El trefilado de tubos, que en planta se llama casi siempre estirado de tubos, consiste en tirar en frío de un tubo a través de una hilera para reducir su diámetro exterior y, si se mete una herramienta por dentro, también su espesor de pared. El resultado es un tubo más fino, más largo, con medidas más precisas, mejor acabado y más resistente por la deformación en frío.
Hay cuatro métodos básicos: hundido o sin mandril (solo se reduce el diámetro exterior), con tapón o mandril fijo, con mandril flotante y con barra o mandril móvil. Los tres últimos controlan el diámetro interior y la pared. En Europa, los tubos de acero de precisión sin soldadura estirados en frío se piden según la norma EN 10305-1.
En esta guía verás cómo funciona cada método con un esquema propio, cómo se prepara el tubo, qué tolerancias y estados de suministro fija la norma, qué materiales se estiran, para qué se usan y qué defectos se ven a pie de banco.
Qué es el trefilado (estirado) de tubos y en qué se diferencia del de alambre
El principio es el mismo que en el proceso de trefilado de alambre: el material pasa por una hilera más estrecha que él y sale con menos sección porque se tira de él, no porque se empuje. La diferencia es que un tubo es hueco y tiene dos superficies que controlar, la exterior y la interior, y una tercera medida que el alambre no tiene: el espesor de pared.
Por eso el estirado de tubos necesita a menudo una segunda herramienta dentro del tubo (tapón, mandril o barra) que trabaja junto a la hilera. La hilera da el diámetro exterior; la herramienta interior da el diámetro interior y, entre las dos, queda definida la pared.
La materia prima tampoco es un alambrón. El tubo de partida suele ser un tubo sin soldadura obtenido en caliente (por perforación rotativa o por extrusión) o un tubo soldado hecho a partir de fleje. Si te interesa cómo se fabrica ese tubo previo, en trefilado frente a extrusión verás la extrusión de tubos y por qué empujar y tirar son procesos distintos.
| Aspecto | Trefilado de alambre | Estirado de tubos |
|---|---|---|
| Sección | Maciza, normalmente redonda | Hueca: diámetro exterior, interior y pared |
| Herramientas | Hilera | Hilera y, según el método, tapón, mandril o barra |
| Máquina típica | Trefiladora de bobina, de uno o varios pasos | Banco de estirar (tramos rectos) o bloque de tiro (tubo en rollo) |
| Lubricación | Exterior | Exterior e interior |
| Material de partida | Alambrón | Tubo sin soldadura en caliente o tubo soldado |
Los cuatro métodos de estirado de tubos
Los manuales de conformado (Kalpakjian y Schmid; DeGarmo, Black y Kohser) y la propia industria distinguen los mismos métodos básicos. Cambia lo que hay, o no hay, dentro del tubo cuando atraviesa la hilera.
1. Hundido o estirado sin mandril
El tubo pasa por la hilera sin nada dentro. La hilera reduce el diámetro exterior y el interior baja con él, pero la pared no se controla directamente: puede engrosar o adelgazar un poco según la geometría. El acabado interior queda tal como sale y empeora cuanto más gruesa es la pared. Es el método más sencillo y económico, y se usa para ajustar el diámetro exterior o como pasada final de calibrado.
2. Tapón o mandril fijo
Un tapón sujeto al extremo de una varilla anclada a la bancada se coloca en la zona de la hilera. El tubo queda pellizcado entre los dos, así que se reducen a la vez el diámetro y la pared. Según las fuentes de conformado, es el método más antiguo y el que da el mejor acabado interior, pero es lento, limita la reducción por pasada y la longitud del tubo queda limitada por la de la varilla.
3. Mandril flotante
El mandril no va sujeto a nada. Tiene una zona cónica que, por equilibrio entre el rozamiento y la presión de la hilera, lo mantiene en su sitio dentro del tubo. Como no necesita varilla, permite estirar tubo en rollo de gran longitud en bloques de tiro; es habitual en tubo de cobre y en diámetros pequeños. A cambio, el diseño del mandril, la lubricación y la reducción tienen que estar muy bien ajustados: si no, el mandril se desplaza y el tubo sale mal o se rompe.
4. Barra o mandril móvil
Se mete una barra larga dentro del tubo y los dos atraviesan juntos la hilera. La barra fija el diámetro interior y permite reducciones grandes por pasada, útil en tubos de pared gruesa o de diámetro interior pequeño. El inconveniente es que, al terminar, el tubo queda apretado sobre la barra: hay que expandirlo un poco (por ejemplo, con un laminado ligero) para extraerla, lo que afecta a la precisión y limita la longitud.
| Método | Controla el interior | Reducción por pasada | Longitud | Uso típico |
|---|---|---|---|---|
| Hundido | No | Pequeña, solo diámetro | Sin límite por la herramienta | Calibrar el exterior, tubos de bajo coste |
| Tapón fijo | Sí, con el mejor acabado | Moderada | Limitada por la varilla | Tubo de precisión en tramos rectos |
| Mandril flotante | Sí | Moderada, con ajuste fino | Muy larga (tubo en rollo) | Tubo de cobre, diámetros pequeños |
| Barra móvil | Sí | Grande | Limitada por la barra | Pared gruesa, alta presión, primeras pasadas |
La tabla resume lo que coinciden en señalar la bibliografía de conformado y la documentación técnica citada al final. No da valores numéricos porque dependen del material, la máquina y el tubo.
La geometría de la hilera y del tapón (ángulo de entrada, zona de calibrado, material) sigue la misma lógica que explicamos en la hilera y el mandril: un ángulo mal elegido o una herramienta gastada se notan enseguida en el acabado.
Preparación: apuntado, decapado, lubricación y recocido
Un tubo no entra en la hilera tal como llega. La secuencia típica en un banco de estirar es esta:
- Apuntado. Se reduce un extremo del tubo (por martillado, prensado o laminado) para que pase por la hilera y la mordaza del carro pueda agarrarlo. En los métodos con herramienta interior, el tapón o la barra se colocan antes.
- Decapado y limpieza. Se elimina la cascarilla o el óxido del tubo previo, por dentro y por fuera, porque es abrasiva y raya la hilera y el tapón.
- Capa portadora. En el acero es habitual un fosfatado de zinc, que retiene el lubricante y ayuda a que el tubo deslice sobre las herramientas.
- Lubricación exterior e interior. El interior es la parte difícil: el lubricante tiene que llegar a la zona del tapón o del mandril. Los principios (seco, jabones, aceites, emulsiones) son los mismos que en la lubricación interior y exterior del trefilado.
- Estirado. El carro del banco tira del extremo apuntado (tramos rectos) o el bloque enrolla el tubo (tubo en rollo).
- Recocido entre pasadas. Cada pasada endurece el metal por deformación en frío. Cuando ya no admite más reducción sin romperse, se recuece para devolverle ductilidad y se repite el ciclo. Es el mismo fenómeno que contamos en el recocido entre pasadas.
- Acabado. Enderezado, corte a medida, un tratamiento final si lo pide el estado de suministro y control dimensional.
El banco de estirar es la máquina típica para tramos rectos: un carro arrastrado por cadena o accionamiento hidráulico que tira del tubo a través de la hilera. Lo describimos junto al resto de máquinas en trefiladora de banco.
Qué se consigue: tolerancias, rugosidad y propiedades
El estirado en frío se elige cuando el tubo laminado en caliente no basta: hace falta una medida precisa, una superficie fina o más resistencia. La referencia europea para tubo de acero es la serie EN 10305, «tubos de acero para aplicaciones de precisión».
Qué dice la EN 10305-1
La EN 10305-1:2016 fija las condiciones técnicas de suministro de los tubos de acero sin soldadura estirados en frío de sección circular, con diámetro exterior de hasta 380 mm. La propia norma cita como usos típicos la automoción, el mueble y la ingeniería en general. Define tolerancias precisas de dimensiones y deja opciones de pedido para tolerancias reducidas o unilaterales de diámetro y de pared, menor excentricidad y mejor rectitud.
Según la vista previa pública de la norma, el límite de rugosidad es de 4 µm en las superficies indicadas para cada estado (6 µm por encima de 260 mm de diámetro). Para el valor exacto y el parámetro de medida, manda el texto completo de la norma.
Estados de suministro
El estado de suministro dice qué ha pasado con el tubo después de la última pasada de estirado. Es la primera línea que lee un comprador y la que más condiciona el uso:
| Símbolo | Estado | Qué implica |
|---|---|---|
| +C | Estirado en frío, duro | Sin tratamiento tras la última pasada: máxima resistencia, poca deformabilidad |
| +LC | Estirado en frío, blando | La última pasada es ligera: admite algo más de conformado |
| +SR | Estirado y con alivio de tensiones | Tratamiento térmico que reduce las tensiones residuales del estirado |
| +A | Recocido | Blando, para curvar o conformar mucho |
| +N | Normalizado | Estructura homogénea y propiedades más uniformes |
La diferencia se ve en las propiedades. La norma recoge, para el estado +C, una resistencia a la tracción mínima de 430 MPa en el acero E215, 480 MPa en el E235 y 640 MPa en el E355, con alargamientos mínimos bajos (del 8 % al 4 %). Es decir, el tubo duro resiste mucho pero se deforma poco: no es el que quieres si lo vas a curvar en frío.
Otras partes de la serie cubren casos concretos: la EN 10305-2 trata los tubos soldados estirados en frío y la EN 10305-4, los tubos sin soldadura estirados en frío para sistemas hidráulicos y neumáticos.
Materiales: acero, inoxidable, cobre y aluminio
- Acero al carbono. Es el caso de la EN 10305: grados como E215, E235 y E355. Se fosfata y se lubrica, y casi siempre necesita recocidos intermedios si la reducción total es grande.
- Acero inoxidable. Se estira también en frío, pero se endurece más deprisa y el fosfatado de zinc del acero al carbono no le sirve, así que se trabaja con otras capas portadoras (como el oxalato) y lubricantes, y con recocidos más frecuentes. Las especificaciones concretas las fija cada norma de producto.
- Cobre. El tubo de fontanería y calefacción se rige en Europa por la EN 1057, que cubre tubos redondos de cobre sin soldadura de 6 a 267 mm de diámetro exterior para agua, gas y calefacción. Según la Copper Development Association, el tubo de cobre se obtiene de una pieza hueca extruida o perforada en caliente y luego estirada en frío en bloques de tiro, con tapón fijo o flotante y recocidos intermedios cuando hace falta.
- Aluminio y aleaciones. Se suele extruir primero y estirar después cuando se busca más precisión o resistencia que la del extruido.
Si quieres ver el resto de metales que se conforman así, lo tienes en metales y productos del trefilado.
Aplicaciones de los tubos estirados
- Hidráulica y neumática. Conducciones y cilindros donde importan el diámetro interior, la pared y la superficie (de ahí la EN 10305-4).
- Automoción. Ejes huecos, piezas de dirección, conducciones y casquillos, uno de los usos que cita la EN 10305-1.
- Intercambiadores de calor y climatización. Tubo de cobre o de acero de pared fina y medida regular.
- Fontanería y calefacción. Tubo de cobre según EN 1057.
- Mueble y estructuras ligeras. Tubo de acero de precisión que se curva y se suelda bien.
- Mecanizado de precisión. Casquillos y piezas que se mecanizan a partir de tubo en lugar de barra maciza para ahorrar material.
Defectos típicos en tubos estirados
Los defectos de los tubos se parecen a los del alambre, que repasamos en defectos en el alambre trefilado, pero aparecen algunos propios por la superficie interior y la pared. Esta lista es orientativa y cualitativa: la causa real se confirma siempre en planta.
| Defecto | Causa probable | Qué se revisa primero |
|---|---|---|
| Rayas interiores | Tapón o mandril gastado, partículas, lubricación interior insuficiente | Estado del tapón y limpieza interior |
| Rayas exteriores o gripado | Hilera dañada, capa portadora pobre, lubricante degradado | Hilera, fosfatado y lubricante |
| Excentricidad (pared desigual) | Tubo de partida excéntrico, tapón descentrado, mandril flotante inestable | Pared del tubo previo y alineación |
| Marcas de vibración en anillos | Tiro irregular, rozamiento variable, mandril que se mueve | Velocidad, lubricación y diseño del mandril |
| Rotura en la hilera | Reducción excesiva, material demasiado endurecido, apuntado defectuoso | Plan de pasadas y recocidos |
| Diámetro fuera de tolerancia | Hilera o tapón gastados, mala extracción de la barra | Medición de herramientas |
Checklist rápido antes de una pasada
- Tubo limpio por dentro y por fuera, sin cascarilla.
- Capa portadora y lubricante correctos en las dos superficies.
- Hilera y tapón medidos y sin marcas.
- Reducción prevista compatible con el estado del material (¿toca recocer?).
- Apuntado centrado y bien sujeto en la mordaza.
- Resguardos del banco en su sitio antes de arrancar.
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Fuentes
- CEN, EN 10305-1:2016, Steel tubes for precision applications. Technical delivery conditions. Part 1: Seamless cold drawn tubes (ficha y vista previa).
- BSI, BS EN 10305-2:2016, Welded cold drawn tubes (ficha).
- EVS, EN 10305-4:2016, Seamless cold drawn tubes for hydraulic and pneumatic power systems (ficha).
- DIN Media, DIN EN 1057:2010-06, tubos redondos de cobre sin soldadura para agua y gas en aplicaciones sanitarias y de calefacción (ficha y alcance).
- Copper Development Association, «Copper/Alloy Tube and Pipe: Manufacturing Process».
- Kluthe Magazin, «Tube Drawing: Process and Application» (fosfatado y lubricación en el estirado de tubos).
- Wikipedia, «Tube drawing», solo como contraste; remite a DeGarmo, Black y Kohser, Materials and Processes in Manufacturing.
- Kalpakjian, S. y Schmid, S. R., Manufactura, ingeniería y tecnología, Pearson, capítulo de estirado de barras, alambre y tubos.
Artículo divulgativo. Para especificar o comprar tubo, guíate por la norma aplicable en su edición vigente, el pedido y el certificado del fabricante.