Densidad y masa de materiales

Reúne la densidad de unos 150 materiales (metales, plásticos, maderas, líquidos, combustibles y graneles), cada uno con la fuente del valor, y convierte volumen en masa o masa en volumen. Puede indicar las medidas de una caja o volquete, de un tanque cilíndrico vertical, de una pila cónica, o solo el volumen o la masa. En el ejemplo, una caja de 3 × 2,2 × 0,8 m llena de arena seca pesa unas 8,46 t.

La densidad es la masa por volumen del material macizo: acero, agua, plástico. La densidad aparente, la que se usa en graneles, incluye los huecos entre los granos, por eso es mucho menor: la arena seca suelta queda entre 1442 y 1762 kg/m³, mientras que el grano de cuarzo tiene unos 2650 kg/m³. Para volquetes, silos, pilas y portes, lo que cuenta es la densidad aparente.

Porque la densidad aparente cambia con la humedad, la granulometría y lo asentado que esté el material (vibración en el transporte, altura de la pila). En la misma caja del ejemplo, la arena puede pesar de 7,61 t a 9,30 t. Para comprar o vender por volumen, mida su material: pese un cubo o caja de volumen conocido lleno sin compactar e indique el valor como densidad propia.

Cada material indica su fuente: elementos puros y disolventes del CRC Handbook of Chemistry and Physics; disoluciones de ácidos y sosa del Perry’s Chemical Engineers’ Handbook; acero, inoxidable, hormigón y vidrio de las normas EN; aleaciones del ASM Handbook; plásticos de rangos típicos del Modern Plastics Handbook; maderas del Wood Handbook del USDA; combustibles de sus especificaciones (EN 228, EN 590 y otras); y graneles de la tabla CEMA 350. Los ángulos de reposo son valores típicos de la CEMA y solo existen para algunos graneles.

En la pila cónica, la altura sale del diámetro y del ángulo de reposo: h = D/2 × tg(α), y el volumen es π·D²·h/12. Con 8 m de base y los 34° de la arena seca, la pila tiene 2,7 m de altura y unos 45 m³. En el tanque cilíndrico vertical, el volumen es π·D²/4 × nivel. Para pilas alargadas, silos con tolva y tanques con fondos, use las calculadoras de pilas y silos y de volumen de tanque, que reciben la densidad de esta página.

Sí. Los valores de la tabla son a 20 °C salvo indicación (la acetona a 25 °C, la gasolina y el diésel a 15 °C). El agua cambia poco cerca de 20 °C (un 0,02 % por grado), pero disolventes y combustibles pierden cerca de un 0,1 % de densidad por cada grado más. Los combustibles se comercializan en Europa con el volumen corregido a 15 °C, así que corrija antes de comparar con una lectura de contador.

Úsela como punto de partida. Aleaciones, plásticos y combustibles varían con la composición, la madera con la humedad y los graneles con cada lote. Para comercio, use la densidad medida o el certificado del proveedor; para silos, forjados y vehículos, use el valor máximo del rango y respete los límites de carga. El cálculo estructural y los certificados requieren un técnico competente.