El aluminio se especifica en la construcción por tres razones: una relación resistencia-a-peso aproximadamente tres veces mayor que la del acero, una capa de óxido autorreparable-que proporciona una resistencia inherente a la corrosión y la capacidad de combinar perfiles estructurales con una amplia gama de acabados duraderos. El éxito del proyecto depende de hacer coincidir la aleación, el temple, el acabado y el comportamiento frente al fuego con el código de construcción vigente.
Funciones estructurales y no-estructurales
El aluminio cumple funciones tanto de soporte de carga como secundarias. Las tareas estructurales incluyen parteluces y travesaños de muros cortina, marcos de puertas y ventanas, soportes de acristalamiento estructural, miembros de techo y marquesina, y barandillas. Las tareas no-estructurales incluyen paneles de revestimiento y casetes, protección solar, paneles de fachada alveolares, sistemas de techo y rejillas de ventilación. En China, los sistemas de puertas y ventanas se especifican comúnmente según GB/T 8478, y los perfiles arquitectónicos extruidos según la serie GB/T 5237. En comparación con el acero, el módulo elástico del aluminio es de aproximadamente 70 GPa frente a aproximadamente 200 a 210 GPa, por lo que la deflexión más que la resistencia suele determinar el tamaño de los miembros.
Selección de aleación y temple por aplicación
| Solicitud | Aleación y temple | Propiedad gobernante |
|---|---|---|
| Perfiles para ventanas y muros cortina. | EN AW-6063-T5 o T6 | Calidad del acabado superficial y extrusión. |
| Soportes y vigas muy cargados | ES AW-6061-T6 | Límite elástico y rendimiento de juntas atornilladas |
| Paneles de revestimiento y casete. | 3003, 5005, 3105 | Formabilidad, planitud y respuesta del recubrimiento. |
| Exposición costera o industrial | 5052 | Resistencia a la corrosión por picaduras y grietas |
| Fachadas compuestas y alveolares. | 3003 máscaras con núcleo 3003 | Rigidez con bajo peso del panel |
Los perfiles extruidos se solicitan según EN 755-2 o ASTM B221. Según ASTM B221, la aleación 6063 en el temple T6 tiene una resistencia a la tracción mínima de 205 MPa y un límite elástico mínimo de 170 MPa; la condición T5 da valores mínimos de 150 MPa y 110 MPa. La composición química está definida por la norma EN 573-3 en Europa, y un certificado de análisis es la prueba normal de cumplimiento.
Sistemas de acabado: anodizado y revestimiento
La oxidación anódica es el acabado metálico más duradero. ISO 7599 designa recubrimientos por espesor nominal, por ejemplo AA15 para 15 micrones y AA20 para 20 micrones, y la práctica arquitectónica en América del Norte hace referencia a AAMA 611, donde la Clase I requiere un recubrimiento anódico de al menos 18 micrones y la Clase II de al menos 10 micrones. Los acabados orgánicos, normalmente sistemas de poliéster o fluoropolímero aplicados en bobina-, se utilizan cuando se debe repetir un color específico en una fachada grande; El espesor de la película, la estabilidad del color y la retención del brillo son los elementos clave de la especificación. Ambas familias de acabados se verifican mediante pruebas aceleradas, más comúnmente niebla salina neutra según ISO 9227 y pruebas de adhesión después del conformado. El coeficiente de expansión térmica del aluminio es de aproximadamente 23,1 x 10-6 por K, aproximadamente el doble que el del acero, por lo que los detalles de paneles y juntas deben adaptarse a movimientos más grandes.
Requisitos contra incendios, térmicos y acústicos
El aluminio no es-combustible, pero se funde a unos 660 °C y comienza a perder fuerza muy por debajo de esa temperatura, por lo que el aluminio sin protección no se acepta como elemento-portador de carga-resistente al fuego. Cuando los paneles forman parte de un revestimiento de pared o techo, el rendimiento de combustión de la superficie se evalúa según ASTM E84, y la Clase A requiere un índice de propagación de llama de 25 o menos y un índice de desarrollo de humo de 450 o menos. El rendimiento térmico está dominado por los puentes térmicos: los marcos continuos de aluminio conducen el calor alrededor del aislamiento, por lo que los perfiles de rotura de puente térmico con inserciones de poliamida o poliuretano son estándar en proyectos-con conciencia energética. El rendimiento acústico de fachadas y tabiques se cita como Rw según ISO 717-1, con mediciones de laboratorio según la serie ISO 10140, y la fuga de aire de los sistemas ensamblados se verifica mediante ASTM E283. Los casos de carga estructural están definidos por códigos nacionales, como el GB 50009 en China.
Preguntas frecuentes
Q:¿Qué aleación es estándar para los marcos de ventanas arquitectónicos?
R: EN AW-6063 en estado T5 o T6, extruido según EN 755-2 o ASTM B221. Combina buena calidad de extrusión, respuesta de anodizado y resistencia adecuada.
Q:¿Qué espesor debe tener el anodizado arquitectónico?
R: Las designaciones ISO 7599, como AA15 o AA20, corresponden a un espesor de revestimiento nominal de 15 o 20 micrones, y AAMA 611 Clase I requiere al menos 18 micrones para uso en exteriores.
Q:¿Se permite el aluminio en estructuras-resistentes al fuego?
R: El aluminio no es-combustible, pero se funde cerca de 660 °C y pierde resistencia a temperaturas más bajas, por lo que no se utiliza sin protección para elementos-que soportan cargas-resistentes al fuego. Los sistemas de revestimiento aún deben cumplir con los límites de quema de superficies ASTM E84.
Q:¿Por qué las fachadas necesitan perfiles con rotura de puente térmico?
R: El aluminio conduce el calor mil veces mejor que los materiales aislantes, por lo que un marco continuo crea un puente térmico. Las inserciones de poliamida o poliuretano interrumpen el camino y reducen el riesgo de condensación.
Q:¿Cómo se compara el aluminio con el acero en cuanto a deflexión?
R: El módulo de elasticidad es de aproximadamente 70 GPa, frente a aproximadamente 200 a 210 GPa para el acero, por lo que la deflexión generalmente controla el diseño de las piezas de aluminio aunque la relación resistencia-a-peso sea mejor.
Q:¿Qué tolerancia se aplica a las juntas de dilatación en fachadas de aluminio?
R: Debido a que el coeficiente de expansión es aproximadamente 23,1 x 10-6 por K, un parteluz de 6 m puede moverse varios milímetros en un rango de temperatura de 60 K. Se deben detallar las juntas y fijaciones para absorber ese movimiento sin transferir carga al acristalamiento.