El aluminio es el material al que recurre un diseñador cuando el peso importa, y el número que hay detrás de esa decisión es la densidad: 2,70 g/cm³ para el aluminio puro, frente a 7,85 g/cm³ para el acero y 8,96 g/cm³ para el cobre. Aproximadamente un tercio del acero, a igual volumen – pero solo si la pieza está diseñada para ello, porque el aluminio también tiene un tercio de la rigidez.
¿Cuál es la densidad del aluminio?
El aluminio puro tiene una densidad de 2,70 g/cm³ (2.700 kg/m³, o 0,098 lb/in³) a temperatura ambiente. Las aleaciones comerciales se sitúan entre unos 2,63 y 2,85 g/cm³ según los elementos aleantes: 5052 a 2,68, 6061 a 2,70, 3003 a 2,73 y 7075 a 2,81. Para obtener el peso de una pieza, multiplique el volumen en cm³ por la densidad: un bruto de 1.000 cm³ en 6061 pesa 2,70 kg, y el mismo bruto en acero 7,85 kg. La densidad varía ligeramente con la temperatura y el temple, pero no lo suficiente para importar en el peso de una pieza, una lista de empaque o un cálculo de flete.
Densidad de las aleaciones que aparecen en los planos
| Material | Densidad (g/cm³) | kg/m³ | Frente al acero |
|---|---|---|---|
| Aluminio 1050 (puro) | 2,70 | 2.700 | 34 % |
| Aluminio 3003 | 2,73 | 2.730 | 35 % |
| Aluminio 5052 | 2,68 | 2.680 | 34 % |
| Aluminio 6061 | 2,70 | 2.700 | 34 % |
| Aluminio 6082 | 2,70 | 2.700 | 34 % |
| Aluminio 7075 | 2,81 | 2.810 | 36 % |
| Acero (dulce, DC01) | 7,85 | 7.850 | 100 % |
| Inoxidable 304 | 8,00 | 8.000 | 102 % |
| Cobre C11000 | 8,96 | 8.960 | 114 % |
| Latón (CuZn37) | 8,44 | 8.440 | 108 % |
Densidad del cobre, el latón y el acero: 8,96, 8,44 y 7,85 g/cm³
La tabla anterior es la respuesta completa para los metales que trabajamos más, y lo práctico es lo que el número cambia aguas abajo. El cobre está a 8,96 g/cm³ y el latón a 8,44, frente a 2,70 del aluminio: el mismo volumen de cobre pesa 3,3 veces más. El acero dulce está a 7,85 y el inoxidable 304 a 8,00, así que una pieza de acero pesa unas 2,9 veces la de aluminio. Nada de esto es razón para evitar un metal: es razón para meter la densidad en el cálculo antes de fijar el plano.
- Cobre, C11000 – 8,96 g/cm³, 3,3 veces el aluminio. Las piezas de cobre se eligen sobre todo por conductividad o acabado más que por peso: un bruto de 1.000 cm³ pesa 8,96 kg frente a 2,70 kg en aluminio, y esa diferencia aparece en el flete en cada envío. Vea si el cobre es magnético.
- Latón, CuZn37 – 8,44 g/cm³, 3,1 veces el aluminio. El latón es el material habitual de los racores de sensor y las tuercas mecanizadas, a menudo comprados al peso: la densidad forma parte del precio. Vea el latón frente al bronce.
- Acero dulce, DC01 – 7,85 g/cm³. El acero es la columna de referencia de la tabla: las filas de aluminio se dan en porcentaje de ella, y 7,85 es el número del que parte todo cálculo de peso en chapa.
- Inoxidable 304 – 8,00 g/cm³. Algo más pesado que el acero dulce, y es la calidad de la mayoría de las carcasas de sensor embutidas: pasar una carcasa de aluminio a inoxidable casi triplica su peso.
- Aleaciones de aluminio – de 2,68 a 2,81 g/cm³. La dispersión importa en una pieza limitada por peso: la misma geometría en 7075 pesa un 4 % más que en 6061.
Donde se nota la diferencia es en el flete y la manipulación. El flete aéreo se factura por peso tasable, así que una pieza de cobre o latón paga su densidad en cada envío: un soporte de aluminio de 500 g en latón pesa 1,56 kg. Donde el plano permite el metal más ligero, el ahorro es real; donde no lo permite – conductividad, desgaste, un requisito magnético – la densidad es simplemente un coste del material y pertenece al presupuesto.
Convertir la densidad en peso de pieza
El peso es el volumen multiplicado por la densidad, y en una pieza estampada o embutida el volumen viene del bruto, no de la geometría acabada: espesor de chapa por área desarrollada, menos la merma recortada. Por eso aprovechamiento de material y peso son la misma conversación. Para una pieza plana es aritmética rápida; para una carcasa embutida conviene calcular desde el bruto, porque la pared se adelgaza y la brida se engrosa, y la pieza acabada no pesa exactamente lo que pesaba el bruto. Vea la conversión de espesor y gauge cuando el plano aún está en gauge.
Lo que la densidad del aluminio aporta y lo que no
- Peso: sí – un tercio de la masa a igual volumen, y por eso gana en transporte, dispositivos portátiles y todo lo que se levanta repetidamente.
- Rigidez: no – el módulo de Young es aproximadamente un tercio del del acero, así que una pieza limitada por flecha suele necesitar más sección o un nervio, y la ventaja de peso se reduce.
- Flete y embalaje – una pieza más ligera cuesta menos enviar, y el ahorro de flete es dinero real en un programa que viaja por avión.
- Comportamiento térmico – el aluminio conduce mejor el calor que el acero y se dilata más, dos cosas que importan en una carcasa que debe mantener un sensor a temperatura.
- Coste por kilo – el aluminio cuesta más por kilo que el acero: el ahorro debe venir del peso, de la resistencia a la corrosión o del proceso, no del precio del material.
Conversiones habituales
| Unidad | Aluminio | Acero |
|---|---|---|
| g/cm³ | 2,70 | 7,85 |
| kg/m³ | 2.700 | 7.850 |
| lb/in³ | 0,098 | 0,284 |
| lb/ft³ | 169 | 490 |
| kg por m² a 1 mm | 2,70 | 7,85 |
Punto clave
Use 2,70 g/cm³ para las aleaciones de aluminio en cualquier primer cálculo de peso, 2,68 para el 5052 y 2,81 para el 7075, y 8,96, 8,44 y 7,85 para cobre, latón y acero. Calcule desde el bruto y no desde la pieza acabada en todo lo que sea embutido, y recuerde que el tercio del peso del acero viene con un tercio de su rigidez.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la densidad del aluminio en kg/m3?
2.700 kg/m³ para el aluminio puro. Las aleaciones comerciales van de unos 2.630 a 2.850 kg/m³.
¿El aluminio es más ligero que el acero?
Sí, a igual volumen: 2,70 g/cm³ frente a 7,85 del acero dulce, así que una misma sección maciza pesa alrededor de un tercio. Una pieza dimensionada por rigidez puede acabar más pesada de lo que sugiere ese ratio, porque el aluminio también es menos rígido.
¿Cuál es la densidad del aluminio 6061?
2,70 g/cm³, prácticamente igual que el aluminio puro para los cálculos de peso.
¿Cómo calculo el peso de una pieza de aluminio?
Multiplique el volumen en cm³ por 2,70 para el aluminio puro o el 6061, o por la densidad de la aleación indicada en el plano. En piezas de chapa, parta del área del bruto multiplicada por el espesor.
¿Cuál es la densidad del cobre?
8,96 g/cm³ (8.960 kg/m³) para el cobre puro C11000 – unas 3,3 veces la densidad del aluminio y un 14 % más que el acero dulce.
¿Cuál es la densidad del acero?
7,85 g/cm³ para el acero dulce como el DC01, y 8,00 g/cm³ para el inoxidable 304. Los aceros aleados se sitúan entre unos 7,75 y 8,05 según los elementos de aleación.
¿El cobre es más pesado que el acero?
Sí. El cobre está a 8,96 g/cm³ frente a 7,85 del acero dulce, así que a igual volumen es un 14 % más pesado; el inoxidable 304 queda entre ambos, en 8,00.
¿Cuál es la densidad del latón?
8,44 g/cm³ para el CuZn37. La densidad del latón sube con el contenido de zinc, de unos 8,4 a 8,7 g/cm³ entre las calidades habituales.
Normas y fuentes
- EN 573-3 – Aluminio y aleaciones de aluminio: composición química y forma de los productos.
- ASTM B209 – Standard Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Sheet and Plate.
- EN 10088-1 – Aceros inoxidables (números de material para la comparación).
- EN 10025-2 – Productos laminados en caliente de aceros para estructuras.
Los valores de densidad son constantes del material a temperatura ambiente (20 °C); los elementos de aleación los desplazan unos pocos puntos por ciento.