Aluminio de un vistazo
El aluminio es un metal ligero-blanco plateado, suave y maleable en su forma pura. Se produce comercialmente en muchas formas, incluidas columnas, varillas, láminas, láminas, polvos, cintas y filamentos, lo que refleja su excelente trabajabilidad. El metal combina peso ligero con buena conductividad eléctrica y térmica, alta reflectividad y resistencia a la oxidación, lo que en conjunto explica su amplia gama de aplicaciones, desde la transmisión de energía hasta el embalaje, la construcción y el transporte.
Densidad y propiedades térmicas
El punto de fusión del aluminio es de aproximadamente 660 grados y su punto de ebullición es de aproximadamente 2327 grados. Su densidad relativa es aproximadamente 2,70, lo que significa aproximadamente un-tercio del peso del acero para el mismo volumen; El aluminio líquido tiene una densidad de aproximadamente 2,303 g/cm³. El coeficiente de expansión térmica a temperatura ambiente (25 grados) es aproximadamente 0,0000236 mm/mm·grado, o 23,6 ppm/K. Esta tasa de expansión moderada debe tenerse en cuenta en diseños que combinan aluminio con otros materiales, como sujetadores de acero u hormigón, en amplios rangos de temperatura.
Constantes mecánicas
El módulo de elasticidad del aluminio es de aproximadamente 70 GPa, con una relación de Poisson de aproximadamente 0,33. Debido a que el módulo es aproximadamente un-tercio del acero, las secciones de aluminio deben ser más gruesas o rígidas para lograr la misma rigidez, pero su alta relación resistencia-a-peso todavía lo convierte en el material preferido para estructuras de peso-crítico en equipos aeroespaciales, de transporte y portátiles. En los productos cotidianos, la maleabilidad del metal permite formar fácilmente platos, papel de aluminio y perfiles de paredes delgadas-.
Conductividad eléctrica y térmica
La conductividad eléctrica del aluminio es aproximadamente el 60% de la del cobre en volumen, pero debido a que el aluminio es mucho más liviano, su conductividad por unidad de masa es en realidad mayor que la del cobre. Esta es la razón por la que los conductores de aluminio se sustituyen con frecuencia por el cobre en líneas de transmisión de energía y sistemas de barras colectoras de larga-distancia. El aluminio también conduce bien el calor, lo que lo hace eficaz para disipadores de calor, utensilios de cocina e intercambiadores de calor. Su alta reflectividad para la luz visible y la radiación infrarroja respalda su uso en reflectores de iluminación y láminas de aislamiento térmico.
Comportamiento químico y capa de óxido
El aluminio tiene una fuerte afinidad química por el oxígeno e inmediatamente forma una película de óxido delgada, densa y autocurativa en cualquier superficie recién expuesta. Esta capa de óxido natural es lo que le da al aluminio su excelente resistencia a la corrosión en ambientes atmosféricos y en muchos ambientes acuosos, y también proporciona la base para acabados anodizados y con revestimiento de conversión-. Debido a que el óxido se reforma rápidamente, las superficies de aluminio rayadas o cortadas se protegen a sí mismas, lo cual es una ventaja clave en el servicio marino y al aire libre.
Implicaciones de ingeniería
Al seleccionar aluminio para una aplicación, la combinación de baja densidad, alta conductividad, resistencia a la corrosión y conformabilidad debe sopesarse frente a su módulo más bajo y su ablandamiento a temperaturas elevadas. La familia de aleaciones debe elegirse según si la resistencia, la conductividad o la formabilidad dominan el requisito: aleaciones 1xxx para conductividad y resistencia a la corrosión, 3xxx para fabricación general, 5xxx para estructuras marinas y soldadas, y 6xxx o 7xxx para miembros estructurales de alta-resistencia.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Por qué se utiliza aluminio en lugar de cobre en las líneas eléctricas?
Aunque el cobre conduce mejor la electricidad en volumen, el aluminio conduce más electricidad por unidad de masa y es mucho más ligero y menos costoso. Para líneas aéreas donde el peso y el costo importan, los conductores de aluminio o los conductores reforzados con -núcleo de acero- de aluminio son estándar.
P2: ¿Se oxida el aluminio?
No. El aluminio forma una capa de óxido de aluminio en lugar de óxido de hierro. La película de óxido es protectora y -autocurativa, por lo que el aluminio resiste la corrosión en la mayoría de los ambientes atmosféricos y de agua dulce, aunque los cloruros agresivos y los ácidos o álcalis fuertes aún pueden atacarlo.
P3: ¿Cuál es la densidad del aluminio?
La densidad relativa del aluminio es de aproximadamente 2,70 y el aluminio líquido tiene una densidad de aproximadamente 2,303 g/cm³. Los valores reales varían ligeramente según la composición y el temperamento de la aleación.
P4: ¿Se puede utilizar aluminio a altas temperaturas?
El aluminio pierde resistencia por encima de aproximadamente 150-200 grados y su punto de fusión es de 660 grados, por lo que no es adecuado para servicios estructurales de alta-temperatura. Para aplicaciones de temperatura elevada, se deben considerar aleaciones especializadas u otros metales.
P5: ¿Por qué el aluminio se siente frío al tacto?
La alta conductividad térmica del aluminio aleja rápidamente el calor de la piel, por lo que se siente más fresco que los materiales con menor conductividad. Esta misma propiedad lo hace eficaz para disipadores de calor y utensilios de cocina que deben distribuir el calor de manera uniforme.