En el mundo material, la densidad importa.
Puede que no dediquemos mucho tiempo a reflexionar sobre la densidad de una sustancia, pero los metalúrgicos y los ingenieros probablemente piensen en la densidad más de lo que la mayoría de los consumidores se dan cuenta.
La densidad de un objeto determina si flotará o se hundirá. ¿Sabes por qué una pequeña piedra cae al fondo de un vaso de agua mientras que un tronco gigante flota en la superficie de un río? Densidad. El guijarro es más denso que el agua mientras que el árbol es menos denso.
Al igual que el guijarro, el acero también es más denso que el agua, pero los barcos fabricados con toneladas de acero transportan carga y pasajeros sobre el océano todo el tiempo. ¿Cómo explica eso la densidad? ¿Y por qué estamos discutiendo la densidad de todos modos?
A medida que los investigadores aprendieron más sobre la densidad, también descubrieron cómo aprovechar el concepto para hacer avanzar la tecnología. Volviendo al ejemplo del barco, sabemos que el aire dentro de las cámaras de flotación del barco es menos denso que el agua debajo de él. Es por eso que un barco de acero flota y un submarino de acero se hunde.
La densidad es importante para los fabricantes porque está vinculada a la masa y el volumen de un producto. Estos factores juntos determinan el tamaño y la flotabilidad, que afectan el transporte, el peso y la utilidad de un producto de metal en un entorno determinado.
¿Qué es la densidad?
En términos generales, la palabra densidad se refiere a la cantidad de algo dentro de un espacio definido. cuando decimos Manhattan está densamente pobladaqueremos decir que mucha gente vive dentro de los límites del municipio.
Más científicamente, la densidad se define como masa por unidad de volumen. Expresada algebraicamente, la fórmula queda así:
p=m/V
En este cálculo, la densidad (p) es igual a la masa (m) dividida por el volumen (V).
La densidad también es una propiedad intensiva, lo que significa que la densidad de un objeto nunca cambia sin importar cuánto esté presente.
Considere la vieja pregunta: ¿Qué pesa más, una tonelada de ladrillos o una tonelada de plumas? La respuesta, por supuesto, es que ambos pesan lo mismo: una tonelada. El poder de la broma radica en el concepto de densidad, no de peso. La densidad de un ladrillo es de 1,992 gramos por centímetro cúbico, mientras que la densidad de una pluma es de aproximadamente 0,0025 gramos por centímetro cúbico. Es por eso que una pulgada cuadrada de ladrillo pesa más que una pulgada cuadrada de plumas, de hecho, unas 800 veces más.
Hablando de unidades de medida, la densidad se puede medir en kilogramos por metro cúbico (kg/m3), gramos por centímetro cúbico (g/cm3), gramos por metro cúbico (g/m3), o libras por pulgada cúbica (lb/in3). Para calcular la densidad de un objeto de acero inoxidable o para convertir la densidad de una unidad de medida a otra, puede utilizar nuestra calculadora de metales para calcular el peso y la densidad del acero inoxidable.
¿Por qué importa la densidad?
Los diseñadores industriales incluyen varios factores sobre el metal cuando desarrollan sus conceptos. La densidad es uno de esos factores. Un metal puede ser mucho más denso que otro. Si está diseñando una lámpara para sentarse sobre una mesa, por ejemplo, la densidad del material utilizado puede no importar mucho. Si estás diseñando un avión que tiene que despegar y permanecer en el aire, la densidad de repente se vuelve muy importante.
La densidad también importa cuando los metalúrgicos mezclan un metal con otro para hacer una aleación. El acero es una aleación de hierro, carbono y otros productos químicos. Los diferentes tipos de acero se componen de varias mezclas de elementos químicos. El acero inoxidable, por ejemplo, contiene al menos un 10,5 % de cromo, mientras que el acero al carbono tiene un contenido de cromo más bajo. En consecuencia, la densidad del acero simple es ligeramente diferente de la densidad del acero inoxidable.
Al crear un nuevo grado de acero o soldar un tipo de acero con otro, la densidad afecta la resistencia, la dureza y la maleabilidad del material producido.
¿Cuál es la densidad del acero inoxidable?
En comparación con muchos otros metales, el acero es un material extremadamente denso. El titanio, por ejemplo, tiene una densidad de aproximadamente la mitad que la del acero, y el aluminio tiene aproximadamente un tercio de la densidad.
La densidad del acero simple es de aproximadamente 490 libras por pie cúbico, que también se puede expresar como 7,85 g/cm3. La densidad del acero al carbono es de aproximadamente 7,84 g/cm3la densidad del hierro puro es de alrededor de 7,86 g/cm3y el del acero inoxidable es de unos 8,03 g/cm3. El grado particular y la composición química del acero hacen que su densidad varíe ligeramente.
El acero inoxidable es la variedad de acero más densa, pero ¿cómo varía la densidad entre los diferentes tipos de acero inoxidable?
Veamos los dos grados de acero inoxidable más utilizados: acero inoxidable 304 y acero inoxidable 316. La densidad del grado 304 se sitúa en 7930 kg/m3 mientras que la densidad del grado 316 es de unos 7980 kg/m3. La diferente composición química y contenido de los dos grados determina la diferencia en sus densidades. El acero inoxidable 304 es menos denso que el 316, pero tiene una densidad ligeramente mayor que el acero inoxidable 430 con 7750 g/m3.
La densidad afecta el peso. (¿Recuerda el ejemplo de los ladrillos y las plumas?) Por lo tanto, un artículo de acero inoxidable pesa más que un artículo de acero al carbono del mismo tamaño, y un producto de acero inoxidable de grado 316 pesa más que el mismo producto fabricado con acero inoxidable de grado 304.
Sin embargo, en general, un pie cúbico de acero inoxidable pesa alrededor de 490 libras.
Cómo utilizar su conocimiento de la densidad al seleccionar materiales
¿Qué debe tener en cuenta acerca de la densidad al elegir el material para la fabricación o la construcción?
Considere varios factores al determinar el metal adecuado para su proyecto. Debe pensar en las propiedades físicas del metal: su punto de fusión, conductividad y (sí) su densidad. También debe considerar sus propiedades mecánicas, como la fuerza, la ductilidad y la resistencia.
Al elaborar sus inventos, los ingenieros sopesan los beneficios relativos de cada propiedad a medida que determinan qué materiales deben componer su nuevo producto.
La densidad es particularmente importante para proyectos donde el peso es una consideración crítica. Los ingenieros intentarán encontrar un producto de baja densidad si necesitan controlar el peso de un objeto. Dicho esto, también deben considerar la relación resistencia-peso para que el material del producto sea lo suficientemente fuerte para hacer el trabajo.
Una aleación altamente densa como el acero es mucho más fuerte que muchos otros metales. Y dado que el acero inoxidable también es resistente a la corrosión y atractivo a la vista, es la opción popular para todo, desde utensilios de cocina hasta suministros quirúrgicos.
Debido a la alta relación de resistencia relativa del acero inoxidable, los ingenieros pueden usar versiones más delgadas del material para fabricar varios productos. Es por eso que una cuchilla quirúrgica puede ser microdelgada y, al mismo tiempo, muy resistente.
Para obtener más información sobre la composición y los usos del acero inoxidable, visite otros artículos en nuestro sitio.
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