En este trabajo se presenta un estudio sobre el comportamiento del campo de temperatura y del perfil de esfuerzos residuales que aparecen en una unión soldada tipo cruciforme durante la fase de enfriamiento postsoldadura. Se utiliza un modelo 3D y un análisis de transferencia de calor transciente no lineal mediante el método de los elementos finitos. La corroboración de las simulaciones obtenidas se logra experimentalmente construyendo probetas soldadas con geometría cruciforme utilizando el proceso SMAW, empleando como metal base placas en acero estructural ASTM HR A36 y metal de aporte correspondiente a electrodos E6013. Las probetas son sometidas a tres condiciones de enfriamiento: en agua, en aceite, y en aire. Se establece un campo de temperatura inicial definido de acuerdo con los datos termográficos obtenidos por vía experimental en el momento de la construcción de los testigos no estandarizados, los cuales se fabrican con tres tamaños distintos de cateto de soldadura y con un espesor de placa constante. Se encuentra muy buena correspondencia entre las curvas de enfriamiento experimentales y las curvas de enfriamiento de las simulaciones numéricas. Como conclusiones fundamentales se obtiene que tanto el tamaño de la región afectada por los esfuerzos residuales como las magnitudes pico de estos están influenciadas por el medio de enfriamiento; medios de enfriamiento que provocan tasas de enfriamiento altas, generan regiones de esfuerzos residuales, cuyas magnitudes son más altas. Además, se observó un incremento de los esfuerzos residuales para una mayor dimensión del cateto de soldadura.