Los perfiles de acero son el vocabulario básico de las estructuras metálicas. Cada forma, sea doble T, canal, ángulo, tubo o chapa plegada, existe porque resuelve mejor un tipo de esfuerzo concreto. Elegir bien el perfil marca la diferencia entre una estructura ligera y económica y otra pesada, cara o, peor aún, inestable.
En este artículo verás las familias de perfiles estructurales más usadas (IPE, IPN, HEA, HEB, W, UPN, ángulos, tubos y conformados en frío). Para cada una explicamos cómo se fabrica, cómo se lee su designación, en qué elemento rinde mejor y qué limitaciones tiene. Forma parte de la serie sobre estructuras metálicas.
En pocas palabras: los perfiles doble T de ala estrecha (IPE, W) son para vigas. Los de ala ancha (HEA, HEB) y los tubos son para columnas. Los ángulos y tubos se usan en arriostramientos y cerchas, y los perfiles C y Z conformados en frío en correas y largueros. La razón está en la geometría: cuánta inercia aporta cada kilo de acero y en qué eje.
Qué es un perfil de acero y cómo se fabrica
Un perfil de acero es una barra de sección transversal constante y forma normalizada, producida en serie para uso estructural. La forma de fabricación de los perfiles de acero condiciona espesores, tolerancias, tensiones residuales y hasta la norma de diseño aplicable:
- Laminados en caliente: el acero se hace pasar al rojo por rodillos que le dan forma (IPE, IPN, HE, UPN, ángulos, W). Tienen espesores gruesos, radios de acuerdo en las esquinas interiores y tolerancias normalizadas.
- Tubos estructurales: se fabrican conformando chapa y soldándola longitudinalmente, en frío o en caliente, o sin costura. Pueden ser circulares, cuadrados o rectangulares.
- Conformados en frío: chapa delgada plegada a temperatura ambiente (C, Z, omega, costaneras). Son muy ligeros, pero su comportamiento está dominado por el pandeo de sus paredes delgadas.
- Armados o soldados: se fabrican en taller uniendo placas con soldadura cuando ningún laminado cubre la necesidad, por ejemplo en vigas de gran canto o pórticos de alma variable.
Perfiles doble T: IPE, IPN, HEA, HEB y W
La sección doble T concentra el material en las alas, lejos del eje neutro, que es donde más aporta a la inercia. Por eso es la forma más eficiente para resistir flexión en un plano. Dentro de la familia hay diferencias importantes.
IPE: la viga por excelencia
El IPE tiene alas paralelas, estrechas en relación con el canto (su ancho es aproximadamente la mitad de la altura) y almas delgadas. Esa proporción le da mucha inercia en el eje fuerte por cada kilo de acero. A cambio, es débil en el eje perpendicular y en torsión, por lo que una viga IPE sin arriostramiento lateral puede sufrir pandeo lateral-torsional. La serie normalizada va del IPE 80 al IPE 600, y el número indica el canto en milímetros.
IPN: la serie clásica de alas inclinadas
El IPN es el antecesor del IPE. Sus alas tienen la cara interior inclinada (pendiente del 14 %), lo que complica las uniones atornilladas: exige arandelas en cuña para que la tuerca apoye bien. A igual canto pesa más que el IPE y rinde algo menos por kilo. Se sigue usando en carriles de polipasto y en reposición de estructuras existentes, pero en obra nueva el IPE lo ha desplazado casi por completo.
HEA, HEB y HEM: ala ancha
En los perfiles HE, el ancho de ala es igual al canto hasta los 300 mm y se queda en 300 mm a partir de ahí. La serie B es la de referencia. La A es más ligera: sus alas son más delgadas y su canto real es algo menor que el nominal (un HEA 200 mide 190 mm). La M es muy pesada: un HEM 200 mide 220 mm de canto y pesa 103 kg/m. Al tener inercias más equilibradas entre ambos ejes, los HE son la opción natural para columnas y para vigas muy cargadas con poco canto disponible.
Perfiles W (norma americana)
En el mercado americano, la familia equivalente es la W (wide flange). Incluye tanto secciones de ala estrecha, que se comportan como vigas, como de ala ancha, que se comportan como columnas. Se designan por canto nominal y peso: un W8x31 tiene unas 8 pulgadas de canto y pesa 31 libras por pie. En sistema métrico es el W200x46.1, con unos 200 mm y 46,1 kg/m. Sus dimensiones y tolerancias las regula ASTM A6, y sus propiedades se publican en el Manual de Construcción en Acero de AISC.
| Perfil (EN 10365) | Canto h (mm) | Ancho b (mm) | Peso (kg/m) | Iy (cm⁴) | Wy (cm³) | iz (cm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IPE 200 | 200 | 100 | 22,4 | 1943 | 194 | 2,24 |
| IPN 200 | 200 | 90 | 26,2 | 2140 | 214 | 1,87 |
| HEA 200 | 190 | 200 | 42,3 | 3692 | 389 | 4,98 |
| HEB 200 | 200 | 200 | 61,3 | 5696 | 570 | 5,07 |
La tabla muestra dos datos que conviene retener. El IPN pesa un 17 % más que el IPE del mismo canto y apenas mejora su módulo resistente, así que es menos eficiente. El HEB 200 casi triplica el peso del IPE 200, pero su radio de giro en el eje débil es más del doble, que es justo lo que necesita una columna.
Perfiles UPN y UPE: canales en U
El canal en U tiene un alma y dos alas hacia el mismo lado. El UPN, de alas interiores inclinadas, es el más difundido; el UPE, de alas paralelas, facilita las uniones atornilladas. Su espalda plana los hace muy prácticos para largueros de fachada, cordones de cerchas, marcos de aberturas, zancas de escalera y bordes de losas.
Su limitación está en el centro de cortante, que queda fuera del alma. Si la carga actúa en el plano del alma, el perfil tiende a torcerse. Por eso se usa a menudo en parejas: espalda con espalda con presillas, o boca con boca formando un cajón soldado. Así se consigue una sección simétrica, sin torsión y con buena inercia en ambos ejes.
Ángulos o perfiles L
Los ángulos pueden ser de alas iguales (L 100x100x10) o desiguales (L 120x80x10). Son baratos, fáciles de unir y omnipresentes en arriostramientos, cerchas ligeras, torres de transmisión y elementos secundarios.
Tienen dos particularidades que el proyectista no debe pasar por alto. La primera es que sus ejes principales de inercia están girados 45° en los ángulos de alas iguales. El radio de giro mínimo, en el eje v-v, es bastante menor que el de los ejes paralelos a las alas: en un L 100x100x10 es de 1,95 cm frente a 3,04 cm. Es ese radio mínimo el que gobierna el pandeo de un ángulo aislado. La segunda es que casi siempre se unen por una sola ala, lo que introduce excentricidad en la carga y reduce la resistencia efectiva en tracción (el llamado retraso de cortante). Los ángulos dobles, espalda con espalda y unidos con presillas a intervalos, corrigen buena parte de estos problemas.
Perfiles tubulares: cuadrados, rectangulares y circulares
Los tubos estructurales (SHS, RHS y CHS en la nomenclatura europea; HSS en la americana) son secciones cerradas. Tienen excelente rigidez a torsión, radio de giro parecido en ambos ejes y una superficie exterior reducida, lo que ahorra pintura y protección contra el fuego. Son ideales para columnas moderadamente cargadas, cerchas, pórticos ligeros y estructuras vistas.
Su normativa depende del proceso de fabricación. En Europa, EN 10210 cubre los tubos acabados en caliente y EN 10219 los conformados en frío. En el marco americano, el más habitual es ASTM A500: su grado C tiene una fluencia mínima de 345 MPa en tubos cuadrados y rectangulares y de 317 MPa en circulares. Un detalle de diseño importante es que ASTM A500 admite una tolerancia de espesor de hasta el 10 % por defecto. Por eso AISC 360 obliga a calcular con un espesor de diseño igual a 0,93 veces el nominal. El tubo según ASTM A1085, con tolerancias más estrictas, permite usar el espesor nominal completo, pero su disponibilidad es limitada.
Ojo en obra: un tubo cerrado que se va a galvanizar en caliente necesita agujeros de venteo y drenaje. Sin ellos, el aire atrapado puede provocar explosiones en el baño de zinc y el interior queda sin proteger. Si el tubo no se galvaniza, sus extremos deben sellarse para evitar la corrosión interior, que no se ve hasta que es tarde.
La contrapartida de los tubos está en las uniones. Como no hay acceso al interior, los nudos se resuelven con soldadura directa entre tubos o con placas y pernos, y la pared del tubo puede plastificarse localmente bajo la carga concentrada de una unión. Este tema se trata en uniones en estructuras metálicas.
Perfiles conformados en frío: C, Z y costaneras
Los perfiles conformados en frío se fabrican plegando bobinas de chapa de pequeño espesor, típicamente entre 1,5 y 6 mm. Son los reyes de la estructura secundaria: correas de cubierta, largueros de fachada y bastidores de tabiquería (steel framing). Los labios o rigidizadores de borde que ves en las C y Z no son decorativos. Estabilizan las alas, que de otro modo se abollarían con poca carga.
Su comportamiento es distinto al de los laminados, y por eso tienen normas propias: AISI S100 en el marco americano y EN 1993-1-3 en el europeo. En ellos pesan mucho el pandeo local de las paredes, el pandeo distorsional de la sección y la sensibilidad a la corrosión. Una pérdida de un milímetro por oxidación es irrelevante en un HEB, pero en una correa de 2 mm supone la mitad de su espesor. Las correas Z tienen una ventaja práctica: pueden solaparse sobre los apoyos y trabajar como vigas continuas. Todas necesitan tirantillas o tensores intermedios que las estabilicen frente a la succión del viento.
Perfiles armados y vigas alveolares
Cuando la luz o la carga superan lo que ofrecen los laminados, se recurre a perfiles armados: dos alas y un alma de placas soldadas, con el canto y los espesores exactos que pide el cálculo. Son habituales en puentes, vigas carril de gran capacidad y naves de pórticos de alma variable, donde el canto crece hacia los nudos siguiendo al momento flector. Las almas altas y delgadas exigen rigidizadores para evitar su abolladura.
Las vigas alveolares o celulares se obtienen cortando el alma de un laminado en zigzag o en arcos y volviéndola a soldar desplazada. Así se aumenta el canto sin añadir acero y quedan huecos para el paso de instalaciones. La segunda generación del Eurocódigo 3 incorpora una parte específica, EN 1993-1-13, para vigas con grandes aberturas en el alma.
Cómo se lee un perfil: dimensiones, ejes y designación
Todas las tablas de perfiles usan las mismas variables: canto h, ancho b, espesor de alma tw, espesor de ala tf y radio de acuerdo r. De ellas se derivan el área A, las inercias, los módulos resistentes elástico y plástico y los radios de giro en ambos ejes. Tres recomendaciones para leerlas sin errores:
- Verifica la convención de ejes. El Eurocódigo llama y-y al eje fuerte y z-z al débil. AISC llama x-x al fuerte e y-y al débil. Con Iy puede estar hablándose de ejes distintos según el catálogo o el programa.
- No confundas canto nominal con canto real. En un HEA 200 el canto es de 190 mm, y en perfiles W el número es solo aproximado.
- Estima el peso con el área. Multiplicando el área en cm² por 0,785 obtienes el peso en kg/m, que sirve para verificar tablas, presupuestos o metrados.
Cómo elegir perfiles de acero para cada elemento
La elección de perfiles de acero depende sobre todo del tipo de esfuerzo dominante y de la dirección en que el elemento está arriostrado. La figura 3 lo muestra con dos perfiles de peso casi idéntico:
El IPE 360 pesa un 7 % menos que el HEB 200 y, sin embargo, tiene casi tres veces su inercia en el eje fuerte y un 59 % más de módulo resistente. Como viga, controlará mejor la flecha y la tensión con menos acero. El HEB 200, en cambio, tiene un radio de giro en el eje débil un 34 % mayor. Como columna, pandeará más tarde alrededor de ese eje, que suele ser el crítico. La regla práctica que se deduce es sencilla: canto para flexión, ancho para compresión.
Además del esfuerzo, conviene considerar otros criterios:
- Arriostramiento lateral: una viga IPE con la losa conectada al ala superior está protegida frente al pandeo lateral-torsional. La misma viga sin nada que la sujete puede perder gran parte de su capacidad.
- Uniones: las alas paralelas y las superficies planas simplifican los detalles. Las secciones con alas inclinadas o cerradas los encarecen.
- Protección: los tubos tienen menos superficie que pintar y proteger del fuego, pero requieren cuidado con la corrosión interior.
- Disponibilidad y costo total: un perfil óptimo en el papel pero importado bajo pedido puede costar más, y retrasar más, que uno algo más pesado disponible en el almacén local. En muchos mercados latinoamericanos, los tubos y los conformados en frío son de producción local y los IPE, HEB y W se importan. Consulta el catálogo del proveedor antes de cerrar el diseño.
- Número de piezas: en acero, la mano de obra de uniones pesa tanto como el kilo de material. A veces un perfil más pesado que ahorra una unión es la solución más barata.
Las propiedades mecánicas de cada grado de acero con que se fabrican estos perfiles (A36, A572, A992, S275, S355) se explican en acero estructural: tipos y propiedades. Cómo se verifican según AISC 360 se ve en diseño de estructuras metálicas.
Normas de los perfiles de acero
| Norma | Alcance |
|---|---|
| EN 10365:2017 | Dimensiones y masas de perfiles laminados en caliente IPE, HE, IPN, UPN, UPE y otros. Sustituye a las antiguas DIN 1025 y DIN 1026; hay una revisión en preparación. |
| EN 10056-1 | Dimensiones de ángulos de alas iguales y desiguales. |
| EN 10210 / EN 10219 | Perfiles tubulares acabados en caliente y conformados en frío. |
| ASTM A6 | Requisitos generales, dimensiones y tolerancias de perfiles laminados americanos (W, S, C, L). |
| ASTM A500 / A1085 | Tubos estructurales conformados en frío y soldados (HSS). |
| AISI S100 / EN 1993-1-3 | Diseño de perfiles conformados en frío. |
| AISC 360-22 | Especificación de diseño para perfiles laminados, tubulares y armados. |
Errores frecuentes al especificar perfiles de acero
- Usar una tabla de propiedades con la convención de ejes equivocada e introducir en el programa la inercia débil como si fuera la fuerte.
- Calcular un tubo A500 con el espesor nominal en lugar del espesor de diseño reducido que exige AISC 360.
- Verificar el pandeo de un ángulo con el radio de giro de un eje paralelo al ala, cuando manda el eje principal mínimo.
- Tratar una correa conformada en frío como si fuera un laminado, ignorando el pandeo local y el distorsional.
- Especificar un perfil que el mercado local no ofrece, lo que obliga a sustituirlo en obra por otro «equivalente» que nadie recalcula.
- Olvidar el sentido del perfil en los planos, especialmente en canales y ángulos, donde girarlo cambia su comportamiento.
Recursos relacionados en IngeCivil
- Planilla Excel con dimensiones y propiedades de perfiles AISC. Está basada en la 13.ª edición del manual; para proyectos nuevos, contrasta los valores con la base de datos de perfiles vigente de AISC.
- Información sobre vigas de acero
- Cercha metálica: tipos, partes y diseño
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Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre un perfil IPE y un HEB?
El IPE tiene alas estrechas (aproximadamente la mitad del canto) y es muy eficiente como viga a flexión. El HEB tiene alas tan anchas como su canto (hasta 300 mm), inercias más equilibradas en ambos ejes y mayor peso. Por eso es la opción habitual para columnas y vigas muy cargadas con poco canto disponible.
¿Qué diferencia hay entre IPE e IPN?
El IPN es la serie antigua, con la cara interior de las alas inclinada. A igual canto pesa más y rinde algo menos, y sus alas inclinadas complican las uniones atornilladas. El IPE, de alas paralelas, lo ha sustituido en la obra nueva.
¿Qué significa HEA, HEB y HEM?
Son tres series de perfiles de ala ancha con el mismo número nominal pero distinto espesor. HEA es la ligera, con un canto real algo menor que el nominal. HEB es la serie de referencia. HEM es la pesada, con más canto y espesores mucho mayores.
¿Cómo se calcula el peso de un perfil de acero por metro?
Multiplicando su área de sección en cm² por 0,785, lo que corresponde a una densidad de 7850 kg/m³. Por ejemplo, un IPE 200 con 28,5 cm² pesa 22,4 kg/m.
¿Qué equivalencia hay entre perfiles W americanos y perfiles europeos?
No hay una equivalencia exacta, porque las series tienen dimensiones distintas. Los W de ala estrecha se parecen a los IPE y los W de ala ancha a los HE. Para sustituir un perfil por otro hay que comparar las propiedades que gobiernan el diseño (inercias, módulos y radios de giro) y recalcular, nunca cambiarlo solo por el canto.
¿Qué perfil es mejor para una columna?
Uno con radio de giro alto en ambos ejes: perfiles de ala ancha (HEB, HEA, W de ala ancha) o tubos cuadrados y circulares. Un IPE usado como columna suele pandear pronto alrededor de su eje débil, salvo que esté arriostrado en esa dirección.
