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Eficiencia en la fabricación: cómo la producción de tubos ERW reduce la inversión de capital (CAPEX) y los gastos operativos (OPEX)
Los soldadores para tubos ERW y la soldadura de alta frecuencia utilizan menos energía y mano de obra, y generan menos residuos durante la producción.
Los beneficios relacionados con los costos de la fabricación de tuberías mediante procesos ERW se atribuyen a la soldadura de alta frecuencia y a las técnicas de conformado en frío. La eliminación de los procesos en caliente de perforación con mandril y recalentamiento de palanquillas reduce el consumo de energía en casi un 40 %. Con la automatización, podemos reducir los requisitos de mano de obra en la fábrica hasta en un 60 %. Asimismo, se utilizan bobinas para minimizar los residuos hasta tan solo un 3 %. Los productores de tuberías sin costura suelen tener tasas de desecho del 12 % al 15 %. No existen procesos a alta temperatura, lo que genera ahorros adicionales gracias a un calentamiento menos costoso, menores emisiones, menor mantenimiento térmico y menores costos operativos generales de calentamiento.
La producción de tuberías sin costura implica costos operativos y de capital más elevados debido a los procesos necesarios y al equipo costoso, como la perforación rotativa y la laminación con mandril, lo que supone costos adicionales derivados de la necesidad de recalentar constantemente los materiales a temperaturas de 1.200 a 1.300 grados Celsius.
Los materiales utilizados para la fabricación de tubos sin soldadura deben someterse a múltiples ciclos de calentamiento y enfriamiento. Este proceso operativo eleva significativamente los costos, ya que el equipo para la fabricación de tubos sin soldadura cuesta dos a tres veces más que el equipo para la producción de tubos de soldadura por resistencia eléctrica (ERW). Los costos adicionales asociados a la fabricación de tubos sin soldadura incluyen los gastos de mantenimiento, que aumentan entre un 35 y un 50 % debido al desgaste acelerado del equipo y a la constante renovación de los materiales. En conjunto, los costos de fabricación de tubos sin soldadura aumentan como consecuencia de ciclos de producción más largos, operadores de máquinas altamente especializados y baja fiabilidad de las máquinas.
Diferencial de velocidad: >30 m/min para líneas ERW frente a <5 m/min para laminadores de tubos sin soldadura.
El moderno laminador ERW opera a una velocidad superior a los 30 metros por minuto. Esto equivale aproximadamente a 6 veces la velocidad de los laminadores tradicionales sin costura, cuya velocidad máxima es de 5 metros por minuto. Los laminadores ERW funcionan a mayor velocidad, lo que significa que producen acero más rápidamente, y requieren aproximadamente un 40 % menos de líneas de producción que los laminadores sin costura. Además, los laminadores ERW ofrecen una ventaja temporal superior al cambiar entre distintos productos: normalmente se necesita menos de 30 minutos para reacondicionar un laminador sin costura, mientras que el reacondicionamiento de un laminador sin costura lleva 4 horas o más. Estos ahorros de tiempo se traducen en una producción significativamente mayor durante un período determinado. Menos tiempo de inactividad mejora la programación de los laminadores y permite a los laminadores obtener la producción necesaria para cumplir con los objetivos establecidos.
Comparación directa de costes: Precio del tubo ERW frente al tubo sin costura según grado de material
El tubo ERW de acero al carbono (ASTM A53, Q345) es un 25-35 % más bajo por tonelada que las alternativas sin costura
Al evaluar los ahorros de costos para un proyecto de acero al carbono, los tubos soldados por resistencia eléctrica (ERW, por sus siglas en inglés) deben figurar en primer lugar de la lista. La mayoría de los tubos ERW de grado ASTM A53 y Q345 cuestan un 25-35 % menos por tonelada que los tubos sin costura. ¿Cuál es la razón? Principalmente se debe a la eficiencia del proceso de fabricación. Las bandas de acero se cortan y conforman en forma cilíndrica mediante conformado en frío. El siguiente paso es la soldadura de alta frecuencia, lo que elimina una gran parte de las etapas del proceso que implican calentamiento, perforación y extrusión, asociadas con otros métodos. Para los fabricantes con presupuestos limitados para el proyecto, los ahorros obtenidos con los tubos ERW son significativos y, aun así, el resultado final sigue siendo fiable. Para sistemas de soporte estructural y transporte de fluidos a baja presión, los tubos ERW son ideales y adecuados para su uso conforme a las normas ASME B31.4/B31.8 Clase 600.
Para aplicaciones de acero inoxidable 316L, los tubos soldados por resistencia eléctrica (ERW) son mucho más rentables que los tubos sin costura (ahorros superiores al 42 %). Esto se debe al proceso utilizado en la fabricación de los tubos. En lugar de emplear lingotes macizos, se utilizan bandas planas laminadas, lo que implica un menor desperdicio de los valiosos materiales de aleación, como el níquel y el cromo. Además, la soldadura por resistencia de alta frecuencia genera una capa mínima de óxido superficial, por lo que prácticamente se elimina el grabado (un proceso de decapado), así como los costes asociados a los ácidos peligrosos y costosos. Esto es especialmente cierto en las industrias química y marina, donde se requieren tubos económicamente eficientes, así como en aplicaciones con requisitos de rendimiento críticos desde el punto de vista económico. Los tubos ERW cumplen tanto con los requisitos de rendimiento como con los de ahorro de costes, convirtiéndolos en una opción preferida para ingenieros y responsables de planta.
Tipo de material: ventaja de coste del tubo ERW; factores principales de eficiencia
Acero al carbono: 25–35 % menos por tonelada; reducción de residuos de material (12–18 %)
Acero inoxidable: se evita una prima de aproximadamente el 42 %; menor pérdida de aleación y decapado simplificado
Coste total instalado: cómo los tubos soldados por resistencia eléctrica (ERW) reducen los gastos de fabricación y de instalación en obra
Reducción de los gastos de mano de obra y de alquiler de equipos
Las paredes uniformes y las propiedades metálicas constantes de los tubos ERW permiten acelerar la preparación de los extremos de los tubos para su conexión. El biselado, la roscado y los cortes de ranura son todos más fáciles y rápidos que con las alternativas sin costura. Cuando las juntas encajan de forma constante, el montaje requiere menos ajustes manuales. Además, los equipos dedican menos tiempo al alquiler de equipos de soldadura, llaves dinamométricas y herramientas de alineación. En proyectos de construcción grandes y multisitio, todos estos pequeños ahorros se acumulan. Así se optimiza la programación, manteniéndose al mismo tiempo la calidad exigida en las soldaduras y el cumplimiento de todas las normas.
Las tolerancias dimensionales eliminan los huecos en los ensambles y la necesidad de retrabajos en sistemas de tuberías y estructurales.
Los tubos soldados por resistencia eléctrica (ERW) actuales son ejemplares en cuanto al logro de un control dimensional preciso y uniforme, gracias a las avanzadas tecnologías de conformado por laminación y al control de calidad aplicado en el proceso de soldadura de alta frecuencia (HF). Los fabricantes observan que los tubos encajan perfectamente tanto en el taller como en el campo durante las operaciones de montaje en espools. Estos tubos reducen al mínimo los problemas de alineación y los ajustes de juntas, y disminuyen el tiempo necesario tras la instalación. En aplicaciones estructurales y de tuberías, estudios indican que la necesidad de retrabajo es hasta un 30 % menor en comparación con las alternativas de tuberías sin costura. Esta reducción del retrabajo se traduce en una disminución significativa de la mano de obra, el desperdicio de materiales y las pérdidas de tiempo, mejorando así los plazos de ejecución del proyecto.
Selección estratégica: Cuando los tubos ERW ofrecen beneficios de coste óptimos sin comprometer el rendimiento
Condiciones de presión y servicio: Certificación ASME B31.4/B31.8 Clase 600 para el transporte no crítico de hidrocarburos y su infraestructura asociada
Los tubos soldados por resistencia eléctrica (ERW) están certificados conforme a las normas ASME B31.4 y B31.8 para el transporte de hidrocarburos a presiones bajas y medias, así como para la distribución de agua, la construcción de líneas de servicios públicos y la construcción de estructuras de soporte. Estas aplicaciones implican generalmente temperaturas de operación inferiores a 450 °F y presiones inferiores a 300 psi. En caso contrario, dicha certificación significa que el tubo puede utilizarse con confianza en servicios no críticos. En conjunto, los tubos ERW son elegidos por ingenieros importadores, en comparación con los tubos sin costura, cuyo costo puede ser un 25 % a un 40 % mayor, garantizando al mismo tiempo el cumplimiento de todas las normativas reglamentarias de seguridad y operación aplicables. Por supuesto, también se obtienen auténticas mejoras de eficiencia en todo el proceso de fabricación: se desperdicia menos material de aleación, no se pierde energía por recalentamiento y no es necesario reemplazar con tanta frecuencia los materiales refractarios como ocurre con otros métodos de producción.
Alineación de material y especificaciones: las normas ASTM A500, A53, A135 y EN 10219 hacen que los tubos soldados por resistencia eléctrica (ERW) sean ideales para aplicaciones estructurales, de servicios públicos y de baja a media presión.
La combinación de todas estas normas, como la ASTM A500, que se aplica a los tubos estructurales conformados en frío, la norma A53 para tuberías destinadas a aplicaciones de servicio general, la tubería soldada por resistencia eléctrica A135 y la norma EN 10219, que rige para perfiles huecos estructurales soldados conformados en frío, indica claramente por qué la tubería soldada por resistencia eléctrica (ERW) es tan adecuada para trabajos estructurales, proyectos de servicios públicos y tuberías industriales de bajo riesgo. Cuando los fabricantes mantienen dimensiones consistentes con la tubería ERW, esto contribuye realmente a reducir los problemas de ajuste y mejora la eficiencia de la fabricación, lo que se traduce en un montaje más rápido y un rendimiento global mejorado. Para proyectos que se mantienen dentro de los límites establecidos por las normas y dentro de los parámetros de la Clase ASME 600, la tubería ERW ofrece la misma funcionalidad mecánica que las opciones sin costura, pero con una reducción de costos de aproximadamente un 25 a un 35 % en materiales, lo que brinda la oportunidad de añadir un valor significativo al sistema instalado, garantizando al mismo tiempo el cumplimiento de todos los estándares de seguridad, calidad y regulación.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son las principales ventajas de utilizar tuberías ERW en lugar de tuberías sin costura?
Las ventajas de las tuberías ERW son que ofrecen una producción rápida, requieren menos tiempo de instalación y funcionan de forma fiable cumpliendo los estándares de seguridad y calidad. Todo ello se logra a un costo reducido y con importantes ahorros en materiales.
¿Qué factores contribuyen a unos costos de fabricación más bajos con las tuberías ERW?
Con las tuberías ERW, los costos son menores debido a los métodos de conformado en frío y soldadura de alta frecuencia, que no requieren recalentamiento ni perforación, lo que supone un ahorro de energía y de mano de obra.
¿Cuál es el beneficio de costo de las tuberías ERW de acero al carbono y de acero inoxidable frente a las tuberías sin costura?
Las tuberías ERW de acero al carbono suelen ser un 25-35 % más baratas por tonelada que sus equivalentes sin costura, y el ahorro en las tuberías ERW de acero inoxidable es aproximadamente del 42 %, debido a una menor pérdida de aleación y a un proceso de fabricación más sencillo.