Sobre el cálculo del peso del acero
Esta calculadora de peso del acero permite calcular la masa teórica de perfiles metálicos a partir de las dimensiones de su sección transversal, su longitud y la densidad del material. El cálculo del peso del acero incluye barras redondas y armaduras de refuerzo, tubos circulares, vigas en I, canales, ángulos, placas, perfiles en T y perfiles huecos rectangulares o cuadrados.
Para las vigas en I y los canales, la calculadora también permite realizar cálculos a partir de la masa tabulada de los perfiles europeos estándar IPE, HEA, HEB, UPN y UPE. Los resultados permiten determinar la masa por metro, la masa de una pieza y la masa total de varias piezas idénticas al comprar acero, fabricar componentes metálicos o planificar su transporte.
Valores orientativos y recomendaciones
Principio general del cálculo de la masa
Cálculo a partir de la geometría. Primero se determina el área de la sección transversal del metal, S, en mm2, utilizando las dimensiones de la sección en milímetros. El área se convierte a m2 y se multiplica por la densidad del material ρ en kg/m3. El valor obtenido es la masa por metro lineal en kg/m.
M1 = S × ρ / 106
El factor 106 permite convertir el área de la sección transversal de mm2 a m2. Después, la masa por metro se multiplica por la longitud L en metros, y la masa de una pieza se multiplica por la cantidad N.
Mpieza = M1 × L
Mtotal = Mpieza × N
Densidad del acero. El valor predeterminado es 7850 kg/m3, una densidad de cálculo utilizada habitualmente para el acero estructural al carbono. Cuando cambia la densidad, la masa calculada varía proporcionalmente: un aumento del 2 % en la densidad produce un aumento del 2 % en la masa si la geometría permanece constante.
Por ejemplo, una barra redonda de acero de 16 mm de diámetro y una densidad de 7850 kg/m3 tiene una masa teórica aproximada de 1,578 kg/m. Para una longitud de 2 m, la masa de una barra es de unos 3,157 kg.
Barras redondas y armaduras de refuerzo
Área de la sección circular. Se calcula a partir del diámetro d en milímetros. Se utiliza la constante matemática π ≈ 3,141592653589793 sin redondearla previamente a 3,14.
S = π × d2 / 4
Para las barras de acero de refuerzo, el área se calcula utilizando el diámetro nominal de una sección circular. No se aplican coeficientes de corrección adicionales por las corrugas de las barras de armadura.
Tubos circulares
Área de la sección anular. El área del hueco interior se resta del área del círculo exterior. El diámetro interior es igual al diámetro exterior d menos el doble del espesor de pared t.
S = π × t × (d - t)
Las dimensiones d y t se expresan en milímetros. Para que exista un hueco interior, el espesor de pared debe ser inferior a la mitad del diámetro exterior: 2t < d. La fórmula tiene en cuenta el interior hueco del tubo sin aplicar coeficientes de corrección adicionales.
Vigas en I, canales y perfiles en T con dimensiones personalizadas
Sección transversal compuesta. El área se calcula sumando las áreas de las partes rectangulares del perfil. Las zonas comunes entre el alma y las alas se contabilizan una sola vez. Los radios de acuerdo y las inclinaciones de las alas no se modelan en estas fórmulas.
Viga en I. El área de las dos alas de anchura b y espesor h1 se suma al área del alma central de espesor t. La altura del alma entre las alas es igual a h − 2h1.
S = (h - 2h1) × t + 2 × b × h1
Canal o perfil en U. El área del alma, de espesor s y altura h − 2t, se suma al área de las dos alas de anchura b y espesor t.
S = (h - 2t) × s + 2 × b × t
Perfil en T. El área de un ala de anchura b y espesor h1 se suma al área del alma de espesor t situada debajo de dicha ala.
S = b × h1 + (h - h1) × t
En las vigas en I y los canales, la suma de los espesores de las dos alas debe ser inferior a la altura total de la sección. En los perfiles en T, el espesor del ala debe ser inferior a la altura total. El espesor del alma no debe superar la anchura del ala. Si no se cumplen estas condiciones geométricas, no se calcula la masa.
Ángulos, placas y perfiles huecos
Perfil angular. El área equivale a la suma de las áreas de dos alas perpendiculares menos la zona cuadrada donde se superponen. La misma fórmula se aplica a los ángulos de alas iguales y desiguales.
S = t × (a + b - t)
En esta fórmula, a y b representan las dimensiones de las alas y t es su espesor común. El espesor debe ser menor que la dimensión de cada ala. Los radios de las esquinas interiores y exteriores no se incluyen en el cálculo.
Placa o pletina. El área de la sección transversal rectangular se calcula multiplicando la anchura b por el espesor t.
S = b × t
Perfil hueco rectangular. El área se calcula como la diferencia entre el área del rectángulo exterior y la del hueco interior. Para una altura h, una anchura b y un espesor de pared uniforme t, la fórmula es:
S = 2 × t × (h + b - 2t)
El espesor de pared debe ser inferior a la mitad de la menor dimensión exterior: 2t < min(h, b). El cálculo supone esquinas rectas sin radios de redondeo. No se aplica ningún factor de reducción adicional por las esquinas del perfil hueco.
Perfiles de acero europeos estándar
Masa tabulada. Para las vigas en I estándar de las series IPE, HEA y HEB y los canales de las series UPN y UPE, la masa por metro lineal se obtiene directamente de la tabla integrada de tamaños de perfiles. No se vuelve a calcular el área de la sección transversal: el valor tabulado seleccionado en kg/m se utiliza como punto de partida para calcular la masa según la longitud.
Por ejemplo, la tabla establece 22,4 kg/m para IPE 200 y 25,3 kg/m para UPN 200. Para una viga IPE 200 de 2,5 m de longitud, la masa de una pieza es 22,4 × 2,5 = 56 kg, mientras que tres piezas idénticas tienen una masa total de 168 kg.
Densidad considerada. Las masas tabuladas de los perfiles estándar corresponden a una densidad nominal del acero de 7850 kg/m3. No se aplica ningún ajuste adicional de densidad a estos valores. A diferencia de los cálculos basados en secciones rectangulares simplificadas, la masa tabulada tiene en cuenta las características de la geometría nominal de los perfiles de acero laminados.
Selección del método de cálculo. Para un perfil estándar, el resultado final se determina a partir de su masa tabulada. Para un perfil con dimensiones personalizadas, se utilizan el área geométrica de la sección transversal y la densidad especificada. Los resultados de ambos métodos no se promedian ni se les añaden coeficientes de corrección porcentuales.
Precisión y redondeo
Cálculos intermedios. El área de la sección transversal y la masa por metro se calculan sin redondeos intermedios. El redondeo se aplica al mostrar los resultados. Para masas iguales o superiores a 10 kg se muestran hasta dos decimales; desde 0,01 kg hasta menos de 10 kg se utilizan tres decimales; y para valores inferiores se utilizan cuatro decimales. Los valores inferiores a 0,0001 kg se muestran en notación científica.
Masa total. La masa total se calcula multiplicando la masa redondeada de una pieza por la cantidad entera de piezas. Después, el resultado también se redondea para su visualización. Por tanto, la masa total mostrada es coherente con la masa indicada para una pieza individual dentro de la precisión de presentación.
Normas europeas relacionadas
Vigas en I y canales. La norma EN 10365, «Perfiles de acero laminados en caliente en U, I y H. Dimensiones y masas», establece las características nominales de los perfiles de acero laminados, incluidas las series IPE, HE, UPN y UPE. Las tolerancias dimensionales y de forma también se regulan mediante la norma EN 10034, «Perfiles I y H de acero estructural. Tolerancias de forma y dimensiones», y la norma EN 10279, «Perfiles U de acero laminados en caliente. Tolerancias de forma, dimensiones y masa».
Perfiles angulares. La norma EN 10056-1, «Angulares de acero estructural de alas iguales y desiguales. Parte 1: Dimensiones», establece las dimensiones nominales y las características de los perfiles angulares laminados en caliente. Las tolerancias de forma y dimensiones se definen en la norma EN 10056-2, «Parte 2: Tolerancias de forma y dimensiones».
Perfiles huecos estructurales. La norma EN 10219-2, «Perfiles huecos estructurales soldados conformados en frío de acero no aleado y de grano fino. Parte 2: Tolerancias, dimensiones y características de la sección», y la norma EN 10210-2, «Perfiles huecos estructurales acabados en caliente de acero no aleado y de grano fino. Parte 2: Tolerancias, dimensiones y características de la sección», proporcionan datos de referencia para comparar las masas calculadas de tubos y perfiles huecos con las características de los productos de acero normalizados.
Acero para armaduras. La norma EN 10080, «Acero para el armado del hormigón. Acero soldable para armaduras de hormigón armado. Generalidades», establece los requisitos generales para los productos de acero de refuerzo. Al comparar la masa calculada a partir del diámetro nominal con los datos del proveedor, deben tenerse en cuenta las características del producto específico.
Los valores nominales de las normas y los catálogos pueden diferir de la masa real de un producto dentro de las tolerancias de fabricación. Para estimar la masa de un lote concreto de productos de acero, es habitual utilizar la masa por metro indicada en las especificaciones del fabricante y las longitudes reales de las piezas suministradas.
FAQs
¿Por qué la masa de una viga en I estándar difiere del resultado calculado a partir de sus dimensiones?
En las tablas de perfiles de acero normalizados, la masa por metro se especifica mediante un valor que tiene en cuenta la forma nominal de la sección laminada. Cuando se calcula una viga en I a partir de sus dimensiones, el alma y las alas se representan como rectángulos sin redondeos ni zonas de transición. Por ello, los valores pueden diferir incluso cuando las dimensiones principales son idénticas.
¿Qué densidad del acero debe utilizarse para calcular su peso?
Para el acero estructural habitual se utiliza frecuentemente una densidad de cálculo de 7850 kg/m3. Si se conoce la densidad de un material concreto, puede emplearse en los cálculos basados en la geometría. La masa calculada cambia en proporción directa a la relación entre la nueva densidad y el valor original.
¿Por qué una barra de armadura puede tener una masa diferente a la de una barra redonda lisa del mismo diámetro?
La calculadora determina la masa teórica a partir del área de la sección circular y del diámetro nominal. Las barras corrugadas de refuerzo tienen nervaduras y hendiduras, mientras que su masa nominal viene determinada por las características del producto específico. Para las armaduras normalizadas, la masa tabulada por metro puede proporcionar un valor de referencia más preciso.
¿Cómo se calcula el peso total de varias piezas de acero idénticas?
Primero se determina la masa por metro de la sección transversal y, después, la masa de una pieza de la longitud especificada. Este valor se multiplica por el número de piezas idénticas. Se supone que todas las piezas del lote tienen las mismas dimensiones, longitud y densidad del material.
¿Qué método es más preciso para una viga en I o un canal: los datos del perfil estándar o las dimensiones personalizadas?
Si el perfil de acero corresponde a una serie normalizada IPE, HEA, HEB, UPN o UPE, es preferible utilizar la masa tabulada del tamaño de perfil seleccionado. Para una sección no estándar, la masa se calcula a partir de las dimensiones especificadas y la densidad del acero. La diferencia entre ambos métodos se debe principalmente a cómo se tiene en cuenta la geometría nominal del perfil laminado.