Durante la fase de planificación y diseño de cualquier proyecto, los ingenieros deben decidir qué material o herramienta es mejor para realizar determinadas tareas. Los tipos de juntas utilizadas en una estructura generalmente dependen del diseño general, pero hay varios factores a considerar: costo, tiempo de instalación y rendimiento general. Este artículo compara las uniones soldadas y las uniones atornilladas, normalmente utilizadas para unir elementos metálicos o termoplásticos. El diseño de juntas es un elemento clave en la construcción de acero.
Las uniones soldadas consisten en fusionar dos elementos con calor extremo y dejar que se enfríen, y la industria de la construcción utiliza diferentes métodos de soldadura. Según la American Welding Society (AWS), organización sin fines de lucro dedicada al estudio y desarrollo de la soldadura, existen cinco tipos: juntas a tope, de esquina, de borde, superpuestas y en T. Estos tipos de juntas están determinadas por la posición de. los elementos soldados entre sí.
Las uniones atornilladas utilizan sujetadores que sujetan los elementos estructurales en una posición específica, que luego se aseguran con roscas. Las uniones atornilladas se clasifican en uniones a tensión y uniones a cortante. Como ocurre con muchas decisiones de ingeniería, ambas opciones tienen ventajas y desventajas.
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Comparación de costos
El costo de las uniones atornilladas y soldadas varía según el proyecto, pero las uniones atornilladas suelen ser la opción menos costosa. El precio de las uniones atornilladas es más sensible al precio del acero, pero su proceso de fabricación es más eficiente y automatizado en comparación con las uniones soldadas.
Las uniones soldadas sólo pueden ser realizadas por soldadores certificados y sus tarifas por hora pueden ser elevadas. Por otro lado, el coste laboral asociado a apretar los tornillos es mucho menor. Si el costo del proyecto es una preocupación clave, las uniones atornilladas normalmente serán la mejor opción.
Comparación de desempeño estructural
Las uniones soldadas suelen ser más fuertes que las uniones atornilladas, en gran parte porque su material no tiene las perforaciones necesarias para las uniones atornilladas. El proceso de fabricación es el factor determinante a la hora de determinar la resistencia de las uniones: las uniones atornilladas ofrecen simplicidad, pero las uniones soldadas proporcionan mayor resistencia.
Se recomiendan uniones soldadas cuando el desempeño estructural de un proyecto tiene mayor prioridad que el costo.
Dificultad de inspección con cada opción.
En las uniones atornilladas, los inspectores deben comprobar si el saliente del perno es positivo o nulo; tener el extremo del perno dentro de la tuerca es inaceptable. Los inspectores también deben asegurarse de que los pernos estén tensos y, cuando sea necesario, comprobar si se han roto los extremos.
Los métodos de inspección de soldadura varían según el proyecto. La inspección visual es la más común y se realiza antes, durante y después de la soldadura. Otros métodos de inspección requieren equipos especializados, que son más costosos y requieren inspectores certificados por AWS. En otras palabras, la inspección de uniones soldadas presenta mayor coste y dificultad.
Comparación de flexibilidad conjunta
Las uniones soldadas son más rígidas que las atornilladas debido a la continuidad de la sección transversal. Por otro lado, las uniones atornilladas están conectadas con placas o ángulos, y la deflexión de estos elementos durante la transferencia de carga agrega flexibilidad. Por esta razón, las uniones atornilladas permiten más movimiento con menos tensión estructural.
Una desventaja de las uniones atornilladas es el hardware adicional requerido para la instalación, lo que limita sus aplicaciones. La soldadura es más versátil ya que se pueden soldar casi dos superficies cualesquiera y se pueden agregar fácilmente nuevos elementos a las uniones existentes.
Proceso de instalación y seguridad.
Existen diferencias importantes entre los procedimientos de instalación para uniones atornilladas y uniones soldadas. Los directores de obra deben conocerlos para guiar el proyecto de forma eficaz.
Las uniones atornilladas son más fáciles de manejar y generalmente se instalan con un destornillador de impacto o un destornillador estándar. También son más fáciles de reparar, lo que puede ayudar a ahorrar tiempo en situaciones inesperadas. Las uniones atornilladas también ofrecen una instalación más rápida en el campo.
La soldadura suele ser realizada manualmente por un soldador certificado. Se requieren diferentes tipos de equipos y fuentes de energía según el tipo de soldadura. La soldadura por arco metálico protegido (SMAW) es la más común, donde se produce un arco eléctrico entre un electrodo metálico recubierto y los componentes de acero a soldar. La soldadura se puede realizar en la fábrica o en el lugar del proyecto, pero en ambos casos existen estrictos requisitos de seguridad y calidad.
Soldar es una tarea peligrosa y es necesario tomar precauciones para evitar quemaduras, daños a la vista, inhalación de humos y gases, exposición a radiación ultravioleta y descargas eléctricas. Por otro lado, el empernado no presenta riesgos específicos más que los trabajos en altura. La seguridad en el lugar de trabajo es importante independientemente del tipo de unión, pero la soldadura presenta riesgos más específicos de la tarea.
Observaciones finales
En conclusión, las uniones atornilladas tienen la ventaja de su costo y simplicidad, pero conllevan una pérdida de rendimiento estructural. Por otro lado, las uniones soldadas son más resistentes, pero más caras y difíciles de manipular.
Ninguna opción puede considerarse superior a otra en todos los casos, ya que la mejor combinación cambia según el proyecto. En última instancia, el tipo de junta especificada dependerá de los requisitos del proyecto y de las preferencias del propietario.
