GENERALIDADES SOBRE EL ALUMINIO
El aluminio es un elemento metálico; representado por el símbolo al, tiene una densidad relativa de 2.7, funde a 66oºc, pero la adición de diferentes elementos aleantes modifica este punto, se pone en ebullición a los 18o2ºc, absorbiendo en su paso de solido a liquido 93 calorías por cada gramo de los metales, el aluminio es el mas abundante en el planeta.
Producción del aluminio:
La producción de un kilogramo de aluminio parte de 4 kilogramos de bauxita que se convierten en 2 kilogramos de alúmina; que posteriormente se combinan en las celdas electrolíticas con 3ogrms. De criolita, 600grms de pasta de carbón y 18 kilovatios hora de energía eléctrica
Obtención de alúmina a partir de bauxita, por el proceso bayer:
La bauxita es molida y mezclada con una solución de sosa caustica. Esta solución se bombea a unos tanques de presión o digestores para formar el aluminato de sodio soluble y el oxido de fierro, silicato de sodio, aluminio y titanio de sodio, que son insolubles.
Esta mezcla de solido y liquido que contiene la alúmina soluble es pasada a través de una serie de tanques de separación y filtros prensa donde son retenidos los sólidos que son conocidos con el nombre de “lodos rojos”, la solución filtrada de aluminato de sodio pasa a una torre de enfriamiento y luego a los tanques de precipitación que son de acero y tienen la altura de un edificio de ocho pisos en los cuales se agregan por arriba cristales de alúmina hidratada para que sobre estos se vayan depositando nuevos cristales de oxido de aluminio. A este proceso se la llama “siembra”, este precipitado es filtrado lavado y calcinado a 1oooºc en hornos rotatorios y enfriado. Así se obtiene el oxido de aluminio anhidro y no higroscópico, que es un polvo blanco y fino de apariencia semejante al azúcar.
Obtención del aluminio:
La reducción es el proceso por medio del cual la alúmina es disociada y separada en sus dos componentes: el aluminio metálico y el oxigeno; la alúmina es disuelta en un baño de criolita fundida, en grandes hornos electrolíticos llamados tinas.
Estas tinas están forradas de una coraza de fierro de aproximadamente ocho metros de largo, dos y medio de ancho y uno de profundidad, recubiertas en su interior con bloques de carbón. Por medio de un ánodo de carbón de aproximadamente siete metros de largo, uno y medio de ancho y uno de altura que esta suspendido encima de cada tina, se hace pasar una corriente eléctrica de bajo voltaje y alto amperaje hacia el fondo de la tina que sirve de cátodo, a través de un baño de criolita fundida esta energía eléctrica disocia a la alúmina en aluminio fundido que se deposita en el fondo de la tina y en oxigeno que se combina con el carbón del ánodo y se elimina en forma de carbono.
La capa de aluminio fundido depositada en el fondo de la tina, se convierte de esta manera en el cátodo o polo negativo. Este proceso es continuo pues se va agregando alúmina para remplazar la que se ha consumido por la reducción.
El calor generado por la resistencia que ofrece el baño de criolita, al paso de la corriente eléctrica, mantiene a esta fundida y a una temperatura de 98oºc, lo que permite que las nuevas cargas de alúmina sean disueltas con facilidad.
El aluminio es extraído periódicamente de las tinas por medio de sifones hacia crisoles, de ahí el metales transportado a los hornos de retención obteniéndose con un contenido de pureza mínima de 99.5%, de este aluminio básico puede producirse una gran familia de aleaciones.
Un proceso intenso de refinación puede producir aluminio de alta pureza, hasta de 99.99%, sin embargo la mayor parte del aluminio se emplea en forma de aleaciones.
Atributos:
Su ligereza fue la primera característica que llamo la atención, ya que un centímetro cubico de aluminio pesa 2.7 gr. En cambio este mismo volumen de acero pesa 7.86grms.su resistencia a la corrosión de la atmosfera, del agua y de muchos agentes químicos es aprovechada para el envasado de alimentos y manejo de ácidos y solventes.
Esta propiedad se ve aumentada por la formación espontanea de una película de oxido de aluminio al contacto con el aire lo que hace que el aluminio juegue un papel muy importante en “la industria de la construcción”, ya que esta capa por la acción del viento y del agua, es eliminada periódicamente, haciendo que las fachadas de los edificios luzcan siempre frescos.
El aluminio es antimagnético derivando su utilidad para gabinetes de conductores eléctricos, estructuras marinas equipos automáticos y en cualquier tipo de equipo donde el magnetismo es un factor negativo, tiene una reflectividad de la luz del 95%, es el metal que mas simplemente acepta los acabados electrolíticos y al que se la puede dar la mayor gama de coloraciones, es fácil de trabajar y ensamblar, no produce chispas por lo que su uso es muy seguro alrededor de materiales inflamables o explosivos, un ingrediente importante en pinturas y elemento decorativo en arquitectura y diseño de interiores.
El aluminio muestra una interesante afinidad con otros materiales, como muros de madera, tapices para paredes, alfombras, vidrio y varias clases de acabados de construcción. Entre las muchas ventajas del aluminio especialmente aplicadas al ramo de la construcción tenemos las siguientes: su significativa reducción en el peso estructural su capacidad de reducir ruidos, evitar perdidas del calor e incrementar la protección contra el fuego, cuando se le aplica en muros interiores.
Por estas y muchas ventajas el aluminio se sigue utilizando ampliamente en “la industria de la construcción”, para resolver problemas específicos a ingenieros y arquitectos, en residencias y edificios de departamentos se ha tornado en un material indispensable y comercial.
Cuidado y limpieza:
El aluminio anodizado es muy resistente a la oxidación y abrasión, pero deben observarse todas las medidas pertinentes para su conservación; deberá evitarse el contacto con todo tipo de corrosivos, mediante envoltura de papel, polietileno, pintura protectora, etc. Es muy frecuente el que este material se manche por el ácido oxálico del pulido de mármol, cemento, yeso, cal, acido muriático y sosa. La limpieza del aluminio es muy sencilla, para ello deberá de utilizarse jabón neutro diluido en agua tibia, aplicándolo con una esponja y enjuagar con agua corriente para eliminar la suciedad y el exceso de jabón.
Propiedades del aluminio
Designaciones:
Aa6063
Gs10
A-gs
Astm b210
Astm b241 (pipe- seamless)
Astm b361
Astm b483
Mil g-18014
Mil p-25995
Qq a-200/9
Uns a96063
Composición química:
Aluminio base +- 97%
Cromo < 0.1%
Titanio < 0.1%
Zinc < 0.1%
Magnesio 0.45 – 0.9%
Manganeso < 0.1%
Cobre < 0.1%
Hierro < 0.35%
Silicio 0.2 < 0.6%
Propiedades mecánicas.
Esfuerzo de tensión: 160 mpa
Esfuerzo de fluencia: 110 mpa
Modulo de elasticidad: 67 gpa
Porcentaje de elongación: 21%
Dureza vickers = 50 hv
Propiedades físicas:
Densidad: 2.71 gr / cm^3
Punto de fusión: 600° c
Resistividad eléctrica: 0.035 x 10^-5 [ohm x m.]
Conductividad térmica: 180 [w/m k]
Expansión térmica: 23 x 10^-6 k^-1