• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content

Loading…

Flash Player 9 (or above) is needed to view presentations.
We have detected that you do not have it on your computer. To install it, go here.

Like this document? Why not share!

Carpinteria manual de aluminio

on

  • 4,396 views

 

Statistics

Views

Total Views
4,396
Views on SlideShare
4,396
Embed Views
0

Actions

Likes
1
Downloads
0
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Carpinteria   manual de aluminio Carpinteria manual de aluminio Document Transcript

    • Presentación Como Presidente de la Asociación Nacional de Extruidores de Perfiles de Alu- minio (ANEXPA) y en representación de las Empresas españolas que integra- mos esta asociación, me satisface presentarles esta publicación, dirigida prin- cipalmente al sector de la construcción, arquitectos, promotores, constructo- res, carpinteros de aluminio y fabricantes de herrajes, para informarles de las prestaciones que ofrecen los perfiles extruidos de aluminio, y las enormes ven- tajas de utilizarlos en la fabricación de cerramientos exteriores, ventanas, puertas, verandas, barandillas, fachadas ligeras, claraboyas, etc., así como pa- ra soluciones de interiores, en paredes de paneles móviles, mamparas para ba- ños, armarios empotrados y demás aplicaciones. La ligereza del aluminio, su buena resistencia mecánica y excelente resisten- cia a la corrosión garantizan una realidad y un futuro prometedor para que este material siga construyendo este futuro. Desde principios del siglo XX, que se construyeron los primeros perfiles, has- ta hoy, la tecnología de la extrusión ha experimentado un espectacular desa- rrollo. Si tan sólo hasta hace muy pocos años las secciones de los perfiles de alumi- nio que se obtenían por extrusión eran de geometría sencilla, hoy, salvo raras excepciones, es posible fabricar cualquier sección, solamente dependerá de la imaginación del profesional que necesite y diseñe esta sección. Las tolerancias dimensionales que se consiguen van haciéndose cada vez más estrechas, acercándonos incluso a las tolerancias propias de cualquier meca- nizado estándar. Todo ello es debido a los avances que, día a día, se están con- siguiendo, tanto en el diseño de las matrices de extrusión, como en las pren- sas y sus equipos auxiliares. Con una clara vocación a la calidad la industria española de la extrusión alu- minio se está posicionando como una de las más competitivas a nivel euro- peo. La mayoría de las empresas asociadas a ANEXPA disponen de una cer- tificación ISO 9002 del Sistema de Calidad. Desde ANEXPA estamos seguros que este documento va a ser de gran utilidad, y otro paso adelante en el trabajo que estamos desarrollando para cumplir con nuestros objetivos, que se dirigen básicamente a promover el aluminio y la in- dustria de la extrusión en España, con la colaboración de todas las empresas asociadas. Finalmente, agradecer su inestimable colaboraciòn para la realización de esta publicación a D. Ángel Jadraque Millán que ha puesto a disposición de ANEXPA sus conocimientos y su larga experiencia en el mundo del aluminio y su capacidad de sintetizar en un espacio breve todo un mundo que desbor- da. Marc Sansalvadó Presidente Asociación 1
    • índice Página ANEXPA ............................................................................................... 1 1. Un metal con vocación de futuro .............................................. 2 2. Cómo se obtiene el aluminio .................................................... 2-5 3. Producción y consumo ............................................................... 5-6 4. Aleaciones del aluminio y sus aplicaciones .............................. 7 4a. Aleaciones del Grupo 6000 ....................................................... 7-9 4b. La aleación 6063 o AIMgSi0,5 ................................................. 10-11 5. La colada de tochos ................................................................... 11-12 6. Homogeneizado .......................................................................... 13 7. La Extrusión de un perfil ........................................................... 13-15 8. Anodizado y lacado .................................................................... 15-16 9. Principales mercados del aluminio ............................................ 17 10. El aluminio en la Edificación .................................................... 17-22 11. Sistemas de Carpintería de Aluminio ........................................ 23 11a. Sistemas batientes ...................................................................... 24-25 11b. Sistemas deslizantes ................................................................... 26 11c. Sistemas con Rotura Térmica .................................................... 27-28 11d. Dónde deben utilizarse los Sistemas con Rotura Térmica ...... 28 12. Rehabilitación de edificios ......................................................... 28-29 3
    • 1. Un metal con vocación de futuro 2. Cómo se obtiene el Aluminio Resulta curioso que, siendo el Aluminio el Ya hemos visto que el aluminio, debido a tercer elemento más abundante en la cor- su reactividad química, no se encuentra en teza terrestre, después del oxígeno y el si- estado puro como otros metales, sino que licio, hasta el año 1821 nadie había repa- aparece combinado con el oxígeno, for- rado en él. Fue en este año cuando el cien- mando un óxido (Al2O3) llamado Alúmina. tífico francés Pierre Vertier, especialista en Este óxido de color blanquecino se en- mineralogía, repara en una piedra terrosa y cuentra, en mayor o menor cantidad, en rojiza que bautizó con el nombre de «Bau- más de cien compuestos de la corteza te- xita», al haberla encontrado en las inme- rrestre, lo que explica la abundancia del diaciones de la entonces pequeña aldea de mismo. Les Baux (Francia). Sin embargo, es precisamente en esa piedra terrosa y rojiza, llamada bauxita, donde más concentración de alúmina aparece, si- tuándose ésta en torno al 58%. Cuando la concentración en estas tierras arcillosas se aleja de este porcentaje, el coste de ob- tención de alúmina se dispara, por lo que ya no resulta rentable su explotación. Para que ésta lo sea, como mínimo, debe tener un 30% de alúmina, que el yacimiento es- té a cielo abierto, como lo están la mayor parte de ellos, y que el acceso al mismo sea fácil. Fig. 1. Yacimiento de Bauxita Cuatro años más tarde, de esta piedra, que no era otra cosa que óxido hidratado de aluminio, se consiguió por vez primera ais- larlo en el laboratorio del resto de los ele- mentos que contenía. Aquí daría comienzo la emocionante his- toria del Aluminio. Fig. 2. Silo de Alúmina 4
    • Fig. 3. Esquema de la obtención de aluminio desde la mina hasta la colada 5
    • Aunque prácticamente se ha encontrado 4 Kg. de bauxita solamente se obtiene 1 bauxita en todos los continentes, los prin- Kg. de aluminio. Otro dato muy significa- cipales y más rentables yacimientos se en- tivo es que la energía necesaria para obte- cuentran en los países tropicales y subtro- ner 1 Kg. de aluminio era en los primeros picales, a pesar de que también existen en años de 40 Kw./Kg. , actualmente, y debi- algunos países del Este de Europa y en al- do a los avances técnicos alcanzados en el gunos de los países que constituían la an- proceso de la electrólisis, se sitúa ya entre tigua URSS. los 13 y 15 Kw./Kg. de aluminio. EE.UU, Brasil, Jamaica, Australia, Indone- Con estos datos se comprende fácilmente sia, Nigeria y Guinea son algunos de los que cuanto más cercano se encuentre el países con mayores reservas de bauxita en yacimiento de bauxita a la planta de ob- la actualidad. Estas reservas están estima- tención de alúmina y ésta a la de electroli- das en más 40.000 millones de Tons. y si- sis el coste del transporte se reducirá nota- guen apareciendo nuevos yacimientos, te- blemente. Si además el país productor de niendo en cuenta que, como ya se ha di- aluminio dispone de una energía barata, cho, por el momento solamente interesan contará con las mejores condiciones de los yacimientos a cielo abierto y con altos competitividad con respecto a otros países porcentajes de alúmina. productores. En la Fig. 3 se representa un sencillo es- Hasta el año 1886, el aluminio que se ob- quema del camino que recorre el aluminio tenía salía prácticamente del laboratorio, hasta convertirse en un tocho o en una por lo que su coste era elevadísimo y las placa de aluminio 99,6%, o aleado inten- cantidades producidas insignificantes. Ya a cionadamente con otros metales en el hor- partir de este año, casualmente y de ma- no de fusión para alcanzar las característi- nera simultánea dos científicos por separa- cas necesarias al uso comercial que vaya a do, uno francés y el otro americano, des- ser destinado. cubren un procedimiento de obtención por Resulta interesante observar en dicho es- electrolisis. Este procedimiento fue desa- quema que, aproximadamente, de cada rrollado y mejorado espectacularmente por Fig. 4. Esquema de una cuba de electrolisis 6
    • el científico alemán Bayer, de manera que, la industria mecánica, eléctrica y electróni- si en un principio el coste de obtención de ca, del transporte terrestre, aéreo y maríti- una libra de aluminio era de 545 dólares, mo, de la industria espacial y sobre todo de ya en el año 1990 este coste pasó a ser de la industria de la construcción, en la que se tan sólo 35 centavos de dólar. emplea a nivel mundial en torno al 28% del consumo total. 3. Producción y Consumo En los dos siguientes diagramas se repre- sentan los últimos datos disponibles acerca Si nos remontamos tan solo al año 1950, de la producción y consumo de aluminio la producción mundial de aluminio prima- primario en el mundo, (fig. 6), y los mis- rio más aluminio secundario, llamado tam- mos datos referidos a Europa, (fig. 7). En bién de segunda fusión, fue de 1,5 Millo- ambas gráficas están excluidos algunos nes de Tons., en el año 1970 ésta pasó a ser de 4,5 millones para alcanzar en el año países del Este de Europa, de la antigua 1998 los 25 millones de Tons. URSS y de China, por no disponer de datos fiables de los mismos. De estos datos se desprende el desarrollo imparable que está teniendo el aluminio, Naturalmente a los datos reflejados en és- estando presente en todos los sectores de tas dos gráficas se deben añadir los datos de producción de aluminio reciclado y que 30 26,5 solamente en Europa alcanzó la cifra de 25 20 2,2 Millones de Tns. en el año 1999, como Millones de Tons. 15 se refleja en la gráfica de la fig. 8. 10 5 4,5 1,5 0 Fig. 5. Producción mundial de Aluminio primario Año 1950 Año 1970 Año 2000 y secundario Producción Producción Consumo Consumo 5000 00 0000 00 00 5000 00 0000 00 5000 00 0 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 Fig. 6. Mercado de Aluminio primario en el mundo Fig. 7. Mercado de Aluminio primario en Europa 7
    • 2500 En lo que se refiere al consumo de Producción aluminio por habitante y año, ob- 2000 viamente se observa que sigue una Miles de toneladas trayectoria paralela a los datos de 1500 producción. EE.UU, Japón y Euro- 1000 pa Occidental son los países con mayor índice de consumo, a dife- 500 rencia del resto del mundo, (Fig. 9) 0 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 En Europa, los países que lideran este índice son Austria y Suiza con Fig. 8. Mercado de Aluminio reciclado en Europa un consumo de 28,5 Kg. de alumi- nio por habitante y año. España, 45 con 10,5 Kg., se encuentra todavía 40 1980 1990 a la cola del grupo junto a países 35 1998 como Portugal y Turquía con 30 3,5 Kg. Consecuentemente es ló- 25 gico pensar que España vaya in- Kg 20 15 crementando este consumo hasta 10 ponerse a la altura de la media eu- 5 ropea, situada actualmente en 0 20,7 Kg/ hab./año, (Fig. 10). Europa USA Japón Fig. 9. Consumo de Aluminio por habitante 30 25 20 15 Kg per cápita 10 5 0 lia do a a ia ia a ci a ca a ga ña a ria iz di uí an nd ic ci ec an Ita ni ar ue pa Su an st lg re rq a Fr ola Su U em am Au Be G or Es Tu nl no H N Fi Al in ei D R Fig. 10. 8
    • 4. Aleaciones de aluminio y sus aplicaciones Todos sabemos que al alear unos metales en ocho grupos, reflejados en la Tabla I de con otros pueden conseguirse propiedades la fig. 13, en la que puede verse el metal y características más apropiadas a los usos aleado predominante de cada grupo, las comerciales para los que vayan a ser desti- características más relevantes y los usos co- nados. merciales más comunes. Con respecto al aluminio podemos decir que las principales aleaciones se clasifican Fig. 11. Algunas aplicaciones de las aleaciones de aluminio 4a. Aleaciones del Grupo 6000 Más del 80% de los perfiles extruidos que En la Tabla II de la fig. 14 se reflejan los se producen en el mundo han sido fabrica- datos más significativos de las aleaciones dos en aleaciones pertenecientes a este de éste grupo. Unas de otras se diferencian grupo, siendo dentro del mismo la aleación en las cantidades mayores o menores de los 6063, conocida también como AlMgSi0,5 elementos que intervienen en cada alea- la más utilizada. Prácticamente el 100% de ción. No obstante, los elementos prepon- los perfiles destinados a la fabricación de derantes de todas ellas siguen siendo el carpintería de aluminio han sido fabricados magnesio y el silicio. con esta aleación. Fig. 12. Algunas aplicaciones de las aleaciones de la Serie 6000 9
    • Grupo Principal Aplicaciones más comunes en (Equiv. metal Principales características productos extruídos (Perfiles) y A.A.) aleado laminados (Chapas) para Arquitectura –Alta resistencia a la corrosión. –Tubos para antenas de TV. –Alta conductividad eléctrica y térmica. –Chapas lisas para zócalos, paneles y Aluminio –Bajas propiedades mecánicas. remates de fachadas. 1000 99,00% o –Excelente aptitud para el Anodizado y –Recubrimiento de mantas asfálticas. más Lacado (99,8%). –Chapas plegadas para cubiertas. –Excelente ductilidad y maleabilidad. –Paneles sandwich de aislamiento con poliuretano para fachadas. –Altas propiedades mecánicas. –Mecanizados de precisión. –Baja resistencia a la corrosión. –Fabricación de racores, tornillos, cas- 2000 Cobre –Buena maquinabilidad y fragmenta- quillos. ción de viruta. –Bielas, frenos, elementos estructurales en aviación. –Moderada resistencia mecánica. –Cubiertas en tejados y paredes. Mangane- –Fácil embutición. –Carrocerías en vehículos. 3000 –Utensilios de cocina. so –Depósitos de combustible. –Más bajo punto de fusión. –Paneles arquitectónicos. 4000 Sílice –Color gris obscuro después del anodi- –Pistones para automóviles. zado. –Según sea su estado y su composición –Recubrimientos de fachadas. química se pueden conseguir cargas –Carrocerías de vehículos. de rotura que van desde los 120 a 435 –Puertas de ferrocarril. N/mm2. –Cascos de barcos, veleros, mástiles, –Excelente comportamiento a la solda- etc. 5000 Magnesio dura. –Plataformas de camiones, volquetes, –Excelente resistencia a la corrosión etc. marina. –Cuadros para bicicletas. –Buen comportamiento al anodizado y lacado. –Por ser este grupo el más utilizado en –Por ser este grupo el más utilizado en Magnesio la fabricación de perfiles extruídos, la fabricación de perfiles extruídos, 6000 nos remitimos a la Tabla II de la nos remitimos a la Tabla II de la y Silicio Fig. 3. Fig. 3. –Elevada resistencia mecánica. –Piezas para maquinaria, bridas, bulo- –Muy apta para la soldadura según sea nes, uniones de estructuras. 7000 su composición química. –Puentes, rampas de acceso, vagones (Duroalu- Cinc de ferrocarrill, chasis para camiones. minio) –Troqueles, matrices, armamento, in- dustria del automóvil, etc. –Vigas. Otros –Características especiales. –Aplicaciones especiales. metales 8000 como Hierro o Níquel Fig. 13. Tabla I 10
    • Principal Aplicaciones más comunes en Grupo Principales características metal productos extruídos (Perfiles) y en 6000 en estado T5 aleado productos laminados para Arquitectura –Carga rotura 26 Kg/mm2 –Mecanizado R –Especial para perfiles que necesiten –Límite elástico 23 Kg/mm2 –Resist. corrosión B características super. a la 6003. –Alar. A5,65% 13 –Anodizado B –Postes eléctricos e Industrias eléctricas Silicio –Soldadura MB –Lacado B en general. 6005 Magnesio –Estructuras de Ingeniería. –Estructuras de autobuses y vagones de ferrocarril. –Carga rotura 22 Kg/mm2 –Mecanizado R –Electrónica, Disipadores de calor, Car- –Límite elástico 18 Kg/mm2 –Resist. corrosión B casas de motores. Silicio 6060 –Alar. A5,65% 13 –Anodizado MB –Elementos para maquinaria. Magnesio –Soldadura B –Lacado MB –Remaches. –Carrocerías de camión. –Carga rotura 30 Kg/mm2 –Mecanizado M –Fabricación de moldes, troqueles, pie- –Límite elástico 26 Kg/mm2 –Resist. corrosión B zas para maquinaria. –Alar. A5,65% 14 –Anodizado R –Vagones de ferrocarril. 6061 Silicio –Soldadura B –Lacado B –Estructuras de camiones. T6 Magnesio –Piezas para bicicletas. –Aplicaciones aeroespaciales. –Vehículos ultraligeros. Silicio –Es la más utilizada en perfiles para 6063 Ver en el apartado siguiente. Magnesio Sistemas de Carpintería. –Carga rotura 32 Kg/mm2 –Mecanizado M –Estructura para automóviles. –Límite elástico 27 Kg/mm2 –Resist. corrosión B –Sistemas hidráulicos. Silicio –Alar. A5,65% 11 –Anodizado B –Tornillería, remaches. 6082 Magnesio –Soldadura B-MB –Lacado B –Andamios y estructuras para carpas y pabellones. –Bicicletas. –Carga rotura 32 Kg/mm2 –Mecanizado M –Manguitos de unión de cables eléctri- 6101 Silicio –Límite elástico 27 Kg/mm2 –Resist. corrosión B cos y bridas. T6 Magnesio –Alar. A5,65% 11 –Anodizado B –Barras de conexión. –Soldadura B-MB –Lacado B MB = Muy Bueno B = Nueno R = Regular M = Malo Fig. 14. Tabla II 11
    • 4b. Aleación 6063 o AlMgSi0,5 Composición química más generalizada : Fe Si Mg Mn Cu Ti Zn Cr Otros Al Máximo 0,30 0,60 0,60 0,30 0,10 0,20 0,15 0,05 0,15 resto Mínimo 0,10 0,30 0,40 — — — — — — Composición ideal para los perfiles de arquitectura: Fe Si Mg Mn Cu Ti Zn Cr Otros Al Máximo 0,20 0,55 0,65 0,10 0,10 0,05 0,05 – 0,15 resto Mínimo – 0,35 0,45 — — — — — — Principales características físicas en estado T5*: Módulo de elasticicidad 6.800 Kg/mm2 Dureza Rockwel 68 Conductiv. termica a 20ºC 209 W/m K Dureza Brinell 70 Conduct. eléctrica % IACS 55,5 Carga de Rotura 22-23 Kg/mm2 Coef. dilat. lineal entre 20-100ºC 23,5/106 K Límite elást. 0,2Kg/mm2 20Kg/mm2 Peso específico 2,7 Kg/dm3 Alargam. (5,65%) 14 Resistividad eléctrica a 20ºC 3,1µΩcm Límite de fatiga 15 Kg/mm2 Intervalo de fusión 615-655 Resistenc. a cizallad. 13-14 Kg/mm2 Dureza Webster 12-13 (*) T5 = Estado del aluminio después de extruido, enfriado al aire y envejecido a 175ºC. Soldabilidad taladrado, troquelado, etc., facilitando unos altos rendimientos en el taller. Puede soldarse sin dificultades especiales, preferentemente con los sistemas de solda- dura TIG y MIG. Resistencia a la corrosión Ofrece un excelente comportamiento, ya Mecanizabilidad sea en atmósferas industriales o marinas. La capa de óxido que se forma en la su- Los perfiles obtenidos, gran parte de ellos perficie tiene un espesor de 0,0025 micras destinados a la carpintería de aluminio, ad- que, con el paso de varios años puede lle- miten altas velocidades de corte, fresado, gar hasta 0,020 micras. 12
    • Esta capa puede ser total o parcialmente Capa de óxido protectora destruida si se le ataca con soluciones al- calinas o algunas soluciones ácidas. Tam- entre 10 y 20x10-6 mm bién podría deteriorarse si queda atrapada entre dos superficies planas agua de lluvia o de condensación, o por rozamiento fuer- te entre ambas que llegue a producir ero- sión. El contacto con la superficie de otros metales podría asimismo causar una corro- sión por el llamado efecto “par galvánico” ,aunque el aluminio es resistente cuando el Fig. 15. Capa protectora de óxido. metal en contacto es el hierro galvanizado. lingotes se les conoce como aleaciones madre. Los tratamientos de superficie como el anodizado o el lacado aumentan conside- Antes de verter el metal líquido desde el rablemente la resistencia a la corrosión. horno de fusión al horno de colada, se to- marán diferentes probetas para verificar en el laboratorio si la composición obtenida es 5. La colada de tochos la deseada. Si no lo fuera, se añadirán nue- En el esquema representado en la fig. 3, el vas cantidades de lingotes madre con los aluminio obtenido en la cuba de electroli- elementos deficitarios hasta conseguir la sis pasa al horno de fusión, donde se le composición deseada. añaden los elementos aleantes correspon- dientes a la aleación que se quiera conse- De esta operación comenzará a depender guir. En este caso nos centraremos en la la calidad de los perfiles que se obtengan aleación 6063. por extrusión. Los aleantes se encuentran a su vez en lin- Una composición incorrecta podría crear gotes de aluminio aleado con un alto por- problemas de extrusionabilidad y sobre to- centaje del metal correspondiente, por do modificará las características físicas y ejemplo, Al+Mg; Al+Si; Al+Fe, etc. A estos químicas de los perfiles. Fig. 16. Canaleta del horno de colada y esquema de colada de tochos. 13
    • Fig. 17. Espectrógrafo y laboratorio de análisis. Del horno de fusión pasa el metal líquido del foso de colada. Para conseguir que el a una temperatura de 740ºC al horno de tamaño de grano sea lo más fino posible colada y de éste, a través de una canaleta se aplica una pequeña aportación de tita- y unos filtros insertados en la misma, pasa nio. al distribuidor situado en la parte superior Sobre unos moldes de sección circular y sobre unos falsos fondos situados en el extremo de un émbolo, comienza a depo- sitarse el aluminio líquido según se repre- senta en el esquema de la Fig. 16. A me- dida que el émbolo va descendiendo len- tamente el aluminio se va solidificando. De esta manera se obtienen unas barras ci- líndricas de aluminio de 3 a 8 metros de longitud, según sea la profundidad del fo- so y las caracteríscas de la instalación. El diámetro de éstas barras lo determina el molde antes citado. Normalmente, los diá- metros más comerciales varían entre los 150 y 254 mm, según sea el tamaño y la fuerza de la prensa de extrusión donde se vayan a utilizar. Fig. 18. Tochos saliendo del foso de colada y palés de tochos listos parala extrusión. 14
    • 6. Homogeneizado de Tochos A las barras de aluminio ya coladas se les aplica un tratamiento posterior, llamado homogeneizado, en un horno a tempera- tura de 580ºC. Esto se hace para lograr una adecuada distribución de los elementos aleantes, mejorar la plasticidad en caliente Fig. 19. Esquema de la extrusión. durante la extrusión y, lo que es muy im- portante, permite mejorar las característi- cas mecánicas que alcanzarán posterior- cando en uno de sus extremos una matriz mente los perfiles. Después de enfriadas las con la sección del perfil que se vaya a ob- barras se cortarán a los largos comerciales tener. Por el otro extremo se aplica una solicitados por los extrusores. Generalmen- presión por medio de un émbolo que ha- te se cortan entre 50 y 80 cm. de longitud. rá fluir el metal a través del orificio de la cuando la prensa dispone de horno de ca- matriz, obteniendo así el perfil deseado. lentamiento de tochos por inducción, pero si este horno es de gas puede suministrar- Fue en el año 1810, cuando todavía no se se hasta la barra completa. había descubierto el aluminio, el inglés El homogeneizado será pues otro proceso Bramah desarrolló la primera prensa de ex- que influirá en la calidad posterior del perfil. trusión, pensando en la obtención de tu- berías de plomo. A partir de esta fecha se fueron introduciendo nuevos sistemas y 7. La extrusión de un perfil equipos auxiliares llegándose a extruir tu- bería de cobre y de latón. Más tarde y a La tecnología de la extrusión está basada medida que se iban conociendo las propie- en la plasticidad de los metales cuando és- dades y características del aluminio se em- tos se encuentran en estado sólido pero pezó a utilizar con él esta tecnología, has- próximos a su temperatura de fusión. Es- ta que fue la Segunda Guerra Mundial la quemáticamente consiste en introducir el que impulsó el enorme desarrollo que el metal en un recipiente o contenedor, colo- aluminio ha tenido desde entonces. Fig. 20. Diseño y corrección de una matriz de extrusión. 15
    • Fig. 21. Vista parcial de una prensa de extrusión. temperatura son los parámetros de extru- sión que también influirán en la calidad de los perfiles extruídos. Los perfiles ya enfriados sobre la mesa de salida y almacenamiento de la prensa, cu- Así pues, los elementos básicos de la ex- ya longitud suele variar entre los 48 y 55 trusión son el metal, la prensa con sus metros, con una anchura de 4 a 5 metros, equipos auxiliares, los parámetros de ex- son sometidos a un pequeño estiramiento trusión y la matríz. para enderezar las ligeras curvaturas que Las prensas de extrusión son máquinas hi- presentan las barras de perfil extruído. Una dráulicas cuyo tamaño varía según sea la Fig. 22. Prensa de extrusión. fuerza que desarrolle y las dimensiones de los perfiles que se vayan a fabricar. Las más comunes se sitúan entre las 1.200 y las 3.000 Tons., llegando algunas de ellas has- ta las 12.000 Tons. Estas enormes prensas son utilizadas para la fabricación de gran- des perfiles destinados a la aeronáutica, construcción de puentes, etc. La técnica consiste en calentar el tocho a una temperatura que varía entre los 460 y 500ºC, de manera que, al fluir el aluminio por la matriz, el perfil salga a una tempe- ratura ligeramente superior a los 510 ºC para ser enfriado rápidamente a una velo- cidad entorno a los 50 ºC/minuto. Si no se cumple esta condición, la posterior carga de rotura que adquirirá el perfil se alejará de los 22-24 Kg/mm2, al no haber precipi- tado la cantidad necesaria de SiMg2, que es el elemento endurecedor de ésta aleación. La velocidad de extrusión, la presión y la 16
    • Fig. 23. Mesa de enfriamiento, estirado y corte de una prensa de extrusión. sierra, situada en el extremo de la mesa, una preparación previa de la superficie del cortará las barras a longitudes comerciales, perfil en baños ácidos o alcalinos para entre 4 y 6 metros, para ser depositadas en después sumergirlo en una cuba de elec- contenedores e introducirlas finalmente en trolísis, en la que el propio perfil hace de un horno de maduración a 175 ºC, antes ánodo, en ella se produce una capa su- de ser embalados los perfiles para su distri- perficial brillante y transparente de óxido bución. de aluminio, mucho más profunda, dura- dera y decorativa que la capa de óxido na- tural. Finalmente se somete a una hidrata- 8. Anodizado y Lacado de los perfiles ción o sellado en un baño de agua desio- nizada en torno a los 100ºC. También se puede hacer esta operación en frío en un Los tratamientos de superficie más impor- baño específico. tantes que se le aplican a los perfiles que van a ser destinados a la construcción de La profundidad de capa de óxido que se Carpintería de Aluminio son el Anodizado puede coseguir dependerá del uso final o el tratamiento de Lacado. que vaya a dársele al perfil. Para usos inte- riores basta con que sea de 8 micras, para exteriores de ambiente poco agresivo, co- Anodizado mo zonas rurales o poco industrializadas, Se trata de un proceso electrolítico en el son suficientes 15 micras y ya para zonas que se provoca la producción de una capa industriales o costeras se recomienda 20 de óxido de aluminio artificial en la super- micras. ficie de los perfiles y que aumenta hasta También con este tratamiento se pueden mil veces el espesor de la capa natural de conseguir superficies en diferentes colores. óxido que tiene el aluminio. Para conseguir estos colores se usaban en Esquemáticamente el proceso consiste en un principio sales orgánicas con las que no 17
    • Fig. 24. Planta de anodizado se obtenía la estabilidad y duración desea- óxido de cromo que mejorará significativa- da. Actualmente se utilizan sales metálicas mente la resistencia a la corrosión y permi- mucho más estables y duraderas. Entre los tirá un buen anclaje para la aplicación pos- colores más comunes se encuentran el co- terior de la pintura. Finalmente el perfil es lor oro, el bronce, el negro, el gris metali- introducido en un horno, llamado de poli- zado, el verde, el granate, y algunos otros merización, a una temperatura en torno a en periodo de investigación los 200ºC, finalizando así el proceso de la- cado. Las pinturas más utilizadas son de poliés- Lacado ter en polvo, que se aplican en la superfi- El lacado de perfiles de aluminio es otro de cie de los perfiles por medio de pistolas los tratamientos de superficie que, además electrostáticas. Existen otro tipo de pintu- de protegerle aún más de la corrosión na- ras, a base de resinas de fluoruros de poli- tural, permite obtener una gran variedad vinilideno, que garantizan hasta una dura- de colores mates, brillantes, metalizados, ción de cinco veces superior a las pinturas etc., con los que los arquitectos pueden de poliester en polvo. disponer de un amplio abanico de posibili- dades de obtener armónicos conjuntos en fachadas e interiores. Esta técnica, poste- rior a la del anodizado, empezó a adquirir un importante desarrollo a partir de los años de la década de los 80. El proceso de este tratamiento consiste fundamentalmente en una limpieza previa de la superficie del perfil, sumergiéndolo en un baño ácido o alcalino. Posteriormen- te se aplica sobre la misma una capa de Fig. 25. Muestrario de colores 18
    • 9. Principales mercados del Aluminio Esto viene a corroborar el enorme consumo mundial, tanto de aluminio primario, o de Si miramos a nuestro alrededor resulta primera fusión, que se obtiene directamen- prácticamente imposible no encontrar al- te de la alúmina en las cubas de electroli- gún objeto que no sea parcial o talmente sis, como de aluminio secundario o de se- de aluminio. Utensilios de cocina, electro- gunda fusión, que se obtiene de la recupe- domésticos, elementos de decoración, bi- ración o reciclaje de productos de aluminio sutería, envolturas de alimentos, ventana- desechados. les, etiquetas, tubos de pasta, automóviles, etc, etc. Efectivamente el aluminio ha en- La gráfica de la fig. 26 muestra los por- trado en nuestras vidas estando presente centajes de los perfiles de aluminio extruí- en cualquiera que sea el tipo de actividad dos en Europa, destinados a los principales o de mercado. mercados. Otros 19% Transporte Edificación 13% 54% Industria 14% Fig. 26. 10. El aluminio en la edificación Son muchas las razones y ventajas que ex- consumo de aluminio en este Sector. Si nos plican el porqué el aluminio sigue tenien- referimos al uso de perfiles, el 54% del to- do un crecimiento espectacular en la In- tal de perfiles extruídos en Europa van des- dustria de la Construcción, como se refleja tinados a la construcción de edificios. el la gráfica de la fig. 27. En tan sólo cua- renta años se ha multiplicado por diez el 19
    • 1600 1400 Miles de toneladas 1200 1000 800 600 400 200 0 1960 1970 1980 1990 1995 1998 Fig. 27. Diagrama de evolución del uso de aluminio en la edificación. Entre las más importantes se pueden citar las 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 soportan sin problema alguno la acción del viento sin que se produzcan deformaciones. Las grandes fachadas de aluminio y cristal re- ducen considerablemente el peso en la es- tructura del edificio. Lo mismo sucede en la construcción de claraboyas, cubiertas y paredes en naves industriales, etc. No sufre ninguna dilatación diferencial que altere la estanqueidad de puertas y ventanas. Fig. 28 20
    • La vida o duración del aluminio es casi ilimitada y sin apenas mantenimiento, sólamente se recomienda una limpieza pe- riódica con agua y jabón neutro. Ello es debido a la gran resistencia que este mate- rial presenta a la corrosión. Unos claros ejemplos los encontramos en la cúpula de la 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 tenía la misma pureza y calidad que la que se consigue actualmente. A pesar de todo si- gue conservándose en buen estado. En el famoso rascacielos newyorkino Empire Sta- te Building, construido en 1935, se utilizó por vez primera aluminio anodizado y si- gue desafiando a la atmósfera contami- nante de esta enorme ciudad. Fig. 29 Resistente a la corrosión debido a que la fina capa de óxido natural que se forma en su superficie protege al resto del metal. Si además ha sido previamente anodizado, el espesor de la capa de óxido se aumenta hasta mil veces el espesor de esta capa de óxido. No absorbe humedades, ni se hin- cha ni se entumece, ni se resquebraja ni se rompe. No tiene límite de duración como los materiales orgánicos ni necesita protec- ción contra la luz de los rayos ultravioleta. En la gráfica de la fig. 30 puede verse el comportamiento de una chapa de aluminio sin anodizar, de 0,91 mm. de espesor, des- pués de 20 años de exposición en tres di- ferentes tipos de atmósfera. Fig. 30 21
    • Decorativo debido a su aspecto natural brillante. Si además de ello es sometido a Lacado un tratamiento de anodizado en su color natural o en otros colores añadidos elec- trolíticamente y procedentes de sales me- tálicas totalmente estables, el aspecto de- corativo queda en manos de la propia crea- anodizado Fig. 31 ción del arquitecto. Esta gama de colores un cierto tiempo. Este comportamiento es puede ser mucho más amplia si se le apli- considerado como una ventaja por las au- ca un tratamiento de lacado. toridades competentes. Cada vez son más los tejados de naves industriales y fachadas las que se hacen con paneles cubiertos de Resistente al fuego es la catalogación que aluminio, los cuales están diseñados para tiene el aluminio entre los materiales de fundirse si el fuego es de grandes dimen- construcción no combustibles. Las aleacio- siones Esto abre el edificio, permite el es- nes de aluminio, en este caso concreto la cape de gases y así minimiza la temperatu- 6063, funde alrededor de los 650ºC, tem- ra en la estructura de carga y facilita la ex- peratura alcanzada en un fuego después de tinción del incendio. Fig. 32 22
    • Minimiza el consumo de energía a través que intervenga el aluminio. El coste de una por ejemplo de paneles solares regulables matriz de extrusión, en función del tama- colocado en lo alto de las fachadas de los ño de la sección del perfil y de la dificultad edificios. del mismo para ser extruído , es general- mente menor que el de las matrices nece- sarias para la extrusión de otros materiales. Fácil mecanización reduciendo notable- Una solución de emergencia en tiempo mente los costes de taller. Se corta,se fresa puede ser asimismo resuelta con facilidad, se taladra ,se troquela y se suelda con su- puesto que una matriz podría fabricarse en ma facilidad y por tanto con un bajo con- el plazo record de una semana. sumo energético. Los diseños de los Siste- mas de Carpinterías de Aluminio precisan de mínimos mecanizados y fácil ensambla- Buen conductor del calor. Esta propiedad je. del aluminio podría ser una desventaja en aquellos casos en los que se necesite con- seguir un aislamiento térmico, como en los cerramientos de fachadas. El diseño de Perfiles con Rotura Térmica ha resuelto este problema alcanzando unos valores de aislamiento similares a los de otros materiales aislantes utilizados en ce- rramientos. La solución consiste en unir dos perfiles de aluminio con unas barras de poliamida vitrificada, con una fuerza al deslizamiento de entre 60 y 80 Kg/mm2, si se trata de perfiles sin anodizar o anodiza- dos y de 40 a 50 Kg. si los perfiles han si- do lacados. Esta poliamida vitrificada es re- Fig. 33 sistente al fuego y además apenas merma Ofrece, prácticamente, soluciones ilimi- la resistencia mecánica del conjunto en- tadas facilitando a ingenieros y arquitectos samblado. el desarrollo de cualquier proyecto en el Fig. 34. Simulación de temperaturas por ordenador 23
    • Poliamidas Fig. 35 En la fig. 34 se representa una simulación lizada en la obtención de aluminio prima- hecha por ordenador de la sección de una rio, sólo supone el 5%. Por ello y entre ventana con rotura térmica y la distribu- otras razones el valor residual de la chata- ción de las temperaturas y flujos de calor. rra de aluminio es mucho más alto que el Cuando en el exterior del habitáculo la de la chatarra o residuos de otras materias temperatura es de 0ºC, en el interior ésta primas. El volumen de aluminio reciclado, oscila entre los 12 y 13ºC. procedente de envases, desguaces de auto- Es reciclable tantas veces como se quiera móviles, camiones, recortes de perfiles, sin que pierda ninguna de sus propiedades etc., es tan importante que podría decirse y cualidades. La energía necesaria para su que casi el 40% del aluminio que se con- reciclaje es además más barata que la uti- sume es aluminio reciclado. Reciclado de chapas y perfiles de aluminio Desmantelamiento Separación Fundición Construcción Nuevas aplicaciones Nuevos productos extruidos o laminados Fig. 36 24
    • 11. Sistemas de Carpintería de aluminio del viento y en definitiva la Normativa vi- Conocemos con el nombre de Sistema al gente al respecto. conjunto de perfiles, herrajes, accesorios, Para ello se requiere, primero de un estudio utillajes y planos de mecanizado y monta- y diseño concienzudo de las prestaciones je con los que se puede construir una va- que vaya ofrecer el sistema, y después, una riedad de soluciones y modelos de puertas, estrecha colaboración con el fabricante de ventanas , muros cortina, etc. perfiles, el de herrajes, el de accesorios y el Un buen sistema es aquél que, con el me- utillajes de mecanizado, para conseguir to- nor número de perfiles posible y con unos das las prestaciones previstas y deseadas. sencillos mecanizados, pueda construirse De nada serviría una buena calidad de per- una amplia gama de soluciones, cumplien- files si la calidad de los herrajes o de los ac- do naturalmente todas ellas con los requi- cesorios fuera deficiente. Ambos comple- sitos de estanqueidad al agua, al aire, de mentos juegan un papel decisivo en la ca- resistencia a la deformación por la acción lidad de cualquier Sistema. Un buen coche no sólo debe tener buen motor sino tam- bién unas buenas ruedas, buenos amorti- guadores, buenos frenos, etc Lo mismo puede decirse de un Sistema. La fabricación en el taller no resulta com- plicada si, como ya se ha dicho, el Sistema ha sido bien estudiado. Esta se reduce a unos sencillos mecanizados de corte y tro- quelado y a un montaje que se asemeja al de un mecano. Sin embargo, ambas operaciones, mecani- zado y montaje, tanto en el taller como en la obra, han de ser realizadas correctamen- te, siguiendo todas las instrucciones que el Fig. 37 y 38 fabricante del Sistema facilita. Continuan- do con el símil de un coche, si éste no ha sido perfectamente ensamblado deja- rá de funcionar correctamente en cualquier momento. Los Sistemas están clasificados princi- palmente en tres grandes grupos : BA- TIENTES, DESLIZANTES O DE CORRE- DERA y MUROS CORTINA. Fig. 39 25
    • 11a. Sistemas Batientes Los batientes son aquellos cuyos sistema de apertura describen un ángulo o giro sobre unos mecanismos llamados bisagras. Algunos de ellos, llamados 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 eje horizontal. La primera apertura es de hasta 180º, mientras que la segunda oscila nor- malmente entre los 15º y los 20º, depen- diendo del fabricante del herraje que per- Fig. 40 mite este tipo de aperturas. La función de bles para cerramientos de grandes dimen- esta segunda apertura es la de ventilar el siones. habitáculo sin necesidad de correr las posi- Los Sistemas batientes son más herméticos bles cortinas que disponga la ventana y la que los deslizantes, permiten una fácil lim- de evitar que el viento bambolee la hoja pieza de los cristales, y tienen menos ele- mientras la ventana esté abierta. mentos de desgaste, como por ejemplo las Dentro de este grupo se encuentran tam- ruedas que tienen los Sistemas deslizantes bién las soluciones pivotantes verticales y o Sistemas de Corredera. Como inconve- horizontales, las deslizantes y las plega- nientes podrían citarse el de ser general- mente un poco más caros y el de ocupar más espacio de apertura. Fig. 41 26
    • En cualquier Sistema, ya sea abatible o deslizante, debe tenerse muy en cuenta la evacuación de la posible agua que pueda penetrar, antes de que ésta llegue al inte- rior del habitáculo. Por ello resulta de su- ma importancia en los sistemas batientes el volumen de la cámara exterior que se for- ma entre el marco y la hoja, y los orificios de desagüe así como su ubicación. Cuanto mayor sea esta cámara menos posibilidades de entrada de agua tendrá el sistema. La información que debe contener el Catá- logo de un buen Sistema ha de ser lo más amplia y detallada posible para que des- pués puedan cumplirse todas las caracte- rísticas del mismo. En ella se adjuntarán planos de mecanizado y montaje, datos de cálculo, ábacos, perfiles y accesorios a uti- lizar según las dimensiones del hueco a cu- brir, etc Fig. 42 27
    • 11b. Sistemas deslizantes nación común de éste tipo de sistemas es el de Corredera. Dentro de este mismo grupo se encuentra Fig. 43 el sistema Guillotina, en el que la hoja se desplaza verticalmente por medio de un sistema 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 los accesorios 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 reflejado en el catálogo del fabricante, lo mismo que se ha dicho al hablar de los sistemas ba- tientes. Generalmente hablando, las mayores ven- tajas que ofrecen los sistemas de corredera Se llaman Sistemas deslizantes a aquellos son las de ocupar menos espacio cuando cuyas hojas que provistas de unas ruedas las puertas o ventanas se encuentran abier- se desplazan horizontal y paralelamente tas, por lo que se hacen idóneos para ce- sobre unos carriles dispuestos en la parte rramientos de grandes dimensiones como, inferior y superior del marco. La denomi- por ejemplo, salidas a terrazas y jardines. Entre los inconvenientes son, en líneas ge- nerales, menos herméticos y de acceso más difícil para la limpieza de cristales, cuando éstos no pueden ser limpiados desde el exterior, como ocurre por ejemplo con las ventanas que no dan a terraza. Fig. 44 28
    • 11b. Sistemas con Rotura térmica hechos de poliamida vitrificada que, unida fuertemente con una fuerza al desliza- miento entre 60 y 80Kg/mm2, hace que el El ahorro energético es un factor muy im- conjunto del perfil resultante, (aluminio portante a tener en cuenta en el sector de +poliamida), tenga prácticamente el mismo la edificación, debido a la mayor escasez momento de inercia que la sección, si toda de energía y a su más elevado coste. Las ella fuera de aluminio. actuales construcciones se hacen ya con aislamiento en tejados y paredes. Las ven- Un buen Sistema de Rotura Térmica , ade- tanas y muros cortina no pueden perma- más de estar correctamente ensamblado necer ajenos a éste problema, puesto que para evitar deslizamientos y posibles filtra- forman una parte importante de las facha- ciones de aire y agua, y disponer de una das de cualquier edificio, sea éste destina- buena calidad de Poliamida reforzada con do a viviendas, oficinas, hospitales, naves fibra de vidrio, la separación entre las sec- industriales, etc. ciones de aluminio deberá ser la máxima que permita el Sistema para alcanzar sus Al presentar las características físicas del mejores características mecánicas. Entre 20 aluminio, hemos visto que éste es buen y 30 mm. se puede considerar una buena conductor del calor, por lo que, para mejo- separación. El espesor de la poliamida ha rar el aislamiento en un cerramiento de de ser el mínimo necesario y, que a ser po- aluminio es preciso provocar una rotura sible, éstas formen pantalla en el interior térmica en la sección de los perfiles que de la cámara. También es conveniente que tengan contacto simultáneo con el exterior la sección del conjunto tenga varias cáma- y el interior del habitáculo. Esto se consi- ras y, si éstas están rellenas de una espuma gue con los Sistemas de Rotura Térmica, en aislante se habrá conseguido un óptimo los que se utilizan unos perfiles resistentes, grado de aislamiento. Fig. 45 Poliamidas Fig. 46 29
    • Obviamente cuanto menor sea el coefi- una frigoría tiene un coste superior casi en ciente de conductividad térmica, expresado un 30% sobre el coste de producción de éste en watios/m2 ºC, mayor será el grado una caloría. de aislamiento del sistema. Este valor de- En la gráfica de la fig. 47 se puede com- berá oscilar entre 2,2 y 3,5 W/m2 ºC. probar cuál puede ser el ahorro al cabo de Un detalle muy importante a tener en un año en uno y otro caso, utilizando Sis- cuenta en cualquier Sistema de Rotura Tér- temas de Carpintería con Rotura Térmica. mica, batiente o deslizante, es que en su colocación y fijación a obra debe existir otro puente térmico para que el hormigón 12. Rehabilitación de Edificios o ladrillo de la pared no haga de conduc- tor entre los dos perfiles de aluminio. Una A pesar de ser el aluminio un material nue- recomendación sería la de utilizar premar- vo y moderno, éste se adapta de manera cos de madera sobre los que se apoyaría el perfecta en la rehabilitación de todo tipo de marco de aluminio. edificios antiguos y modernos edificios. Hoy podemos ver, por ejemplo, cómo en el casco histórico de Roma o en el de cual- quier ciudad europea, en espléndidos edifi- 11c. Dónde deben utilizarse los cios, como palacetes, bancos, hoteles, etc, sistemas de Rotura Térmica han sido sustituidos sus ventanas y balco- nes originales por otros de aluminio, ade- Existe una tendencia bastante generalizada cuando el diseño del sistema utilizado a las de utilizar estos sistemas en zonas o luga- características del mismo y de su entorno. res fríos para ahorrar calefacción, sin em- Lo mismo se adapta a edificios en grandes bargo su instalación está tanto o más jus- ciudades como a viviendas de tipo rural o tificada en aquellas zonas cálidas y sobre rústico. La rehabilitación es precisamente todo si se dispone en el habitáculo de otro de los mercados de gran peso específi- equipo de aire acondicionado. Producir co en los que está presente el aluminio. 30
    • Centros comerciales Oficinas Unifamiliares El arquitecto «El aluminio ofrece gran li- bertad en cuanto a dise- ño. Permite hacer prácticamente cualquier cosa que se pueda imaginar. Algunas veces elijo aluminio anodizado porque el aspecto de “alta tecnología” encaja bien con el diseño. Otras veces puedo elegir cons- cientemente algún color, porque trato de subrayar el dibujo de las líneas de ventana, puertas y muros, en ocasiones también para integrar el color al estilo de casa de los futuros componentes. Fachadas ligeras Invernaderos 31
    • Hoteles Oficinas Rehabilitaciones Edificios singulares El propietario «Como promotor del proyecto estoy por supuesto muy intere- sado en el factor costes. En cuanto al precio de compra, el aluminio ciertamente no es más barato que otros materiales, pero en lo que se refiere al mantenimiento y al ritmo al que se puede instalar, el aluminio alcanza una pun- tuación muy elevada. Y además, en especial los sistemas de perfiles aislados, ayudan a mantener el coste de la energía a unos nive- les aceptables. Y... además, tiene un aspecto muy agradable». 32
    • 33