica entre vigas H laminadas en caliente y vigas H soldadas en la ingeniería de puentes

En la ingeniería de puentes, la elección del acero estructural influye directamente en los costos del proyecto, los plazos de construcción y la durabilidad a largo plazo. Las vigas H laminadas en caliente y las vigas H soldadas son dos opciones comunes para los componentes portantes de puentes, pero su rendimiento económico difiere significativamente, por lo que una comparación específica es crucial para ingenieros y gerentes de proyecto.

Diferencias clave en producción y rendimiento para uso en puentes

Las vigas H laminadas en caliente se fabrican calentando palanquillas de acero y laminándolas hasta obtener la icónica forma de "H" en un proceso continuo. Este método crea una estructura uniforme y densa con propiedades mecánicas consistentes (p. ej., resistencia a la tracción y a la flexión), ideal para vigas principales y estructuras de soporte de puentes. Requieren un procesamiento de posproducción mínimo, ya que sus tamaños estándar (p. ej., series HEA y HEB) suelen coincidir con las especificaciones de diseño del puente.

Las vigas H soldadas, en cambio, se fabrican cortando placas de acero en alas y almas, y luego soldando estas piezas. Esta personalización permite tamaños no estándar, cruciales para puentes con longitudes de tramo o requisitos de carga específicos, pero introduce una posible variabilidad en la calidad de la soldadura, lo que exige un estricto control de calidad para evitar puntos débiles estructurales.

Contraste económico: costo, tiempo y mantenimiento

1. Costos iniciales de material y procesamiento
Las vigas H laminadas en caliente suelen tener costos iniciales más bajos para diseños de puentes estándar. La producción en masa reduce el precio unitario y su forma lista para usar elimina los gastos de mano de obra y equipo de soldadura. Para puentes de luces pequeñas a medianas (por ejemplo, de 20 a 50 metros) que utilizan tamaños estándar de vigas H, las opciones laminadas en caliente pueden reducir los costos de material entre un 15 % y un 25 % en comparación con las alternativas soldadas.
Las vigas H soldadas son más costosas para diseños estándar debido a su fabricación intensiva en mano de obra. Sin embargo, su personalización resulta económica para puentes de luces grandes o de formas irregulares (por ejemplo, pasos elevados curvos). Cuando un puente requiere anchos de ala o espesores de alma no estándar, las vigas H soldadas evitan la necesidad de costosas modificaciones en las matrices de laminación en caliente, lo que compensa los mayores costos de fabricación en proyectos complejos.
2. Plazo de construcción
Las vigas H laminadas en caliente aceleran la construcción, ya que llegan a la obra preformadas y listas para su instalación. Esto reduce el tiempo de mano de obra en obra entre un 30 % y un 40 % en comparación con las vigas H soldadas, que requieren soldadura, inspección y tratamiento superficial in situ o remoto. Para proyectos de puentes con plazos de entrega urgentes (por ejemplo, la sustitución de infraestructura obsoleta), la entrega más rápida de las vigas laminadas en caliente reduce los costos indirectos, como el alquiler de la obra y los gastos generales de mano de obra.
Las vigas H soldadas prolongan los plazos debido a los controles de fabricación y calidad (por ejemplo, las pruebas de soldadura por ultrasonidos). Las demoras pueden aumentar si los defectos de soldadura requieren retrabajo, lo que suma costos imprevistos a los presupuestos ajustados.
3. Mantenimiento a largo plazo
La estructura uniforme de las vigas H laminadas en caliente resiste mejor la corrosión y la fatiga que las vigas H soldadas, ya que las juntas soldadas son puntos comunes de acumulación de óxido y agrietamiento por tensión. Durante la vida útil de un puente, de 50 a 100 años, las vigas laminadas en caliente pueden reducir los costos de mantenimiento (por ejemplo, repintado y reparación de juntas) entre un 20 % y un 30 %.
Las vigas H soldadas requieren inspecciones más frecuentes de las soldaduras, especialmente en zonas de alta tensión (por ejemplo, pilares de puentes). Si bien los recubrimientos anticorrosivos pueden mitigar los riesgos, aumentan los gastos de mantenimiento a largo plazo.

Cómo elegir la viga adecuada para la ingeniería de puentes

Para puentes estándar de tramos pequeños a medianos, las vigas H laminadas en caliente ofrecen la mejor relación calidad-precio, velocidad y bajo mantenimiento. Para puentes de gran longitud y diseño personalizado, donde los tamaños estándar no son suficientes, las vigas H soldadas se convierten en la opción más económica a pesar de los mayores costos iniciales.
En última instancia, la decisión depende del diseño del puente, la longitud del tramo y el presupuesto; ambas opciones ofrecen un rendimiento fiable cuando se seleccionan para satisfacer las necesidades del proyecto.