Lo que pesa una chapa, una barra o un tubo de acero — y para qué sirve la cifra

Por qué una sola densidad cubre todas las calidades

Las calidades de acero difieren en unas décimas de por ciento de carbono, algo de manganeso, a veces una traza de vanadio o niobio. Nada de eso cambia cómo se empaquetan los átomos de hierro: la densidad apenas se mueve. En todo el dominio de los aceros al carbono y de baja aleación el reparto va de unos 7.800 a 7.870 kg/m³ — menos de un uno por ciento, que queda dentro de la tolerancia de laminado sobre el espesor de la chapa que estás pesando. Los dos grandes cuerpos normativos fijan por eso un único valor nominal: AISC usa 490 lb/ft³, y la EN 1991-1-1 tabla A.4 da 77 kN/m³ al acero estructural. Divide 77 entre 9,81 y sale 7.849 kg/m³. Es la misma cifra, y es la que usa la calculadora.

El corolario es lo que hay que llevarse: una calculadora de masa no dice nada sobre la resistencia. Dos secciones idénticas en S235 y S355 pesan exactamente lo mismo y una aguanta la mitad más. Si tu pregunta real es si una sección va a sostener algo, el peso es la salida equivocada: esa pregunta corresponde a una comprobación de viga, que necesita el módulo resistente, el módulo de elasticidad y una tensión admisible, y ninguno aparece aquí.

Donde la herramienta sí distingue materiales, las diferencias son reales y conviene conocerlas. En el mismo tubo cuadrado 50 × 50 × 3 de 6 m: acero dulce 26,56 kg, inoxidable austenítico 27,07 kg, inoxidable ferrítico 430 26,06 kg, latón 28,76 kg, cobre 30,32 kg, titanio 15,26 kg y aluminio 9,14 kg. El aluminio pesa aproximadamente un tercio del acero y el titanio algo más de la mitad: es toda la razón por la que se especifican en una pieza que alguien tiene que cargar.

Aristas vivas: donde la fórmula y el catálogo se separan

Todas las fórmulas de área de la herramienta suponen aristas perfectamente vivas. Un tubo redondo vale π/4 × (D² − (D − 2t)²). Un tubo cuadrado vale a² − (a − 2t)². Un angular vale t × (a + b − t), que resta el solape de esquina que si no se contaría dos veces. Un hexágono se mide entre caras y vale (√3/2) × f², un 13,4 % menos que un cuadrado de la misma medida. Todas son exactas para una sección idealizada y ligeramente falsas para una real, en un sentido que depende de cómo se fabricó.

Un perfil laminado en caliente tiene un acuerdo en el encuentro de las alas o del alma, y ese acuerdo añade material que la fórmula no cuenta. Un perfil hueco conformado en frío tiene esquinas exteriores redondeadas, que quitan material que la fórmula sí cuenta. Las propias notas de la herramienta cifran la discrepancia en un uno o dos por ciento — bastante pequeña para no cambiar un plan de izado, bastante grande para importar en una factura de diez toneladas. Cuando existe una masa de catálogo, usa el catálogo: es sobre lo que te facturarán, y la fórmula está para las secciones que no aparecen en ninguno.

Un caso donde se ven las dos mitades a la vez. Para un angular L2×2×¼ la herramienta devuelve 0,9375 pulg² y 3,190 lb/pie. El peso nominal tabulado por AISC para ese angular vale 3,19 lb/pie — clavado — mientras que su área tabulada vale 0,944 pulg², un 0,7 % más que la cifra de aristas vivas. La masa concuerda y el área no, que es exactamente lo que cabe esperar de una tabla que publica un peso nominal redondeado a los mismos decimales donde cae la fórmula. Si usas el área para algo estructural, sácala de la tabla de perfiles, no de aquí.

Un fallo franco que conviene conocer. Si le das a un perfil hueco una pared más gruesa que la mitad de su medida exterior, la herramienta lo trata en silencio como barra maciza en vez de rechazarlo. Un tubo cuadrado de 50 mm con pared de 25 mm devuelve 2.500 mm², la sección maciza; con pared de 30 mm devuelve 2.500 mm² también. Ningún aviso. En la práctica solo caerás ahí tecleando un diámetro en el campo de pared, pero es justo la errata que produce una cifra verosímil.

Tres preguntas que la cifra sí responde

¿Pueden llevarla dos personas? Una chapa de 1,25 × 2,50 m en 4 mm pesa 98,1 kg. No es una carga para dos bajo ninguna lectura de ninguna guía de manipulación: es una carretilla o una ventosa de vacío. Un tramo de 6 m de tubo cuadrado 50 × 50 × 3 pesa 26,6 kg y una barra Ø 12 de 6 m 5,33 kg, ambos de una sola persona. El umbral a recordar: en la mayoría de los países la manipulación manual depende de una evaluación de riesgos y no de un límite fijo, pero los valores orientativos rondan los 25 kg para una carga a dos manos pegada al cuerpo, y caen mucho en cuanto la carga se aleja del tronco, está en el suelo o pasa del hombro. Una chapa reúne las tres cosas.

¿Aguantará el forjado? Convierte la masa en presión sobre la huella. Un metro cuadrado de chapa de 10 mm pesa 78,5 kg, o sea 0,77 kN/m². Un forjado de vivienda dimensionado según la categoría A de la EN 1991-1-1 lleva una sobrecarga de uso de unos 1,5 a 2,0 kN/m²: dos chapas apiladas en plano ya consumen todo el margen, y cinco — 393 kg por metro cuadrado, 3,85 kN/m² — son el doble. El acero es lo bastante denso como para que una pila de aspecto modesto en un garaje o en un altillo sea una verdadera cuestión estructural, y es justamente porque parece pequeña que nadie la plantea.

¿Cuánto costará el transporte? El flete se factura al mayor entre el peso real y el volumétrico, y el acero nunca es el volumétrico: un palé de chapa es lo bastante denso para que gane siempre el peso real. La masa que saca la calculadora es por tanto la cifra sobre la que cotiza el transportista, y merece la pena usar el campo de cantidad: introduce el número de piezas y la herramienta multiplica antes del total, de modo que cotizas el envío y no una barra. El campo de precio toma una tarifa por unidad de masa y cambia de base con el sistema de unidades — por kilogramo en métrico, por libra en imperial: comprueba en cuál estás antes de leer el coste.

Leer con atención el selector de unidades

El único sitio donde la herramienta te dejará cometer un error silencioso es la mezcla de escalas. Las medidas de sección se introducen en la unidad pequeña — milímetros en métrico, pulgadas en imperial — mientras que la LONGITUD se introduce en la grande: metros o pies. Es la convención correcta, porque así se describe el material, pero significa que una chapa se introduce como «1.000 de ancho, 10 de espesor, 2 de largo» con dos unidades distintas en la misma fila de campos. Invíertelas y el resultado se va por un factor mil, y seguirá pareciendo un número.

Dos comprobaciones lo cazan. Una: la masa por unidad de longitud que la herramienta imprime junto al total. Para el acero estructural vale unos 8 kg por metro por cada 1.000 mm² de sección: si sabes a grandes rasgos cuántos milímetros cuadrados tienes, sabes a grandes rasgos cuánto debe salir el kilo por metro. Dos: el volumen, pequeño y fácil de imaginar. Un metro cúbico de acero pesa 7,85 toneladas, así que una chapa de 1 × 1 m en 10 mm vale 0,01 m³ y pesa 78,5 kg — una referencia que conviene recordar, porque hace inmediatos todos los demás espesores: 5 mm, la mitad; 20 mm, el doble.

Preguntas frecuentes

¿La calculadora distingue el S235 del S355?

No, y no le hace falta. Hay una sola entrada «acero dulce / al carbono» a 7.850 kg/m³ y todas las calidades al carbono y de baja aleación caen ahí. La densidad la fija la estructura cristalina del hierro, que esas calidades comparten; los elementos de aleación que las separan suponen una fracción de por ciento en masa y mueven la densidad menos de lo que la tolerancia de espesor del laminador mueve la masa de la chapa. Si tienes un certificado de material con una densidad concreta, el campo personalizado la acepta. Lo que no hay que hacer es leer nada sobre resistencia en esta página: las dos calidades pesan igual y una aguanta la mitad más.

¿Por qué la cifra de mi proveedor difiere en torno a un uno por ciento?

Las esquinas, y a veces la tolerancia. Todas las fórmulas de área de aquí tratan la sección como si tuviera aristas perfectamente vivas. Un perfil laminado en caliente tiene un acuerdo en cada encuentro interior, que añade material; un perfil hueco conformado en frío tiene esquinas exteriores redondeadas, que lo quitan. Las notas de la herramienta lo cifran en un uno o dos por ciento, y el sentido depende del proceso. Encima, los laminadores trabajan con tolerancia de espesor: dos chapas del mismo espesor nominal difieren realmente un par de por ciento en masa. Cuando existe una masa de catálogo publicada, esa manda — es sobre ella que se calcula la factura.

¿Cómo peso un IPE o un UPN con esto?

No lo haces, y no deberías intentarlo. No hay perfil en I ni en U en la lista, y reconstruir un IPE con tres rectángulos da el área de aristas vivas sin los acuerdos, que en un perfil laminado son una fracción significativa del material. Todos los perfiles laminados tienen una masa por metro publicada en las tablas de perfiles — para eso están: cógela de ahí y multiplica por tu longitud. Esta calculadora es para lo que no está en ninguna tabla: chapa, pletina, redondo, hexágono, tubo y angular cortados a una medida que has elegido.

¿El inoxidable pesa más que el acero dulce?

Ligeramente, y solo los austeníticos. La serie 300 — 304 y 316, los A2 y A4 que se leen en la tornillería — lleva bastante níquel para llegar a unos 8.000 kg/m³, alrededor de un 2 % más que el acero dulce. El ferrítico 430 va al revés, en torno a 7.700, un 2 % menos. En el mismo tubo 50 × 50 × 3 de 6 m eso da 27,07 kg en 304 frente a 26,56 en acero dulce y 26,06 en 430: una diferencia que nunca se nota y que se ve en un contenedor. La fundición, a 7.200, es realmente un 8 % más ligera, lo que sorprende a quien la asocia con lo pesado — una pieza de fundición es pesada porque es gruesa, no porque el metal sea denso.

¿Cuál es la comprobación mental más rápida de que el orden de magnitud es correcto?

El acero pesa 7.850 kg por metro cúbico, o sea 7,85 kg por litro. Una sección de 1.000 mm² sobre un metro de largo es un litro: 7,85 kg por metro — recuerda esa única cifra y compruebas de cabeza cualquier pletina o redondo. Una pletina 50 × 10 son 500 mm², o sea unos 3,9 kg/m, que es lo que devuelve la herramienta. Para la chapa, recuerda que un metro cuadrado de 10 mm son 0,01 m³ y por tanto 78,5 kg; todos los demás espesores salen de ahí linealmente, 5 mm a 39,25 kg y 20 mm a 157 kg. Cualquier desviación de más de un cinco por ciento respecto a esas referencias es una errata, no una sorpresa.