Aluminio

Página ANEXPA ...................... ............................... .................... ......................... .......................... ....................... ....................... ................11.Un ....11.Un metal con vocación de futuro.................. futuro.............................. ..................... ................22.Cómo .......22.Cómo se obtiene el aluminio ...................... ............................... .................... .....................2-53.Produ ..........2-53.Producción cción y consumo ...................... ............................... .................... ......................... .....................5-64. .......5-64. Aleaciones del aluminio y sus aplicaciones ...................... ..............................74a. ........74a. Aleaciones del Grupo 6000 ......................... .................................. ....................... .....................7-94b.La .......7-94b.La aleación 6063 o AIMgSi0,5 ................................ ............................................ .................10-115. .....10-115. La colada de tochos ...................... ............................... .................... ......................... .........................11-1 ...........11-126. 26. Homogeneizado ...................... ............................... .................... ......................... .......................... ..................137. ......137. La Extrusión de un perfil ...................... ............................... .................... ......................... .................13-158.Anodizado ...13-158.Anodizado y lacado ...................... ............................... .................... ......................... ..........................15-1 ............15-169.Principales 69.Principales mercados del aluminio ...................... ............................... .................... .............1710.El ..1710.El aluminio en la Edificación ............................ ........................................ ..................... ............17...172211.Sistemas de Carpintería de Aluminio .................... ................................ ....................2311a.Sistemas ........2311a.Sistemas batientes ...................... ............................... .................... ......................... .......................... ..............24-2511b.Sistemas ..24-2511b.Sistemas deslizantes ...................... ............................... .................... ......................... .........................2611 ...........2611c.Sistemas c.Sistemas con Rotura Térmica ...................... ............................... .................... .....................27-2811d.Dó ..........27-2811d.Dónde nde deben utilizarse los Sistemas con Rotura Térmica ......2812.Rehabilitación ......2812.Rehabilitación de edificios ....................... ................................... ........................ ......................28 ..........28-29 -29

1. Un metal con vocación de futuro Resulta curioso que, siendo el Aluminio eltercer elemento más abundante en la cor-teza terrestre, después del oxígeno y el si-licio, hasta el año 1821 nadie había repa-rado en él. Fue en este año cuando el cien-tífico francés Pierre Vertier, especialista enmineralogía, repara en una piedra terrosa yrojiza que bautizó con el nombre de «Bau-xita», al haberla encontrado en las inmediaciones de la entonces pequeña aldea deLes Baux (Francia).Cuatro años más tarde, de esta piedra, queno era otra cosa que óxido hidratado dealuminio, se consiguió por vez primera ais-larlo en el laboratorio del resto de los ele-mentos que contenía. Fig. 1. Yacimiento de Bauxita Aquí daría comienzo la emocionante his-toria del Aluminio. 2. Cómo se obtiene el Aluminio Ya hemos visto que el aluminio, debido asu reactividad química, no se encuentra enestado puro como otros metales, sino queaparece combinado con el oxí geno, for-mando un óxido (Al 2 O

3 ) llamado Alúmina.Este óxido de color blanquecino se en-cuentra, en mayor o menor cantidad, enmás de cien compuestos de la corteza te-rre stre, lo que explica la abundancia delmismo.Sin embargo, es precisamente en esa piedraterrosa y rojiza, llamada bauxita, dondemás concentración de alúmina aparece, si-tuándose ésta en torno al 58%. Cuando laconcentración en estas tierras arcillosas sealeja de este porcentaje, el coste de ob-tención de alúmina se dispara, por lo queya no resulta rentable su explotación. Paraque ésta lo se a, como mínimo, debe tener

4. Aleaciones de aluminio y sus aplicaciones Todos sabemos que al alear unos metalescon otros pueden conseguirse propiedadesy características más apropiadas a los usoscomerciales para los que vayan a ser desti-nados.Con respecto al aluminio podemos decirque las principales aleaciones se clasifican en ocho grupos, reflejados en la Tabla I dela fig. 13, en la que puede verse el metalaleado predominante de cada grupo, lascaracterísticas más relevantes y los usos co-merciales más comunes. 4a. Aleaciones del Grupo 6000 Más del 80% de los perfiles extruidos quese producen e n el mundo han sido fabrica-dos en aleaciones pertenecientes a estegrupo, siendo dentro del mismo la aleación6063, conocida también como AlMgSi0,5la más utilizada. Prácticamente el 100% delos perfiles destinados a la fabricación decarpintería de aluminio han sido fabricadoscon esta aleación. En la Tabla II de la fig. 14 se reflejan losdatos más significativos de las aleacionesde éste grupo. Unas de otras se diferencianen las cantidades mayores o menores de loselementos que intervienen en cada alea-ción. No obstante, los elementos prepon-derantes de todas ellas siguen siendo elmagnesio y el silicio. Grupo(Equiv.A.A.) Principal metal aleado Principales características Aplicaciones más comunes enproductos extruídos (Perfiles) ylaminados (Chapas) para Arquitectura  Tubos para antenas de TV.Chapas lisas para zócalos, paneles yremates de fachadas.Recubrimiento de mantas asfálticas.Chapas plegadas para cubiertas.Paneles sandwich de aislamiento conpoliuretano para fachadas.  Alta resistencia a la corrosión.Alta conductividad eléctrica y térmica.Bajas propiedades mecánicas.Excelente aptitud para el Anodizado yLacado (99,8%).Excelente ductilidad y maleabilidad. Aluminio99,00% omás 1000

 Mecanizados de precisión.Fabricación de racores, tornillos, cas-quillos.Bielas, frenos, elementos estructuralesen aviación.  Altas propiedades mecánicas.Baja resistencia a la corrosión.Buena maquinabilidad y fragmenta-ción de viruta.

Cobre 2000  Cubiertas en tejados y paredes.Carrocerías en vehículos.Utensilios de cocina.Depósitos de combustible.  Moderada resistencia mecánica.Fácil embutición.Mangane-so 3000  Paneles arquitectónicos.Pistones para automóviles.  Más bajo punto de fusión.Color gris obscuro después del anodi-zado. Sílice 4000  Recubrimientos de fachadas.Carrocerías de vehículos.Puertas de ferrocarril.Cascos de barcos, veleros, mástiles,etc.Plataformas de camiones, volquetes,etc.Cuadros para bicicletas.  Según sea su estado y su composiciónquímica se pueden conseguir cargasde rotura que van desde los 120 a 435N/mm2 .Excelente comportamiento a la solda-dura.Excelente resistencia a la corrosiónmarina.Buen comportamiento al anodizado ylacado. Magnesio5000  Por ser este grupo el más utilizado enla fabricación de perfiles extruídos,nos remitimos a la Tabla II de laFig.3.  Por ser este grupo el más utilizado enla fabricación de perfiles extruídos,nos remitimos a la Tabla II de laFig.3. Magnesioy Silicio 6000  Piezas para maquinaria, bridas, bulo-nes, uniones de estructuras.Puentes, rampas de acceso, vagonesde ferrocarrill, chasis para camiones.Troqueles, matrices, armamento, in-dustria del automóvil, etc.Vigas.  Elevada resistencia mecánica.Muy apta para la soldadura según seasu composición química.Cinc 7000(Duroalu-minio)  Es la más utilizada en perfiles paraSistemas de Carpintería. Ver en el apartado siguiente. SilicioMagnesio 6063

Aleación 6063 o AlMgSi0,5 FeSiMgMnCuTiZnCrOtrosAl Máximo0,300,600,600,300,100,200,150,050,15restoMínimo0,100,300,40 Composición química más generalizada : FeSiMgMnCuTiZnCrOtrosAl Máximo0,200,550,650,100,100,050,050,15restoMínimo0,350,45 Composición ideal para los perfiles de arquitectura:

Módulo de elasticicidad6.800 Kg/mm 2 Dureza Rockwel68Conductiv. termica a 20ºC209 W/m KDureza Brinell70Conduct. eléctrica % IACS55,5Carga de Rotura22-23 Kg/mm 2 Coef. dilat. lineal entre 20-100ºC23,5/106 KLímite elást. 0,2Kg/mm 2 20Kg/mm 2 Peso específico2,7 Kg/dm 3 Alargam. (5,65%)14Resistividad eléctrica a 20ºC3,1 µ cmLímite de fatiga15 Kg/mm 2 Intervalo de fusión615-655Resistenc. a cizallad.13-14 Kg/mm 2 Dureza Webster12-13 Principales características físicas en estado T5*: (*) T5 = Estado del aluminio después de extruido, enfriado al aire y envejecido a 175ºC. Soldabilidad Puede soldarse sin dificultades especiales,preferentemente con los sistemas de solda-dura TIG y MIG. Mecanizabilidad Los perfiles obtenidos, gran parte de ellosdestinados a la carpintería de aluminio, ad-miten altas velocidades de corte, fresado, taladrado, troquelado, etc., facilitandounos altos rendimientos en el taller. Resistencia a la corrosión Ofrece un excelente comportamiento, yasea en atmósferas industriales o marinas.La capa de óxido que se forma en la su-perficie tiene un espesor de 0,0025 micrasque, con el paso de varios años puede lle-gar hasta 0,020 micras.

. El aluminio en la edificación Son muchas las razones y ventajas que ex-plican el porqué el aluminio sigue tenien-do un crecimiento espectacular en la In-dustria de la Construcción, como se reflejael la gráfica de la fig. 27. En tan sólo cua-renta años se ha multiplicado por diez el consumo de aluminio en este Sector. Si nosreferimos al uso de perfiles, el 54% del to-tal de perfiles extruídos en Europa van des-tinados a la construcción de edificios.

Entre las más importantes se pueden citarlas siguientes:

La relación peso-resistencia mecánica que tienen las aleaciones de aluminio uti-lizadas en este Sector permite a los arqui-tectos utilizar amplias superficies de vidrio.Los marcos y hojas de aluminio soportansin problema alguno la acción del vientosin que se produzcan deformaciones. Lasgrandes fachadas de aluminio y cristal re-ducen considerablemente el peso en la es-tructura del edificio. Lo mismo sucede enla construcción de claraboyas, cubiertas yparedes en naves industriales, etc. No sufreninguna dilatación diferencial que altere laestanqueidad de puertas y ventanas. La vida o duración del aluminio es casiilimitada y sin apenas mantenimiento ,sólamente se recomienda una limpieza pe-riódica con agua y jabón neutro. Ello esdebido a la gran resistencia que este mate-rial presenta a la corrosión. Unos clarosejemplos los encontramos en la cúpula dela iglesia de San Gioacchino de Roma, fi-nalizada en el año 1897 y en la que el alu-minio que se empleó en la misma no teníala misma pureza y calidad que la que seconsigue actualmente. A pesar de todo si-gue conservándose en buen estado. En elfamoso rascacielos newyorkino Empire Sta-te Building, construido en 1935, se utilizópor vez primera aluminio anodizado y si-gue desafiando a la atmósfera contami-nante de esta enorme ciudad. Resistente a la corrosión debido a que lafina capa de óxido natural que se forma ensu superficie protege al resto del metal. Siademás ha sido previamente anodizado, elespesor de la capa de óxido se aumentahasta mil veces el espesor de esta capa deóxido. No absorbe humedades, ni se hin-cha ni se entumece, ni se resquebraja ni serompe. No tiene límite de duración comolos materiales orgánicos ni necesita protec-ción contra la luz de los rayos ultravioleta.En la gráfica de la fig. 30 puede verse elcomportamiento de una chapa de aluminiosin anodizar, de 0,91 mm. de espesor, des-pués de 20 años de exposición en tres di-ferentes tipos de atmósfera.

Decorativo debido a su aspecto naturalbrillante. Si además de ello es sometido aun tratamiento de anodizado en su colornatural o en otros colores añadidos electrolíticamente y procedentes de sales me-tálicas totalmente estables, el aspecto de-corativo queda en manos de la propia crea-ción del arquitecto. Esta gama de colorespuede ser mucho más amplia si se le apli-ca un tratamiento de lacado. Resistente al fuego es la catalogación quetiene el aluminio entre los materiales deconstrucción no combustibles. Las aleacio-nes de aluminio, en este caso concreto la6063, funde alrededor de los 650ºC, tem-peratura alcanzada en un fuego después de un cierto tiempo. Este comportamiento esconsiderado como una ventaja por las au-toridades competentes. Cada vez son máslos tejados de naves industriales y fachadaslas que se hacen con paneles cubiertos dealuminio, los cuales están diseñados parafundirse si el fuego es de grandes dimen-siones Esto abre el edificio, permite el es-cape de gases y así minimiza la temperatu-ra en la estructura de carga y facilita la ex-tinción del incendio. Minimiza el consumo de energía a travéspor ejemplo de paneles solares regulablescolocado en lo alto de las fachadas de losedificios. Fácil mecanización reduciendo notable-mente los costes de taller. Se corta,se fresase taladra ,se troquela y se suelda con su-ma facilidad y por tanto con un bajo con-sumo energético. Los diseños de los Siste-mas de Carpinterías de Aluminio precisande mínimos mecanizados y fácil ensambla-je. Ofrece, prácticamente, soluciones ilimi-tadas facilitando a ingenieros y arquitectosel desarrollo de cualquier proyecto en el que intervenga el aluminio. El coste de unamatriz de extrusión, en función del tama-ño de la sección del perfil y de la dificultaddel mismo para ser extruído , es general-mente menor que el de las matrices nece-sarias para la extrusión de otros materiales.Una solución de emergencia en tiempopuede ser asimismo resuelta con facilidad,puesto que una matriz podría fabricarse enel plazo record de una semana. Buen conductor del calor. Esta propiedaddel aluminio podría ser una desventaja enaquellos casos en los que se necesite con-seguir un aislamiento térmico, como en loscerramientos de fachadas.El diseño de Perfiles con Rotura Térmica haresuelto este problema alcanzando unosvalores de aislamiento similares a los deotros materiales aislantes utilizados en ce-rramientos. La solución consiste en unirdos perfiles de aluminio con unas barras depoliamida vitrificada, con una fuerza aldeslizamiento de entre 60 y 80 Kg/mm 2

, sise trata de perfiles sin anodizar o anodiza-dos y de 40 a 50 Kg. si los perfiles han si-do lacados. Esta poliamida vit rificada es re-sistente al fuego y además apenas mermala resistencia mecánica del conjunto en-samblado.

Sistemas de Carpintería de aluminio Conocemos con el nombre de Sistema alconjunto de perfiles, herrajes, accesorios, utillajes y planos de mecanizado y monta-je con los que se puede construir una va-riedad de soluciones y modelos de puertas,ventanas , muros cortina, etc.Un buen sistema es aquél que, con el me-nor número de perfiles posible y con unossencillos mecanizados, pueda construirseuna amplia gama de soluciones, cumplien-do naturalmente todas ellas con los requi-sitos de estanqueidad al agua, al aire, deresistencia a la deformación por la acción del viento y en definitiva la Normativa vi-gente al respecto.Para ello se requiere, primero de un estudioy diseño concienzudo de las prestacionesque vaya ofrecer el sistema, y después, unaestrecha colaboración con el fabricante deperfiles, el de herrajes, el de accesorios y elutill ajes de mecanizado, para conseguir to-das las prestaciones previstas y deseadas.De nada serviría una buena calidad de per-files si la calidad de los herrajes o de los ac-cesorios fuera deficiente. Ambos comple-mentos juegan un papel decisivo en la ca-lidad de cualquier Sistema. Un buen cocheno sólo debe tener buen motor sino también unas buenas ruedas, buenos amorti-guadores, buenos frenos, etc Lo mismopuede decirse de un Sistema.La fabricación en el taller no resulta complicada si, como ya se ha dicho, el Sistemaha sido bien estudiado. Esta se reduce aunos sencillos mecanizados de corte y tro-quelado y a un montaje que se asemeja alde un mecano.Sin embargo, ambas operaciones, mecani-zado y montaje, tanto en el taller como enla obra, han de ser realizadas correctamente, siguiendo todas las instrucciones que elfabricante del Sistema facilita. Continuan-do con el símil de un coche, si éste no hasido perfectamente ensamblado deja-rá de funcionar correctamente encualquier momento.Los Sistemas están clasificados princi-palmente en tres grandes grupos : BATIENTES, DESLIZANTES O DE CORRE-DERA y MUROS CORTINA.

1a. Sistemas Batientes Los batientes son aquellos cuyos sistemade apertura describen un ángulo o girosobre unos mecanismos llamados bisagras.Algunos de ellos, l lamados oscilo-batien-tes, disponen de dos tipos de apertura pa-ra una misma ventana que; según se desee,puede abrirse sobre un eje vertical, que se-ría la apertura convencional, o sobre un ejehorizontal. La primera apertura es de hasta180º, mientras que la segunda oscila nor-malmente entre los 15º y los 20º, depen-diendo del fabricante del herraje que per-mite este tipo de aperturas. La función deesta segunda apertura es la de ventilar elhabitáculo sin necesidad de correr las posi-bles cortinas que disponga la ventana y lade evitar que el viento bambolee la hojamientras la ventana esté abierta.Dentro de este grupo se encuentran tam-bién las soluciones pivotantes verticales yhorizontales, las deslizantes y las plegables para cerramientos de grandes dimen-siones.Los Sistemas batientes son más herméticosque los deslizantes, permiten una fácil lim-pieza de los cristales, y tienen menos ele-mentos de desgaste, como por ejemplo lasruedas que tienen los Sistemas deslizanteso Sistemas de Corredera. Como inconvenientes podrían citarse el de ser general-mente un poco más caros y el de ocuparmás espacio de apertura. En cualquier Sistema, ya sea abatible odeslizante, debe tenerse muy en cuenta laevacuación de la posible agua que puedapenetrar, antes de que ésta llegue al inte-rior del habitáculo. Por ello resulta de su-ma importancia en los sistemas batientes elvolumen de la cámara exterior que se for-ma entre el marco y la hoja, y los orificiosde desagüe así como su ubicación. Cuantomayor sea esta cámara menos posibilidadesde entrada de agua tendrá el sistema.La información que debe contener el Catá-logo de un buen Sistema ha de ser lo másamplia y detallada posible para que des-pués puedan cumplirse todas las caracte-rísticas del mismo. En ella se adjuntaránplanos de mecanizado y montaje, datos decálculo, ábacos, perfiles y accesorios a utilizar según las dimensiones del hueco a cu-brir, etc 11b. Sistemas deslizantes Se llaman Sistemas deslizantes a aquelloscuyas hojas que provistas de unas ruedasse desplazan horizontal y paralelamentesobre unos carriles dispuestos en la parteinferior y superior del marco. La denominación común de éste tipo de sistemas esel de Corredera.Dentro de este mismo grupo se encuentrael sistema Guillotina, en el que la hoja sedesplaza verticalmente por medio de unsistema de muelles retenedores que permi-ten mantener cualquier posición de la mis-ma a lo largo de su recorrido.Conviene insistir en que la calidad de losaccesorios de cierre como juntas, cepillos,burletes, etc. y la de los herrajes, funda-mentalmente las ruedas, influirán de ma-nera decisiva en la calidad final del Siste-ma. Todo ello deberá estar bien reflejadoen el catálogo del fabricante, lo mismo quese ha dicho al hablar de los sistemas ba-tientes.Generalmente hablando, las mayores ven-tajas que ofrecen los sistemas de correderason las de ocupar menos espacio cuandolas puertas o ventanas se encuentran abier-tas, por lo que se hacen idóneos para ce-rramientos de grandes dimensiones como,por ejemplo, salidas a terrazas y jardines.Entre los inconvenientes son, en líneas ge-nerales, menos herméticos y de acceso másdifícil para la limpieza decristales, cuando éstos nopueden ser limpiados desdeel exterior, como ocurre porejemplo con las ventanasque no dan a terraza. . Sistemas con Rotura térmica El ahorro energético es un factor muy im-portante a tener en cuenta en el sector dela edificación, debido a la mayor escasezde energía y a su más elevado coste. Lasactuales construcciones se hacen ya conaislamiento en tejados y paredes. Las ven-tanas y muros cortina no pueden perma-necer ajenos a éste problema, puesto queforman una parte importante de las facha-das de cualquier edificio, sea éste destina-do a viviendas, oficinas, hospitales, navesindustriales, etc.Al presentar las características físicas delaluminio, hemos visto que éste es buenconductor del calor, por lo que, para mejo-rar el aislamiento en un cerramiento dealuminio es preciso provocar una roturatérmica en la sección de los perfiles quetengan contacto simultáneo con el exteriory el interior del habitáculo. Esto se consi-gue con los Sistemas de Rotura Térmica, enlos que se utilizan unos perfiles resistentes,

hechos de poliamida vitrificada que, unidafuertemente con una fuerza al desliza-miento entre 60 y 80Kg/mm 2 , hace que elconjunto del perfil resultante, (aluminio+poliamida), tenga prácticamente el mismomomento de inercia que la sección, si todaella fuera de aluminio. Un buen Sistema de Rotura Térmica , ade-más de estar correctamente ensambladopara evitar deslizamientos y posibles filtra-ciones de aire y agua, y disponer de unabuena calidad de Poliamida reforzada confibra de vidrio, la separación entre las sec-ciones de aluminio deberá ser la máximaque permita el Sistema para alcanzar susmejores características mecánicas. Entre 20y 30 mm. se puede considerar una buenaseparación. El espesor de la poliamida hade ser el mínimo necesario y, que a ser po-sible, éstas formen pantalla en el interiorde la cámara. También es conveniente quela sección del conjunto tenga varias cáma-ras y, si éstas están rellenas de una espumaaislante se habrá conseguido un óptimogrado de aislamiento. Obviamente cuanto menor sea el coefi-ciente de conductividad térmica, expresadoéste en watios/m 2 ºC, mayor será el gradode aislamiento del sistema. Este valor de-berá oscilar entre 2,2 y 3,5 W/m 2 ºC. Un detalle muy importante a tener encuenta en cualquier Sistema de Rotura Tér-mica, batiente o deslizante, es que en sucolocación y fijación a obra debe existirotro puente térmico para que el hormigóno ladrillo de la pared no haga de conduc-tor entre los dos perfiles de aluminio. Unarecomendación sería la de utilizar premar-cos de madera sobre los que se apoyaría elmarco de aluminio. 11c. Dónde deben utilizarse los sistemas de Rotura Térmica Existe una tendencia bastante generalizadade utilizar estos sistemas en zonas o luga-res fríos para ahorrar calefacción, sin em-bargo su instalación está tanto o más jus-tificada en aquellas zonas cálidas y sobretodo si se dispone en el habitáculo deequipo de aire acondicionado. Producir una frigoría tiene un coste superior casi enun 30% sobre el coste de producción deuna caloría. En la gráfica de la fig. 47 se puede com-probar cuál puede ser el ahorro al cabo deun año en uno y otro caso, utilizando Sis-temas de Carpintería con Rotura Térmica. 12. Rehabilitación de Edificios A pesar de ser el aluminio un material nue-vo y moderno, éste se adapta de maneraperfecta en la rehabilitación de todo tipo deedificios antiguos y modernos edificios.Hoy podemos ver, por ejemplo, cómo en elcasco histórico de Roma o en el de cual-quier ciudad europea, en espléndidos edifi-cios, como palacetes, bancos, hoteles, etc,han sido sustituidos sus ventanas y balco-nes originales por otros de aluminio, ade-cuando el diseño del sistema utilizado a lascaracterísticas del mismo y de su entorno.Lo mismo se adapta a edificios en grandesciudades como a viviendas de tipo rural orústico. La rehabilitación es precisamenteotro de los mercados de gran peso específi-co en los que está presente el aluminio.