Espesor máximo: acero, inoxidable y aluminio comparados

Una cizalla indicada para 1,5 mm corta aproximadamente 1,0 mm de inoxidable y 2,2 mm de aluminio. La misma capacidad nominal corresponde a tres espesores distintos, y la ficha técnica lo explica de una forma que casi nadie observa: junto a la capacidad aparece «400 N/mm²». Es la resistencia del acero dulce al que se refiere el dato. Al cambiar de material cambia el límite, y el factor de conversión no es igual para corte, plegado y cilindrado. A continuación, los coeficientes, su cálculo y los límites a partir de los cuales dejan de ser válidos. Distribuidor oficial Bernardo desde 2007.

Toda capacidad de corte o plegado declarada por un fabricante europeo se refiere a un material concreto. Bernardo lo indica en la tabla técnica: «Espesor máx. de chapa (400 N/mm²)». Esos 400 N/mm² son la resistencia a la tracción de un acero de construcción habitual, normalmente S235JR, conocido en el taller como acero dulce o chapa negra.

No es una convención comercial: es la referencia que permite comparar máquinas de distintas marcas. El problema surge cuando el taller trabaja inoxidable o aluminio e interpreta esa cifra como universal.

La fuerza necesaria para cortar o plegar es proporcional a la resistencia del material. Si la máquina tiene una fuerza máxima fija, el espesor máximo es inversamente proporcional a la resistencia. De ahí se deriva todo lo demás.

Se calcula la relación entre la resistencia del material y los 400 N/mm² de referencia, y se divide el espesor declarado por esa relación.

Espesor admisible = espesor declarado × (400 / Rm del material)

El AISI 304 tiene una Rm de unos 600 N/mm². La relación es 600/400 = 1,5, de modo que el espesor baja a 1/1,5 = 0,65 veces el declarado. El aluminio 5754 H22 ronda los 240 N/mm²: relación 0,6 y espesor 1,65 veces el nominal.

Esta fórmula sirve para corte y plegado. Para el cilindrado el cálculo es diferente, como veremos más adelante.

Valores calculados a partir de las capacidades nominales, con inoxidable AISI 304 a 0,65 y aluminio de la serie 5000 a 1,5. Precios con IVA.

† El valor para aluminio es un límite de fuerza, no estructural. Por encima del espesor nominal hay que ampliar la holgura entre cuchillas según la tabla del fabricante, y el pisador debe poder sujetar el material. En las guillotinas hidráulicas, la apertura del pisador se convierte en la limitación antes que la fuerza: la columna de aluminio debe comprobarse para cada modelo, no aplicarse a ciegas.

La columna de inoxidable siempre implica una reducción, por lo que queda del lado seguro. Para elegir una máquina destinada principalmente a inoxidable, parta del espesor de inoxidable necesario y divídalo por 0,65: esa es la capacidad nominal en acero que debe buscar en el catálogo. Para 2 mm de 304 hacen falta 3 mm declarados.

En una plegadora universal de palanca o de delantal, el razonamiento es idéntico: la máquina genera un par máximo en la viga y el material más resistente lo agota antes. La Bernardo BB 2000 RS declara 0,8 mm en 2.000 mm a 400 N/mm², es decir, unos 0,5 mm de 304 y 1,2 mm de aluminio.

En una prensa plegadora, el dato inicial no es el espesor sino el tonelaje, y conviene calcularlo directamente. La fórmula utilizada en el taller es:

F [kN por metro] = 1,42 × Rm × S² / V

Rm es la resistencia en N/mm², S el espesor y V la apertura de la matriz, ambos en milímetros. La regla práctica para elegir V es ocho veces el espesor para materiales de 0,7 a 6 mm.

Un metro de chapa de 2 mm sobre una matriz V16 requiere:

A igual espesor, la diferencia entre acero dulce e inoxidable es de 7 toneladas por metro. En tres metros de plegado se convierte en 21 toneladas, razón por la que una prensa dimensionada para acero dulce se queda corta al llegar el primer trabajo en inoxidable.

Esta parte apenas se explica y merece entenderse, porque conduce a una cifra diferente.

Al cortar o plegar al aire, la geometría se adapta al espesor: se cambia la matriz y se ajusta la holgura de las cuchillas. La fuerza crece proporcionalmente al espesor, y se aplica el coeficiente anterior.

En una cilindradora, en cambio, la geometría es fija: la distancia entre los rodillos inferiores no cambia. El momento flector necesario crece con el cuadrado del espesor, no de forma lineal. Por tanto, el coeficiente es la raíz cuadrada de la relación entre resistencias y la reducción es mucho menor.

En una cilindradora, pasar de acero dulce a AISI 304 supone perder alrededor del 19% de espesor, no el 35%. Una máquina indicada para 2 mm de acero dulce trabaja unos 1,6 mm de inoxidable, no 1,3 mm.

Multiplique estos valores por el espesor declarado en la ficha.

† Valores teóricos fuera de la capacidad mecánica de la máquina. Véase más adelante.

Decir «trabajo inoxidable» aporta poca información. Entre las tres familias habituales en el taller hay una diferencia de resistencia del 30%.

El AISI 430 es ferrítico, magnético y el menos resistente de los tres. Se utiliza en mobiliario, paneles y carcasas. Cuesta un 35% menos que el 304 y reduce la capacidad de la máquina solo un 17%.

El AISI 304 es la referencia: austenítico, no magnético en estado recocido y el que normalmente se entiende por inoxidable sin más especificaciones.

El AISI 316 incorpora molibdeno para resistir los cloruros y se comporta en la máquina como un 304 ligeramente más duro.

Hay una característica que los coeficientes no reflejan: los inoxidables austeníticos se endurecen por deformación. Al deformarse se vuelven más duros, con dos consecuencias prácticas. En el corte, una holgura excesiva endurece el material antes de separarse, dejando una rebaba dura y desgastando antes la cuchilla: en inoxidable la holgura debe reducirse a aproximadamente el 5% del espesor, frente al 8% del acero dulce. En plegado, la recuperación elástica es mayor: el 304 debe plegarse unos grados más allá del ángulo deseado, mientras que en acero dulce la diferencia es mínima.

En aluminio, la variación es enorme y el nombre del material por sí solo no dice nada.

Un 1050 recocido, aluminio casi puro para cubiertas y revestimientos, está por debajo de 100 N/mm². El coeficiente teórico es 4,4. En la práctica ninguna cizalla lo alcanza, porque el límite estructural llega mucho antes.

Un 5754 H22, la aleación más habitual en construcción ligera, ronda los 240 N/mm², con un coeficiente de 1,65. Es el valor que se utiliza cuando no hay más información.

Un 6082 T6, estructural y tratado, alcanza 320 N/mm², con un coeficiente de 1,25. Permite solo un poco más que el acero dulce.

El proveedor de aluminio lo sabe y lo indica en el albarán. El comprador suele mirar solo el espesor. Conviene obtener la designación de la aleación antes de elegir máquina: entre 1050 y 6082 la resistencia se multiplica por tres y medio.

Además, hay dos aspectos prácticos: el aluminio es blando, tiende a arrastrarse bajo la cuchilla y a dejar rebabas, y la holgura debe ampliarse en lugar de reducirse, hasta aproximadamente el 10% del espesor. Las cizallas manuales de palanca y guillotina tienen holgura regulable precisamente por eso.

Todos los cálculos anteriores se refieren a la fuerza. Pero una máquina tiene un segundo límite, estructural, independiente del material.

Una cizalla tiene la apertura del pisador, que debe sujetar la chapa antes de que baje la cuchilla, y la regulación de la holgura entre cuchillas, cuyo recorrido es limitado. Una plegadora tiene una apertura máxima entre viga y mesa: en la BB 2000 RS es de 59 mm. Más allá, la pieza no entra, sea cual sea el material. En una cilindradora, el diámetro de los rodillos impone un radio mínimo de curvatura.

El principio que debe recordar: el coeficiente del aluminio solo se aplica dentro del intervalo de ajuste de la máquina. Fuera de él, la cuchilla trabaja mal, el corte sale torcido y el soporte se deforma. Para aluminio grueso hace falta una máquina de mayor capacidad nominal, no la misma máquina usada más allá de su capacidad declarada.

La reducción para inoxidable no plantea este problema: siempre se trabaja por debajo del nominal, por lo que no se alcanza el límite estructural.

La tabla técnica de las cizallas de palanca de la serie HS incluye una nota: no en toda la longitud.

Significa que los 4 mm declarados por la HS 5 se aplican a un tramo corto, no a los 100 mm de cuchilla. El espesor completo se consigue al morder una pieza estrecha, donde la palanca tiene una ventaja favorable; hacia el extremo de la cuchilla, el espesor útil disminuye.

Por eso no son comparables una cizalla de palanca de 4 mm y una guillotina de 1,5 mm: la primera corta grandes espesores en anchuras pequeñas, la segunda espesores menores en toda la anchura. Para recortar chapas enteras importa la longitud de corte; para cortar pletinas y redondos, el espesor. Ahí está la diferencia de precio entre ambas familias, de 170,80 € a más de 3.000 €.

Cuatro pasos, en este orden.

Primero, escriba la designación completa del material. No «inoxidable», sino «AISI 304»; no «aluminio», sino «5754 H22». Sin esa designación no se puede calcular.

Segundo, tome el espesor que realmente necesita y divídalo por el coeficiente de la tabla. El resultado es la capacidad nominal en acero dulce que debe buscar en el catálogo.

Tercero, compruebe la longitud útil y la apertura, límites independientes que no se convierten.

Cuarto, si está cerca del límite, pregunte. Cuando el cálculo queda a menos del 10% de la capacidad nominal, conviene que el fabricante confirme que la máquina soporta esa carga en uso continuo, no solo como pico. En el 0825-1494022 hacemos esta comprobación a diario. Para plegado, empiece por las plegadoras de chapa; para curvado, por las cilindradoras; y para grandes espesores, por las cizallas guillotinas hidráulicas.

¿Qué significa 400 N/mm² en la ficha de una cizalla?
Es la resistencia a la tracción del material al que se refiere la capacidad declarada: un acero de construcción tipo S235, llamado acero dulce o chapa negra en el taller. Todos los fabricantes europeos usan esa referencia para comparar máquinas de distintas marcas.

¿Cuánto espesor pierdo al pasar a inoxidable?
Alrededor del 35% en corte y plegado con AISI 304 de 600 N/mm². Una cizalla de 1,5 mm baja a 1,0 mm, y una de 4 mm a 2,6 mm. Con AISI 430 la pérdida es solo del 17%, porque es menos resistente que el 304.

¿Cuánto gano con aluminio?
Depende de la aleación. Con 5754 H22, la más común en construcción ligera, aproximadamente un 65% más. Con 6082 T6 estructural, solo un 25%. El aumento es válido únicamente dentro del intervalo de ajuste de la holgura de cuchillas y la apertura del pisador.

¿Por qué cambia el coeficiente en una cilindradora?
Porque la geometría es fija: la distancia entre rodillos no cambia con el espesor, y el momento necesario aumenta con el cuadrado del espesor, no linealmente. El coeficiente pasa a ser la raíz cuadrada de la relación entre resistencias, y la reducción en inoxidable baja del 35% al 19%.

¿Qué máquina hace falta para cortar 2 mm de inoxidable?
Una declarada para al menos 3 mm de acero dulce, porque 3 × 0,65 da 1,95. En la gama significa pasar a guillotinas hidráulicas como la HST 1300 × 4, declarada para 4 mm y apta para 2,6 mm de 304 en 1.300 mm de longitud.

¿Hay que cambiar la holgura entre cuchillas según el material?
Sí, es el ajuste que más influye en la calidad del corte. Como orientación, un 5% del espesor para inoxidable, un 8% para acero dulce y un 10% para aluminio. Una holgura excesiva endurece el inoxidable antes de separarse y deja una rebaba dura que hay que eliminar a mano.

¿Cuántas toneladas hacen falta para plegar inoxidable?
Un metro de AISI 304 de 2 mm sobre matriz V16 requiere unas 21 toneladas, frente a 14,2 para el mismo espesor de acero dulce. La fórmula es 1,42 × Rm × espesor² dividido por la apertura de matriz, con resultado en kN por metro.

¿Qué significa «no en toda la longitud» en las cizallas de palanca?
Que el espesor máximo declarado se obtiene al morder una pieza estrecha donde la palanca tiene la mejor ventaja, no a lo largo de toda la cuchilla. Una HS 5 consigue sus 4 mm en pocos centímetros, no en los 100 mm de longitud nominal de corte.

¿Cómo se comportan el cobre y el latón?
El cobre recocido ronda los 230 N/mm²: se comporta como un aluminio de construcción ligera y permite aproximadamente un 70% más de espesor que el acero dulce. El latón CuZn37 semiduro alcanza 400 N/mm² y equivale exactamente al acero de referencia, sin aumento.