1. Tecnología de conformado por doblado en frío
La tecnología de conformado por flexión en frío es un método de procesamiento en frío continuo y localizado, que implica aplicar fuerza externa al metal en el ángulo de flexión a través de varias etapas para que se deforme por flexión, logrando la forma deseada.
En comparación con el doblado en caliente, el doblado en frío ofrece una eficiencia de producción, un consumo de energía y una calidad del producto superiores.
Como técnica de conformado económica y eficiente, la tecnología de conformado por doblado en frío se usa ampliamente en la fabricación de tubos de acero corrugados.
Al ajustar los parámetros del equipo de conformado por curvado en frío, se puede controlar el radio, el ángulo y la longitud de curvatura para obtener varias formas de tubos de acero corrugados.
Los tubos de acero corrugado conformados en frío tienen las mismas características de rendimiento que los tubos conformados en caliente, como resistencia a la compresión, resistencia a la vibración y maleabilidad, pero a un costo menor y con una calidad más estable, lo que los hace muy preferidos en la industria de la construcción. .
Lectura relacionada: Tubería de acero corrugado: una guía para diferentes tipos
2. Ventajas de la tecnología de conformado por doblado en frío.
- Eficiencia: El conformado por plegado en frío no requiere calentamiento del material, proporcionando velocidades de producción más rápidas, adecuadas para la fabricación a gran escala, con una eficiencia hasta 10 veces mayor que la del proceso de estampado.
- Costos más bajos y mayor utilización de materiales: para la producción a gran escala, el costo del doblado en frío es menor que el del estampado, pero la vida útil del molde es más larga. Un conjunto combinado de rodillos puede producir diferentes especificaciones de acero conformado en frío, con ahorros de material que oscilan entre el 15% y el 30% en comparación con el estampado.
- Conservación de energía y protección del medio ambiente: el conformado por flexión en frío consume menos energía y elimina la necesidad de importantes recursos energéticos, lo que beneficia al medio ambiente.
- Formación Nearnet: Permite la integración en línea de los procesos de prepunzonado, corte, soldadura, roscado y remachado, obteniendo una formación casi definitiva del producto. El producto terminado se puede utilizar como pieza mecánica sin procesamiento adicional o con un trabajo adicional mínimo.
3. Aplicaciones de tubos de acero corrugados formados por doblado en frío en diversas industrias
(1) Aplicaciones de Ciudad Esponja
En la construcción de la ciudad esponja:
- Las tuberías de acero corrugado conformadas en frío pueden ser los conductos principales para los sistemas de recolección de agua de lluvia, recolectando el agua de lluvia superficial de los techos y caminos urbanos y dirigiéndola a instalaciones de tratamiento de agua en el sur para su procesamiento y utilización (ver Figura 5).
- Pueden actuar como componentes de sistemas de infiltración de aguas pluviales, como pozos de infiltración o cunetas, dirigiendo las aguas pluviales al subsuelo, elevando los niveles de las aguas subterráneas y aliviando la escasez de agua (ver Figura 6).
- Estas tuberías se pueden utilizar en la construcción de corredores ecológicos y sistemas verdes, como áreas de conservación ecológica y parques de humedales, ofreciendo tanto restauración ecológica como belleza escénica.
- Pueden servir como componentes integrales de la infraestructura de una ciudad esponja, como plazas o caminos esponja, mejorando la permeabilidad de la ciudad y reduciendo el riesgo de inundaciones urbanas.
En comparación con los tubos de hierro fundido y hormigón, los tubos de acero corrugado formados por doblado en frío presentan costos de material más bajos, alta resistencia, construcción liviana, excelente resistencia a la corrosión, fácil instalación y una vida útil más larga.
Para tuberías más cortas o escenarios donde no es necesario doblarlas, las tuberías de acero completamente corrugadas son más apropiadas debido a su mayor resistencia y mejor capacidad de sellado.
Sin embargo, para sistemas de tuberías que requieren curvatura, los tubos de acero corrugado segmentados son más prácticos ya que pueden combinarse para formar tubos de diferentes longitudes y ángulos, ofreciendo mayor flexibilidad.
Para situaciones específicas, como la fabricación de tubos in situ, los tubos de acero corrugados en espiral son los más adecuados, ya que pueden fabricarse in situ en varias longitudes y ángulos, ofreciendo la mayor adaptabilidad.
(2) Aplicación en túneles subterráneos
En proyectos de túneles subterráneos (Figura 7), se utilizan tuberías de acero corrugado conformadas en frío para sistemas de drenaje como zanjas y tuberías de drenaje.
También sirven como conductos de ventilación en sistemas de ventilación, asegurando la circulación del aire y la expulsión de gases nocivos.
Estos tubos se utilizan en sistemas de protección contra incendios de túneles subterráneos y son parte integral de los sistemas de protección de cables, fabricados en diversas formas y tamaños como conductos de protección de cables.
Los tubos de acero corrugado son generalmente más adecuados para tuberías de pequeño diámetro y transmisiones de corta distancia que los túneles principales de hormigón armado.
Ofrecen excelente flexibilidad y sellado, adaptándose a cambios de suelo y curvaturas de tuberías. Además, los costos de fabricación e instalación de los tubos de acero corrugado son relativamente más bajos, lo que reduce los costos del proyecto.
También son fáciles de transportar, rápidos de instalar y tienen una alta precisión constructiva.
En proyectos de alcantarillas, las tuberías de acero corrugado conformadas en frío se pueden usar para drenaje, ventilación, sistemas de soporte (fabricando arcos y estructuras de paredes laterales de varias formas y tamaños) y sistemas de protección (protegiendo las estructuras de alcantarillas de la erosión hídrica y los sedimentos, como se ve en la Figura 8).
Los tubos de acero corrugado utilizados en las alcantarillas tienen una excelente resistencia a las vibraciones y capacidad de impermeabilización.
En comparación con las alcantarillas de hormigón, los tubos de acero corrugado tienen una vida útil más larga (más de 100 años), ciclos de construcción más cortos, son menos difíciles de construir, cuestan menos, tienen una alta resistencia a la deformación y bajos costos de mantenimiento después de su finalización.
La presencia de corrugación axial ayuda a distribuir la tensión y la deformación a lo largo de las direcciones axial y radial, difundiendo las concentraciones de tensión de manera más efectiva.
Especialmente en regiones frías con permafrost, suelos blandos, suelos expansivos y loess, los beneficios económicos son significativos. Las bocas de acceso de acero ondulado evitan que las tuberías de calefacción se muevan.
Por tanto, la eliminación del óxido de estos tubos de calefacción garantiza la vida útil de las arquetas de cartón ondulado. Los métodos de eliminación de óxido incluyen la eliminación técnica de óxido, la eliminación mecánica de óxido y la eliminación química de óxido.
La experiencia demuestra que el uso de alcantarillas de acero corrugado en lugar de hormigón armado para la construcción de alcantarillas aporta ventajas incomparables en términos de ciclos de construcción, costes, protección del medio ambiente y mucho más.
El uso de alcantarillas de chapa ondulada mejora significativamente el confort y la seguridad en las carreteras, evitando el fenómeno del “coche que rebota” en las alcantarillas y combatiendo los daños causados por las heladas en las regiones frías.
(3) Aplicación agrícola de la conservación del agua
La agricultura de conservación del agua es un componente crucial de la producción agrícola que implica el desarrollo, uso y gestión de los recursos hídricos.
Los tubos de acero corrugado conformados en frío tienen amplias aplicaciones en la construcción agrícola que ahorra agua, incluyendo:
1) Canales de riego: Los tubos de acero corrugado actúan como componentes clave en los canales de riego, desviando el agua de los embalses y ríos a las tierras de cultivo para abastecer los cultivos.
2) Sistemas de drenaje: Estas tuberías sirven como conductos primarios en los sistemas de drenaje de tierras agrícolas (Figura 9), descargando el exceso de agua en ríos y embalses, evitando inundaciones de tierras agrícolas.
3) Embalses y estanques de almacenamiento: Se utilizan tuberías de acero corrugado en la construcción de embalses y estanques de almacenamiento, asegurando un suministro constante de agua (Figura 10). Su alta resistencia y ligereza proporcionan mayor durabilidad y bajos costes de mantenimiento.
4) Riego que ahorra agua: Las tuberías de acero corrugado se utilizan en riego por goteo y aspersión, lo que aumenta el uso de agua y conserva los recursos.
5) Proyectos de Conservación de Suelos y Agua: Estas tuberías desempeñan un papel en proyectos como presas antideslizantes, vertederos, prevención de la erosión del suelo y protección del medio ambiente agrícola.
6) Acuicultura: Los tubos de acero corrugado se pueden utilizar en edificios de acuicultura, como estanques de peces y estanques de camarones, proporcionando un suministro constante de agua y mejorando el entorno de reproducción.
7) Mantenimiento de Instalaciones de Agua Agrícola: Estas tuberías son esenciales para el mantenimiento de las instalaciones de agua agrícola, como dragado de ríos y canales de limpieza de lodos, asegurando el normal funcionamiento de las instalaciones de agua agrícola.
8) Monitoreo y gestión de recursos hídricos: Las tuberías de acero corrugado se pueden utilizar en la construcción de sistemas de monitoreo y gestión de recursos hídricos, como estaciones de observación del nivel del agua y estaciones de monitoreo de la calidad del agua, ofreciendo datos precisos sobre los recursos hídricos para guiar la formulación de políticas en la agricultura de conservación del agua. .
En aplicaciones hidráulicas y agrícolas, el tipo de tubo corrugado de acero conformado en frío a seleccionar depende principalmente de los siguientes factores:
- Condiciones de uso y fluido transportado : Para transportar agua limpia o fluidos con un mínimo de partículas en suspensión, normalmente se eligen tubos corrugados de acero segmentados o tubos corrugados de acero completos. Para transportar fluidos con mayor cantidad de partículas en suspensión, para evitar obstrucciones, se deben seleccionar tubos de acero en espiral corrugado.
- Condiciones de instalación de tuberías : si el espacio de la tubería es limitado y requiere muchas vueltas, se deben elegir tuberías de acero corrugado segmentadas más pequeñas con mejor maniobrabilidad. Si el espacio es amplio y la tubería es relativamente recta, se pueden utilizar tuberías corrugadas de acero más grandes y económicas.
-
Consideraciones económicas : Generalmente, la jerarquía de costos es tubería corrugada de acero segmentada.
- Requisitos técnicos : La complejidad técnica y los costos son menores para los tubos corrugados de acero segmentados y completos en comparación con los tubos corrugados de acero en espiral. En consecuencia, desde un punto de vista técnico, los tubos de acero corrugados segmentados y completos son más viables.
(4) Aplicaciones de túneles de minas de carbón
En el campo de los túneles de minas de carbón, las ventajas de los tubos de acero corrugados residen en su resistencia, flexibilidad y resistencia a la corrosión. El entorno en los túneles de las minas de carbón es duro y tiene un espacio limitado, lo que requiere materiales de tubería de alta calidad.
Los tubos de acero corrugados conformados en frío satisfacen perfectamente estas exigencias. Su resistencia puede ser de 3 a 5 veces mayor que la de los tubos de acero normales, lo que les permite soportar altas presiones y cargas pesadas que se encuentran comúnmente en los túneles de las minas de carbón.
Además, los tubos corrugados de acero conformados en frío tienen una excelente resistencia a las vibraciones y propiedades anticorrosión, lo que los hace adecuados para áreas con condiciones geológicas complejas y frecuentes desastres naturales, lo que garantiza la operación segura de los túneles de las minas de carbón.
Además, los costos de instalación y mantenimiento de estos tubos son menores, lo que reduce efectivamente los costos operativos de los túneles de las minas de carbón.
Por lo tanto, los tubos corrugados de acero conformados en frío tienen un gran potencial de mercado en aplicaciones de túneles de minas de carbón.
Para su aplicación en túneles de minas de carbón, la selección de tubos de acero corrugados depende de los siguientes factores:
Los medios que normalmente se transportan dentro de los túneles de las minas de carbón son aire comprimido y agua, con pocas partículas sólidas en suspensión presentes. Además, los espacios de los túneles de las minas de carbón son estrechos y con muchas curvas en los conductos.
Por lo tanto, los tubos corrugados de acero segmentados, debido a su menor tamaño y mejor maniobrabilidad, son más adecuados para su instalación en espacios reducidos y con muchas curvas.
Los tubos corrugados totalmente de acero y los tubos corrugados de acero en espiral son menos apropiados en estas situaciones.
En conclusión, para aplicaciones en túneles de minas de carbón, los tubos corrugados de acero segmentados son la opción preferida.
(5) Aplicaciones en la construcción de puentes y túneles.
En proyectos de puentes y túneles, los tubos de acero corrugado conformados en frío presentan alta resistencia y durabilidad.
En proyectos de puentes, los tubos corrugados de acero conformados en frío se usan comúnmente para estructuras portantes de pilares y pilares de puentes, como se muestra en las Figuras 11 y 12.
Dada la gran envergadura y las pesadas cargas de los puentes de carreteras, existe una gran demanda de material resistente para las tuberías estructurales. La resistencia de los tubos de acero corrugados conformados en frío puede ser de 3 a 5 veces mayor que la de los tubos de acero ordinarios, cumpliendo plenamente con los requisitos de las estructuras de puentes.
Además, los tubos de acero corrugado tienen una ductilidad inherente, lo que les permite absorber impactos de cargas dinámicas, aumentando así la seguridad estructural.
En proyectos de túneles, los tubos corrugados de acero conformados en frío se utilizan a menudo en estructuras de soporte como construcciones en arco y pernos de anclaje. Los entornos de los túneles son hostiles y requieren alta resistencia y durabilidad de los materiales utilizados.
Los tubos de acero corrugado conformados en frío no sólo tienen una alta resistencia, sino que, mediante tratamientos superficiales, ofrecen una excelente resistencia a la corrosión, lo que garantiza la seguridad estructural a largo plazo.
Además, debido a su ligereza, son fáciles de transportar e instalar, especialmente en espacios reducidos como túneles.
(6) Aplicaciones en la construcción de carreteras.
Hoy en día, con la aceleración de la construcción de carreteras en todo el mundo, decenas de miles de kilómetros de carreteras requieren grandes cantidades de materiales estructuralmente seguros. Esta demanda allanó el camino para la aplicación de tubos de acero corrugados conformados en frío.
La selección de tubos corrugados de acero conformados en frío en aplicaciones de carreteras se basa principalmente en las siguientes consideraciones:
- Para requisitos de carga mayores, es aconsejable elegir tubos corrugados de acero completo o tubos corrugados de acero en espiral. Estos tipos tienen paredes más gruesas, lo que proporciona una resistencia superior a las presiones axiales y radiales.
- Para necesidades de carga menores, los tubos de acero corrugados segmentados pueden ser suficientes y son más económicos.
- Para diámetros más grandes, debido a limitaciones de fabricación, los tubos de acero corrugados en espiral y de longitud completa tienen ciertas limitaciones. En estos casos, los tubos de acero corrugados segmentados son la única opción. Si el diámetro está dentro de un rango específico, cualquier tipo de tubo corrugado de acero puede cumplir con el requisito.
En resumen, la selección de tubos de acero corrugados para aplicaciones en carreteras requiere un juicio integral basado en las características específicas del proyecto.
En términos generales, para diámetros más pequeños y menores requisitos de carga, los tubos corrugados de acero segmentados son ideales. Para diámetros más grandes o mayores exigencias de carga, son más adecuados los tubos de acero corrugados de longitud completa o en espiral.
4. Desafíos existentes
Aunque la tecnología de conformado en frío se utiliza ampliamente en la industria de tubos de acero corrugado, todavía enfrenta ciertos desafíos y dificultades.
- La geometría del producto es difícil de controlar. El conformado en frío es una técnica de procesamiento continuo y las deformaciones que ocurren durante el proceso son difíciles de controlar y predecir con precisión. Esto dificulta el control estricto de las dimensiones geométricas y la forma del producto, limitando su aplicación en áreas que requieren alta precisión y tolerancias estrictas.
- Hay margen para aumentar la eficiencia de la producción. Los equipos y técnicas actuales de conformado en frío aún no han logrado una producción a gran escala eficiente y totalmente automatizada. Tanto la eficiencia de la producción como los niveles tecnológicos aún pueden mejorarse.
