Un único parámetro de un material puede afectar a muchos procesos industriales diferentes. Esto sucede con la densidad del acero, una propiedad física de la que dependen, por ejemplo, la calidad de los productos fabricados, los costos de producción, el transporte, el almacenamiento o la eficiencia energética.
Por lo tanto, estamos hablando de un factor importante que se debe tener en cuenta antes de tomar decisiones en la industria. En este artículo descubrirás el porqué.
¿Qué es la densidad del acero?
En términos sencillos, la palabra densidad se refiere a la cantidad de algo dentro de un espacio definido. Pero si lo definimos de forma más técnica, la densidad se define como la masa por unidad de volumen de un material.
Se trata de una propiedad intensiva, lo que quiere decir que la densidad de un objeto no cambia, independientemente de la cantidad que esté presente. Más claro aún: un kilo de acero tiene la misma densidad que un gramo del mismo acero.
Además, estamos hablando de una magnitud escalar. Cuanto mayor es la densidad de un material, más masa hay en un determinado volumen.
Los aceros con alta densidad son, algunas veces, más pesados y resistentes que los que tienen valores más bajos. Sin embargo, esta relación es algo más compleja y no puede aplicarse siempre, pues la densidad por sí sola no determina todas las propiedades de un material, hay que tener en cuenta también su composición química y la estructura interna.
Fórmula de la densidad del acero
Expresado algebraicamente, la fórmula es:
p=m/V
En este cálculo, la densidad (p) es igual a la masa (m) dividida por el volumen (V). Y se expresa normalmente en unidades de kilogramos por metro cúbico (kg/m3).
Tipos de densidades de aceros
En comparación con muchos otros metales, el acero es un material extremadamente denso (7850 kg/m³ de media). Por ejemplo, la del titanio es de aproximadamente la mitad que la del acero (4507 kg/m³), mientras que la del aluminio es de prácticamente un tercio (2600 kg/m³).
Para ilustrar esto con algunos ejemplos más concretos: el acero al carbono tiene una densidad de aproximadamente 7840 kg/m³, el hierro puro de alrededor de 7860 kg/m³ y el acero inoxidable ronda los 8030 kg/m³.
Existen diversos tipos de acero que guardan entre sí pequeñas variaciones en esta propiedad, las cuales dependen de su composición química:
- Acero al carbono: 7840 kg/m³
- Acero inoxidable 304: 7930 kg/m³
- Acero inoxidable 316: 8030 kg/m³
- Acero inoxidable dúplex: 7850 kg/m³
- Acero rápido: 7870 kg/m³
- Acero para herramientas: 7850 kg/m³
A mayor contenido de aleaciones y elementos de refuerzo como níquel, molibdeno o cromo en un acero, mayor será su densidad. Por ejemplo, los aceros inoxidables suelen tener densidades un poco más altas que los aceros al carbono.
Para qué sirve la densidad en aceros
La densidad es un parámetro relevante para los fabricantes porque está vinculada a la masa y el volumen de un producto. Estos factores determinan el tamaño y el peso, lo que afecta el transporte y a la utilidad de un producto metálico en un entorno determinado.
Conocer la densidad de cada tipo de acero ayuda a seleccionar el material idóneo para cada aplicación de ingeniería o de construcción. Por ejemplo, al fabricar partes de aeronaves se busca un acero resistente pero de baja densidad para reducir el peso. Mientras que en aplicaciones navales interesa un acero más denso y se prioriza que sea resistente a la corrosión.
Otro uso de esta propiedad física es para detectar defectos y variaciones en la composición de piezas de acero. Midiéndose en zonas específicas se puede encontrar irregularidades en la aleación o presencia de poros microscópicos. Así se asegura la calidad del material antes de su mecanizado o puesta en servicio.
Por qué es importante la densidad del acero
La densidad afecta al peso. Por lo tanto, un artículo de acero inoxidable pesa más que un artículo de acero al carbono del mismo tamaño.
Debido a la alta resistencia relativa del acero inoxidable, los ingenieros pueden usar versiones más delgadas del material para fabricar varios productos. Es por eso que una hoja quirúrgica puede ser micro-delgada y, a la vez, muy resistente.
En el sector de la construcción, la densidad del acero determina la carga que pueden soportar vigas, pilares y otros elementos estructurales. Cuanto mayor sea, mejor será su capacidad portante frente a cargas de compresión.
También influye en cómo se comporta el acero cuando se somete a procesos de conformado, soldadura o recocido. Los aceros más densos requieren de parámetros diferentes de temperatura, presión o amperaje.
En conclusión, entender la densidad es fundamental para lograr elegir el tipo de acero óptimo según el uso final deseado y controlar adecuadamente factores como su manipulación y procesamiento. Tener un conocimiento profundo de esta propiedad abre la puerta al desarrollo de aleaciones de alto desempeño.
