Aluminio

Definición

El aluminio es un elemento químico que se representa en la tabla periódica con el símbolo ‘Al’. Se considera el tercer elemento más común de la corteza terrestre y se encuentra presente en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales. El aluminio es un metal no ferromagnético que se emplea en una enorme variedad de aleaciones para la fabricación de una variedad de utensilios y envases, así como partes de diversa maquinaria.

Aluminio

Historia

En la antigüedad el aluminio fue un elemento que se utilizó en la tintorería y medicina bajo la forma de sal doble, conocida como alumbre y que se sigue usando hoy en día. En el siglo XIX, con el desarrollo de la física y la química, se identificó un metal no descubierto, su nombre inicial fue aluminum, el cual fue propuesto por el británico sir Humphrey Davy en el año 1809.  Posteriormente, en el año de 1825, el físico danés Hans Christian Orsted, quien descubrió el electromagnetismo, logró aislar por electrólisis unas primeras muestras de aluminio impuras. El aislamiento total lo consiguió dos años después Friedrich Wöhler.

Para el año de 1855 Henry Sainte-Claire Deville obtiene y exhibe el primer lingote de aluminio puro al 97% durante la Exposición Universal junto a las joyas de la corona francesa. Su producción fu costosa que el aluminio se consideraba un metal muy valioso. En el año de 1889  Karl Josef Bayer halló un procedimiento para extraer alúmina a partir de la bauxita. A la par los precios del aluminio comienzan disminuir y aparecen las primeras aplicaciones.

En 1960 se comienza a reciclar el aluminio, ya que el coste de reciclaje es un 95% menor que el de su extracción desde la bauxita. De esto parte que el ciclo de vida del aluminio sea redondo.

Lingote de aluminio

Fabricación del Aluminio

La fabricación del aluminio se basa en el término de aluminio primario y secundario. En el caso  aluminio primario se obtiene directamente de la bauxita. En tanto, para extraer aluminio del mineral, el óxido de aluminio de la bauxita se disuelve primero por medio del denominado proceso Bayer y luego se separa mediante electrólisis ígnea. Hace 50 años, se recurría a 21 kWh de energía para fabricar 1 kg de aluminio. Actualmente, el consumo de energía sigue siendo de 14 kWh. Por ello se recurre al aluminio secundario, cuya fabricación requiere mucha menos energía.

El aluminio secundario al aluminio reciclado es un material que conserva su calidad durante el proceso de reciclaje. Otra ventaja es que, para la refundición, solo se necesitan entre 2 kWh y 4 kWh por cada kg de aluminio. De la misma forma que con la elaboración del acero, con el aluminio es posible ajustar las propiedades del aluminio. Por lo cual para su fabricación, la masa fundida de aluminio se mezcla con otros elementos de aleación. Cuando la masa fundida dispone de las propiedades deseadas, se vierte para que solidifique. Posteriormente se procesa para formar chapas, perfiles u otros productos semiacabados.

Bauxita
Proceso de electrólisis

Propiedades

Principalmente se trata de un metal no ferromagnético y liviano que posee una baja densidad, cualidad que lo convierte en ideal para su aplicación en múltiples industrias, como la fabricación de envases (latas) o de paneles. Su punto de fusión es muy bajo (660 °C), además de que se trata de un elemento blando y maleable.

El aluminio se consolida como un buen conductor de electricidad y el calor a diferencia del acero, por lo cual se utiliza con frecuencia en la industria eléctrica. La conductividad térmica del aluminio corresponde a unos 235 W/mK (vatios por metro y Kelvin), mientras que la del acero es de 80 W/mK. Debido a su eficiente conductividad, se puede requerir precalentarlo al momento de soldar. Además, es un elemento no magnetizable, es decir, no reacciona ante la presencia de un imán.

Entre otras de las propiedades del aluminio se encuentra su flexibilidad y soporte a las deformaciones, ya que las absorbe elásticamente. Las piezas de aluminio disponen de una flexión 3 veces mayor que las de acero. La flexión depende tanto de la geometría como del módulo de elasticidad, pero no de la resistencia del material.

En cuanto a la temperatura difusión del aluminio es de unos 600 °C. Por su menor punto de fusión, el aluminio se puede moldear eficazmente, pero, a largo plazo, no es adecuado para temperaturas superiores a 100 °C.

El aluminio por su composición cuenta con una resistencia a la corrosión en medios con pH neutro. Por contra, puede sufrir corrosión en entornos ácidos o básicos.

Aleaciones del Aluminio

El aluminio se alea con otros metales para contribuir a su endurecimiento, entre los elementos con los que trabaja en conjunto puede ser con el magnesio, manganeso, cobre, zinc y silicio e inclusive puede ser con el titanio y cromo.

Serie 1000. Consiste en un elemento casi puro, alrededor de 99% de aluminio.

Serie 2000. Aleación con cobre.

Serie 3000. Aleación con manganeso.

Serie 4000. Aleación con silicio.

Serie 5000. Aleación con magnesio.

Serie 6000. Aleación con magnesio y silicio.

Serie 7000. Aleación con zinc.

Serie 8000. Aleación con otros elementos metálicos y no metálicos.

Reciclaje del Aluminio

El aluminio es un elemento que puede reciclarse adecuadamente sin que haya presencia de mermas de sus propiedades físicas, lo cual da como resultado una ventaja económica considerable sobre otros metales. Además para llevar a cabo este proceso se requiere del consumo de poca energía, aproximadamente un 5% del proceso de obtención original. Este aluminio refundido se conoce como ‘aluminio secundario’.

Usos y aplicaciones

El aluminio con poca frecuencia suele disponerse 100% puro  en general se usa aleado con otros metales para mejorar sus características. En el caso del aluminio puro se emplea principalmente en la fabricación de espejos, para uso doméstico y en la elaboración de telescopios reflectores.

Debidos  sus aleaciones el aluminio suele utilizarse en diferentes industrias como para el transporte que se destina como materia prima para estructuras de aviones, automóviles, trenes de alta velocidad, metros, tanques, superestructuras de buques y bicicletas.

De igual manera, el aluminio es un elemento funcional para las estructuras portantes de aluminio en edificios. En la carpintería metálica para puertas, ventanas, cierres  y armarios. Con este material también se pueden crear utensilios de cocina  herramientas.

Por otro lado, el aluminio se destina para el embalaje de alimentos, como papel de aluminio, latas. Por sus propiedades el aluminio se emplea como un transmisor eléctrico, para los recipientes criogénicos y en la calderería.

Reciclaje de aluminio

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