El Aluminio
Aluminio:
El aluminio es un elemento químico , de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferreomagnético . Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8 % de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales. En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Este metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis. Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería de materiales , tales como su baja densidad (2812,5 kg/m³) y su alta resistencia a la corrosión . Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX es el metal que más se utiliza después del acero.
Metalurgia:
El mineral del que se extrae el aluminio casi exclusivamente se llama bauxita. Una vez obtenida la bauxita, se refina y reduce mediante lavados hasta lograr polvo de alumina. El proceso de fundicion comienza con una técnica llamada Hall-Héroult , en la cual la alúmina (Al2O3) es disuelta dentro de una cuba con criolita mineral fundida (Na3AlF6), revestida interiormente de carbón en un baño electrolítico.
La alúmina se descompone en aluminio y oxígeno molecular. Como el aluminio líquido es más denso que la criolita se deposita en el fondo de la cuba, de forma que queda protegido de la oxidación a altas temperaturas. El oxígeno se deposita sobre los electrodos de carbón, quemándose y produciendo el CO2. El aluminio fundido se enfría en moldes para dales forma de lingote y se vende a los fabricantes con esta forma, sin embargo Son necesarios más de 2.000° C para fundir el aluminio recién producido, por lo que Hoy en día, la receta se adapta a la aplicación final; Con la ayuda de aditivos (magnesio, silicio, manganeso, etc.), se preparan distintas aleaciones que posteriormente conforman las propiedades mecánicas. Por lo tanto, las posibilidades de procesado del cliente pueden establecerse en una fase muy temprana.
Otra forma de presentar el aluminio en el mercado es en forma de tochos de extrusion, esto es una especie de barra guesa de material puro que tiene la forma precisa para introducirse en una prensa de extrusion. Esta tecnica es muy comun, debido a la gran gama comercial del aluminio en perfiles para ventanas, puertas corredizas, etc. La extrusión consiste en hacer pasar un tocho de aluminio precalentado (450-500ºC) a alta presión (1600-6500) toneladas, dependiendo del tamaño de la prensa) a través de una matriz, cuya abertura corresponde al perfil transversal de la extrusión
Propiedades:
Las propiedades físicas más destacables del aluminio y sus aleaciones son: poco peso, buena resistencia a la corrosión, y conductividad elevada, tanto térmica como eléctrica. En la tabla 1 se presenta un resumen de las propiedades físicas más características del aluminio puro. Evidentemente, algunas de estas propiedades varían según el contenido en impurezas. Algunas de las propiedades más importantes son:
.Conductividad Térmica.Es la propiedad física de cualquier material que mide la capacidad de conducción del calor a través del mismo. El aluminio tiene una alta conductividad térmica (de 80 a 230 W/ m.K), que sólo es superada por el cobre, siendo además cuatro veces más grande que la conductibilidad del acero.
El aluminio es un material ligero, con un densidad 2.7 veces mayor que la del agua. La ligereza de la masa (peso) del aluminio es una de las propiedades más conocidas que este metal posee. Esta ventaja ha permitido el desarrollo de muchas industrias como la aeronáutica y el transporte, además de facilitar la manipulación de los perfiles, reduciendo los costos de transporte y mano de obra.
Su punto de fusión es más bien bajo, en torno a los 660ºC.Por ello ofrece grandes ventajas al ser usado en utensilios de cocina, industria química, aire acondicionado, disipadores de calor entre otras industrias.
Posee una buena conductividad eléctrica, que se encuentra entre los 34 y 38 m/Ω mm2, así como también tiene una gran conductividad térmica.Aparte del cobre, el aluminio es el único metal común que posee una alta conductividad como para ser usado como conductor eléctrico. Su conductividad puede llegar a representar el 63,8% de la del cobre (en la aleación 6063 llega al 54%), sin embargo con igual masa de base, el aluminio dobla la capacidad conductiva del cobre. Para una misma capacidad de conducción eléctrica, un conductor de aluminio puede tener la mitad de la masa, que la que podría tener la sección transversal de un conductor de cobre. Los electrones son los portadores de carga en los materiales conductores, semiconductores y muchos de los aislantes; en los compuestos iónicos son los iones quienes transportan la mayor parte de la carga. La movilidad de los portadores depende de los enlaces atómicos, de las imperfecciones de la red, de la microestructura y, en los compuestos iónicos, de las velocidades de difusión.La aplicación de un campo magnético genera la formación y el movimiento de dipolos contenidos en el material. Estos dipolos son átomos o grupos de átomos que tienen carga desequilibrada. Dentro de un campo eléctrico aplicado los dipolos se alinean causando polarización.
Es resistente a la corrosión, gracias a la capa protectora característica de óxido de aluminio, resiste a los productos químicos, puede estar expuesto a la intemperie, al mar, etc. Se debe a la formación espontánea de una película muy delgada de óxido de aluminio que es insoluble en agua, la cual la protege del medio ambiente y la corrosión, tanto en forma de metal puro como cuando forma aleaciones, la cual le da las mismas ventajas que el acero inoxidable y lo hace verse muy bien en comparación con el acero. Una característica de esta capa, es que si es removido por algún medio mecánico, se formará una nueva capa protectora de óxido.
Es el tercer elemento en cuanto a abundancia en la corteza terrestre, por detrás del oxígeno y el silicio. es un material fácilmente reciclable, sin un elevado coste.
Aplicaciones:
El aluminio se utiliza para la construcción de cerramientos,fachadas
continuas,marcos, puertas, ventanas, persianas, contraventanas, mosquiteras,
galerías, barandillas, vallas, verjas, aleros, pantallas solares,
parasoles, persianas venecianas,construcción prefabricada, radiadores e
intercambiadores de calor, chapas paracontratechos, paneles solares y
coberturas, etc.
(ferrocarriles,
aeronáutica y automoción)Gracias a su elevada relación resistencia/peso, el
aluminio se utiliza para laconstrucción de motores, bombas, pistones,
ruedas, bielas, cubos, válvulas, marcosy acabados, paragolpes, compuertas para
camión, furgonetas, elementos decarrocería, radiadores e intercambiadores de
calor. El sector de los transportes es elque más utiliza el aluminio,
aproximadamente un tercio de todo el metal consumidoen Europa. Una de las
principales razones es que mover peso, cuesta energía.
El aluminio se
utiliza en la fabricación de máquinas y de instalaciones. Máquinas para
impresión, máquinas textiles, máquinas para el trabajo de la madera,
máquinas para oficinas y ordenadores, instrumentación científica
El aluminio es el material más utilizado junto con el cobre, gracias a
la granconductibilidad eléctrica. La aplicación más conocida es la de las
líneas eléctricasaéreas de distribución, casi todas realizadas con cables de
aluminio.
El aluminio se utiliza en numerosos
productos de uso doméstico: baterías de cocina,electrodomésticos,
escaleras, cabinas de ducha, mobiliario, equipos de iluminación,componentes de
decoración y equipamiento para deportes y tiempo libre
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