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 lasprestaciones 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 queeste 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 rarasexcepciones, es posible fabricar cualquier sección, solamente dependerá de laimaginación del profesional que necesite y diseñe esta sección.

Las tolerancias dimensionales que se consiguen van haciéndose cada vez másestrechas, 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 connuestros objetivos, que se dirigen básicamente a promover el aluminio y la in-dustria de la extrusión en España, con la colaboración de todas las empresasasociadas.

Finalmente, agradecer su inestimable colaboraciòn para la realización de estapublicación a D. Ángel Jadraque Millán que ha puesto a disposición deANEXPA sus conocimientos y su larga experiencia en el mundo del aluminioy su capacidad de sintetizar en un espacio breve todo un mundo que desbor-da.

Marc SansalvadóPresidente Asociación

1

Presentación

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

índice

4

1. Un metal con vocación de futuro

Resulta curioso que, siendo el Aluminio eltercer elemento más abundante en la cor-teza terrestre, después del oxígeno y el si-licio, hasta el año 1821 nadie había repa-rado en él. Fue en este año cuando el cien-tífico francés Pierre Vertier, especialista enmineralogía, repara en una piedra terrosa yrojiza que bautizó con el nombre de «Bau-xita», al haberla encontrado en las inme-diaciones de la entonces pequeña aldea deLes Baux (Francia).

Cuatro años más tarde, de esta piedra, queno era otra cosa que óxido hidratado dealuminio, se consiguió por vez primera ais-larlo en el laboratorio del resto de los ele-mentos que contenía.

Fig. 1. Yacimiento de Bauxita

Aquí daría comienzo la emocionante his-toria del Aluminio.

2. Cómo se obtiene el Aluminio

Ya hemos visto que el aluminio, debido asu reactividad química, no se encuentra enestado puro como otros metales, sino queaparece combinado con el oxígeno, for-mando un óxido (Al2O3) llamado Alúmina.Este óxido de color blanquecino se en-cuentra, en mayor o menor cantidad, enmás de cien compuestos de la corteza te-rrestre, lo que explica la abundancia delmismo.

Sin embargo, es precisamente en esa piedraterrosa y rojiza, llamada bauxita, dondemás concentración de alúmina aparece, si-tuándose ésta en torno al 58%. Cuando laconcentración en estas tierras arcillosas sealeja de este porcentaje, el coste de ob-tención de alúmina se dispara, por lo queya no resulta rentable su explotación. Paraque ésta lo sea, como mínimo, debe tenerun 30% de alúmina, que el yacimiento es-té a cielo abierto, como lo están la mayorparte de ellos, y que el acceso al mismo seafácil.

Fig. 2. Silo de Alúmina

5

Fig. 3. Esquema de la obtención de aluminio desde la mina hasta la colada

6

Aunque prácticamente se ha encontradobauxita en todos los continentes, los prin-cipales y más rentables yacimientos se en-cuentran en los países tropicales y subtro-picales, a pesar de que también existen enalgunos países del Este de Europa y en al-gunos de los países que constituían la an-tigua URSS.

EE.UU, Brasil, Jamaica, Australia, Indone-sia, Nigeria y Guinea son algunos de lospaíses con mayores reservas de bauxita enla actualidad. Estas reservas están estima-das en más 40.000 millones de Tons. y si-guen apareciendo nuevos yacimientos, te-niendo en cuenta que, como ya se ha di-cho, por el momento solamente interesanlos yacimientos a cielo abierto y con altosporcentajes de alúmina.

En la Fig. 3 se representa un sencillo es-quema del camino que recorre el aluminiohasta convertirse en un tocho o en unaplaca de aluminio 99,6%, o aleado inten-cionadamente con otros metales en el hor-no de fusión para alcanzar las característi-cas necesarias al uso comercial que vaya aser destinado.

Resulta interesante observar en dicho es-quema que, aproximadamente, de cada

4 Kg. de bauxita solamente se obtiene 1Kg. de aluminio. Otro dato muy significa-tivo es que la energía necesaria para obte-ner 1 Kg. de aluminio era en los primerosaños de 40 Kw./Kg. , actualmente, y debi-do a los avances técnicos alcanzados en elproceso de la electrólisis, se sitúa ya entrelos 13 y 15 Kw./Kg. de aluminio.

Con estos datos se comprende fácilmenteque cuanto más cercano se encuentre elyacimiento de bauxita a la planta de ob-tención de alúmina y ésta a la de electroli-sis el coste del transporte se reducirá nota-blemente. Si además el país productor dealuminio dispone de una energía barata,contará con las mejores condiciones decompetitividad con respecto a otros paísesproductores.

Hasta el año 1886, el aluminio que se ob-tenía salía prácticamente del laboratorio,por lo que su coste era elevadísimo y lascantidades producidas insignificantes. Ya apartir de este año, casualmente y de ma-nera simultánea dos científicos por separa-do, uno francés y el otro americano, des-cubren un procedimiento de obtención porelectrolisis. Este procedimiento fue desa-rrollado y mejorado espectacularmente por

Fig. 4. Esquema de una cuba de electrolisis

7

el científico alemán Bayer, de manera que,si en un principio el coste de obtención deuna libra de aluminio era de 545 dólares,ya en el año 1990 este coste pasó a ser detan sólo 35 centavos de dólar.

3. Producción y Consumo

Si nos remontamos tan solo al año 1950,la producción mundial de aluminio prima-rio más aluminio secundario, llamado tam-bién de segunda fusión, fue de 1,5 Millo-nes de Tons., en el año 1970 ésta pasó aser de 4,5 millones para alcanzar en el año1998 los 25 millones de Tons.

De estos datos se desprende el desarrolloimparable que está teniendo el aluminio,estando presente en todos los sectores de

la industria mecánica, eléctrica y electróni-

ca, del transporte terrestre, aéreo y maríti-

mo, de la industria espacial y sobre todo de

la industria de la construcción, en la que se

emplea a nivel mundial en torno al 28%

del consumo total.

En los dos siguientes diagramas se repre-

sentan los últimos datos disponibles acerca

de la producción y consumo de aluminio

primario en el mundo, (fig. 6), y los mis-

mos datos referidos a Europa, (fig. 7). En

ambas gráficas están excluidos algunos

países del Este de Europa, de la antigua

URSS y de China, por no disponer de datos

fiables de los mismos.

Naturalmente a los datos reflejados en és-

tas dos gráficas se deben añadir los datos

de producción de aluminio reciclado y que

solamente en Europa alcanzó la cifra de

2,2 Millones de Tns. en el año 1999, como

se refleja en la gráfica de la fig. 8.

Fig. 6. Mercado de Aluminio primario en el mundo Fig. 7. Mercado de Aluminio primario en Europa

0

5000

0000

5000

0000

5000

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Producción

Consumo

0

00

00

00

00

00

00

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Producción

Consumo

1,5

4,5

26,5

0

5

10

15

20

25

30

Año 1950 Año 1970 Año 2000

Mill

ones

de

Tons

.

Fig. 5. Producción mundial de Aluminio primarioy secundario

8

En lo que se refiere al consumo dealuminio por habitante y año, ob-viamente se observa que sigue unatrayectoria paralela a los datos deproducción. EE.UU, Japón y Euro-pa Occidental son los países conmayor índice de consumo, a dife-rencia del resto del mundo, (Fig. 9)

En Europa, los países que lideraneste índice son Austria y Suiza conun consumo de 28,5 Kg. de alumi-nio por habitante y año. España,con 10,5 Kg., se encuentra todavíaa la cola del grupo junto a paísescomo Portugal y Turquía con3,5 Kg. Consecuentemente es ló-gico pensar que España vaya in-crementando este consumo hastaponerse a la altura de la media eu-ropea, situada actualmente en20,7 Kg/ hab./año, (Fig. 10).

Fig. 8. Mercado de Aluminio reciclado en Europa

0

500

1000

1500

2000

2500

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Mile

s de

tone

lada

s

Producción

Fig. 9. Consumo de Aluminio por habitante

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Europa USA Japón

Kg

1980

1990

1998

Fig. 10.

0

5

10

15

20

25

30

Suecia

Austri

a

Aleman

iaIta

lia

Suiza

Dinam

arca

Norue

ga

Holand

a

Franc

iaBelg

ica

Finlan

dia

Reino

Unido

Grecia

Españ

a

Turqu

ía

Kg p

er c

ápita

9

Todos sabemos que al alear unos metalescon otros pueden conseguirse propiedadesy características más apropiadas a los usoscomerciales para los que vayan a ser desti-nados.

Con respecto al aluminio podemos decirque las principales aleaciones se clasifican

en ocho grupos, reflejados en la Tabla I dela fig. 13, en la que puede verse el metalaleado predominante de cada grupo, lascaracterísticas más relevantes y los usos co-merciales más comunes.

4. Aleaciones de aluminio y sus aplicaciones

Más del 80% de los perfiles extruidos quese producen en el mundo han sido fabrica-dos en aleaciones pertenecientes a estegrupo, siendo dentro del mismo la aleación6063, conocida también como AlMgSi0,5la más utilizada. Prácticamente el 100% delos perfiles destinados a la fabricación decarpintería de aluminio han sido fabricadoscon esta aleación.

En la Tabla II de la fig. 14 se reflejan losdatos más significativos de las aleacionesde éste grupo. Unas de otras se diferencianen las cantidades mayores o menores de loselementos que intervienen en cada alea-ción. No obstante, los elementos prepon-derantes de todas ellas siguen siendo elmagnesio y el silicio.

4a. Aleaciones del Grupo 6000

Fig. 11. Algunas aplicaciones de las aleaciones de aluminio

Fig. 12. Algunas aplicaciones de las aleaciones de la Serie 6000

10

Fig. 13. Tabla I

Aplicaciones más comunes enproductos extruídos (Perfiles) y

laminados (Chapas) para ArquitecturaPrincipales características

Principalmetalaleado

Grupo(Equiv.A.A.)

–Tubos para antenas de TV.–Chapas lisas para zócalos, paneles yremates de fachadas.

–Recubrimiento de mantas asfálticas.–Chapas plegadas para cubiertas.–Paneles sandwich de aislamiento conpoliuretano para fachadas.

–Alta resistencia a la corrosión.–Alta conductividad eléctrica y térmica.–Bajas propiedades mecánicas.–Excelente aptitud para el Anodizado yLacado (99,8%).

–Excelente ductilidad y maleabilidad.

Aluminio99,00% o

más1000

–Mecanizados de precisión.–Fabricación de racores, tornillos, cas-quillos.

–Bielas, frenos, elementos estructuralesen aviación.

–Altas propiedades mecánicas.–Baja resistencia a la corrosión.–Buena maquinabilidad y fragmenta-ción de viruta.

Cobre2000

–Cubiertas en tejados y paredes.–Carrocerías en vehículos.–Utensilios de cocina.–Depósitos de combustible.

–Moderada resistencia mecánica.–Fácil embutición.Mangane-

so3000

–Paneles arquitectónicos.–Pistones para automóviles.

–Más bajo punto de fusión.–Color gris obscuro después del anodi-zado.

Sílice4000

–Recubrimientos de fachadas.–Carrocerías de vehículos.–Puertas de ferrocarril.–Cascos de barcos, veleros, mástiles,etc.

–Plataformas de camiones, volquetes,etc.

–Cuadros para bicicletas.

–Según sea su estado y su composiciónquímica se pueden conseguir cargasde rotura que van desde los 120 a 435N/mm2.

–Excelente comportamiento a la solda-dura.

–Excelente resistencia a la corrosiónmarina.

–Buen comportamiento al anodizado ylacado.

Magnesio5000

–Por ser este grupo el más utilizado enla fabricación de perfiles extruídos,nos remitimos a la Tabla II de laFig. 3.

–Por ser este grupo el más utilizado enla fabricación de perfiles extruídos,nos remitimos a la Tabla II de laFig. 3.

Magnesioy Silicio

6000

–Piezas para maquinaria, bridas, bulo-nes, uniones de estructuras.

–Puentes, rampas de acceso, vagonesde ferrocarrill, chasis para camiones.

–Troqueles, matrices, armamento, in-dustria del automóvil, etc.

–Vigas.

–Elevada resistencia mecánica.–Muy apta para la soldadura según seasu composición química.

Cinc7000

(Duroalu-minio)

–Aplicaciones especiales.–Características especiales.Otros metalescomo

Hierro oNíquel

8000

11

Fig. 14. Tabla II

MB = Muy Bueno B = Nueno R = Regular M = Malo

Aplicaciones más comunes enproductos extruídos (Perfiles) y en

productos laminados para Arquitectura

Principales característicasen estado T5

Principalmetalaleado

Grupo6000

–Especial para perfiles que necesitencaracterísticas super. a la 6003.

–Postes eléctricos e Industrias eléctricasen general.

–Estructuras de Ingeniería.–Estructuras de autobuses y vagones deferrocarril.

–Carga rotura 26 Kg/mm2 –Mecanizado R–Límite elástico 23 Kg/mm2 –Resist. corrosión B–Alar. A5,65% 13 –Anodizado B–Soldadura MB –Lacado BSilicio

Magnesio6005

–Electrónica, Disipadores de calor, Car-casas de motores.

–Elementos para maquinaria.–Remaches.–Carrocerías de camión.

–Carga rotura 22 Kg/mm2 –Mecanizado R–Límite elástico 18 Kg/mm2 –Resist. corrosión B–Alar. A5,65% 13 –Anodizado MB–Soldadura B –Lacado MB

SilicioMagnesio

6060

–Fabricación de moldes, troqueles, pie-zas para maquinaria.

–Vagones de ferrocarril.–Estructuras de camiones.–Piezas para bicicletas.–Aplicaciones aeroespaciales.–Vehículos ultraligeros.

–Carga rotura 30 Kg/mm2 –Mecanizado M–Límite elástico 26 Kg/mm2 –Resist. corrosión B–Alar. A5,65% 14 –Anodizado R–Soldadura B –Lacado BSilicio

Magnesio6061T6

–Estructura para automóviles.–Sistemas hidráulicos.–Tornillería, remaches.–Andamios y estructuras para carpas ypabellones.

–Bicicletas.

–Carga rotura 32 Kg/mm2 –Mecanizado M–Límite elástico 27 Kg/mm2 –Resist. corrosión B–Alar. A5,65% 11 –Anodizado B–Soldadura B-MB –Lacado B

SilicioMagnesio

6082

–Es la más utilizada en perfiles paraSistemas de Carpintería.

Ver en el apartado siguiente.SilicioMagnesio

6063

–Manguitos de unión de cables eléctri-cos y bridas.

–Barras de conexión.

–Carga rotura 32 Kg/mm2 –Mecanizado M–Límite elástico 27 Kg/mm2 –Resist. corrosión B–Alar. A5,65% 11 –Anodizado B–Soldadura B-MB –Lacado B

SilicioMagnesio

6101T6

12

4b. Aleación 6063 o AlMgSi0,5

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 restoMínimo 0,10 0,30 0,40 — — — — — —

Composición química más generalizada :

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 restoMínimo – 0,35 0,45 — — — — — —

Composición ideal para los perfiles de arquitectura:

Módulo de elasticicidad 6.800 Kg/mm2 Dureza Rockwel 68Conductiv. termica a 20ºC 209 W/m K Dureza Brinell 70Conduct. 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%) 14Resistividad 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

Principales características físicas en estado T5*:

(*) T5 = Estado del aluminio después de extruido, enfriado al aire y envejecido a 175ºC.

Soldabilidad

Puede soldarse sin dificultades especiales,preferentemente con los sistemas de solda-dura TIG y MIG.

Mecanizabilidad

Los perfiles obtenidos, gran parte de ellosdestinados a la carpintería de aluminio, ad-miten altas velocidades de corte, fresado,

taladrado, troquelado, etc., facilitandounos altos rendimientos en el taller.

Resistencia a la corrosión

Ofrece un excelente comportamiento, yasea en atmósferas industriales o marinas.La capa de óxido que se forma en la su-perficie tiene un espesor de 0,0025 micrasque, con el paso de varios años puede lle-gar hasta 0,020 micras.

13

Esta capa puede ser total o parcialmentedestruida si se le ataca con soluciones al-calinas o algunas soluciones ácidas. Tam-bién podría deteriorarse si queda atrapadaentre dos superficies planas agua de lluviao de condensación, o por rozamiento fuer-te entre ambas que llegue a producir ero-sión. El contacto con la superficie de otrosmetales podría asimismo causar una corro-sión por el llamado efecto “par galvánico”,aunque el aluminio es resistente cuando elmetal en contacto es el hierro galvanizado.

Los tratamientos de superficie como elanodizado o el lacado aumentan conside-rablemente la resistencia a la corrosión.

5. La colada de tochos

En el esquema representado en la fig. 3, elaluminio obtenido en la cuba de electroli-sis pasa al horno de fusión, donde se leañaden los elementos aleantes correspon-dientes a la aleación que se quiera conse-guir. En este caso nos centraremos en laaleación 6063.

Los aleantes se encuentran a su vez en lin-gotes de aluminio aleado con un alto por-centaje del metal correspondiente, porejemplo, Al+Mg; Al+Si; Al+Fe, etc. A estos

lingotes se les conoce como aleacionesmadre.

Antes de verter el metal líquido desde elhorno de fusión al horno de colada, se to-marán diferentes probetas para verificar enel laboratorio si la composición obtenida esla deseada. Si no lo fuera, se añadirán nue-vas cantidades de lingotes madre con loselementos deficitarios hasta conseguir lacomposición deseada.

De esta operación comenzará a dependerla calidad de los perfiles que se obtenganpor extrusión.

Una composición incorrecta podría crearproblemas de extrusionabilidad y sobre to-do modificará las características físicas yquímicas de los perfiles.

Fig. 16. Canaleta del horno de colada y esquema de colada de tochos.

Fig. 15. Capa protectora de óxido.

Capa de óxido protectora

entre 10 y 20x10-6 mm

14

del foso de colada. Para conseguir que eltamaño de grano sea lo más fino posiblese aplica una pequeña aportación de tita-nio.

Sobre unos moldes de sección circular ysobre unos falsos fondos situados en elextremo 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 delongitud, según sea la profundidad del fo-so y las caracteríscas de la instalación. Eldiámetro de éstas barras lo determina elmolde antes citado. Normalmente, los diá-metros más comerciales varían entre los150 y 254 mm, según sea el tamaño y lafuerza de la prensa de extrusión donde sevayan a utilizar.

Del horno de fusión pasa el metal líquidoa una temperatura de 740ºC al horno decolada y de éste, a través de una canaletay unos filtros insertados en la misma, pasaal distribuidor situado en la parte superior

Fig. 17. Espectrógrafo y laboratorio de análisis.

Fig. 18. Tochos saliendo del foso de colada y palésde tochos listos parala extrusión.

15

6. Homogeneizado de Tochos

A las barras de aluminio ya coladas se lesaplica un tratamiento posterior, llamadohomogeneizado, en un horno a tempera-tura de 580ºC. Esto se hace para lograr unaadecuada distribución de los elementosaleantes, mejorar la plasticidad en calientedurante la extrusión y, lo que es muy im-portante, permite mejorar las característi-cas mecánicas que alcanzarán posterior-mente los perfiles. Después de enfriadas lasbarras se cortarán a los largos comercialessolicitados por los extrusores. Generalmen-te se cortan entre 50 y 80 cm. de longitud.cuando la prensa dispone de horno de ca-lentamiento de tochos por inducción, perosi este horno es de gas puede suministrar-se hasta la barra completa.

El homogeneizado será pues otro procesoque influirá en la calidad posterior del perfil.

7. La extrusión de un perfil

La tecnología de la extrusión está basadaen la plasticidad de los metales cuando és-tos se encuentran en estado sólido peropróximos a su temperatura de fusión. Es-quemáticamente consiste en introducir elmetal en un recipiente o contenedor, colo-

cando en uno de sus extremos una matrizcon la sección del perfil que se vaya a ob-tener. Por el otro extremo se aplica unapresión por medio de un émbolo que ha-rá fluir el metal a través del orificio de lamatriz, obteniendo así el perfil deseado.

Fue en el año 1810, cuando todavía no sehabía descubierto el aluminio, el inglésBramah desarrolló la primera prensa de ex-trusión, pensando en la obtención de tu-berías de plomo. A partir de esta fecha sefueron introduciendo nuevos sistemas yequipos auxiliares llegándose a extruir tu-bería de cobre y de latón. Más tarde y amedida que se iban conociendo las propie-dades y características del aluminio se em-pezó a utilizar con él esta tecnología, has-ta que fue la Segunda Guerra Mundial laque impulsó el enorme desarrollo que elaluminio ha tenido desde entonces.

Fig. 20. Diseño y corrección de una matriz de extrusión.

Fig. 19. Esquema de la extrusión.

16

Así pues, los elementos básicos de la ex-trusión son el metal, la prensa con susequipos auxiliares, los parámetros de ex-trusión y la matríz.

Las prensas de extrusión son máquinas hi-dráulicas cuyo tamaño varía según sea lafuerza que desarrolle y las dimensiones delos perfiles que se vayan a fabricar. Las máscomunes se sitúan entre las 1.200 y las3.000 Tons., llegando algunas de ellas has-ta las 12.000 Tons. Estas enormes prensasson utilizadas para la fabricación de gran-des perfiles destinados a la aeronáutica,construcción de puentes, etc.

La técnica consiste en calentar el tocho auna temperatura que varía entre los 460 y500ºC, de manera que, al fluir el aluminiopor la matriz, el perfil salga a una tempe-ratura ligeramente superior a los 510 ºCpara ser enfriado rápidamente a una velo-cidad entorno a los 50 ºC/minuto. Si no secumple esta condición, la posterior cargade rotura que adquirirá el perfil se alejaráde los 22-24 Kg/mm2, al no haber precipi-tado la cantidad necesaria de SiMg2, que esel elemento endurecedor de ésta aleación.

La velocidad de extrusión, la presión y la

temperatura son los parámetros de extru-sión que también influirán en la calidad delos perfiles extruídos.

Los perfiles ya enfriados sobre la mesa desalida y almacenamiento de la prensa, cu-ya longitud suele variar entre los 48 y 55metros, con una anchura de 4 a 5 metros,son sometidos a un pequeño estiramientopara enderezar las ligeras curvaturas quepresentan las barras de perfil extruído. Una

Fig. 21. Vista parcial de una prensa de extrusión.

Fig. 22. Prensa de extrusión.

17

sierra, situada en el extremo de la mesa,cortará las barras a longitudes comerciales,entre 4 y 6 metros, para ser depositadas encontenedores e introducirlas finalmente enun horno de maduración a 175 ºC, antesde ser embalados los perfiles para su distri-bución.

8. Anodizado y Lacado de los perfiles

Los tratamientos de superficie más impor-tantes que se le aplican a los perfiles quevan a ser destinados a la construcción deCarpintería de Aluminio son el Anodizadoo el tratamiento de Lacado.

Anodizado

Se trata de un proceso electrolítico en elque se provoca la producción de una capade óxido de aluminio artificial en la super-ficie de los perfiles y que aumenta hastamil veces el espesor de la capa natural deóxido que tiene el aluminio.

Esquemáticamente el proceso consiste en

una preparación previa de la superficie delperfil en baños ácidos o alcalinos paradespués sumergirlo en una cuba de elec-trolísis, en la que el propio perfil hace deánodo, en ella se produce una capa su-perficial brillante y transparente de óxidode aluminio, mucho más profunda, dura-dera y decorativa que la capa de óxido na-tural. Finalmente se somete a una hidrata-ción o sellado en un baño de agua desio-nizada en torno a los 100ºC. También sepuede hacer esta operación en frío en unbaño específico.

La profundidad de capa de óxido que sepuede coseguir dependerá del uso finalque vaya a dársele al perfil. Para usos inte-riores basta con que sea de 8 micras, paraexteriores de ambiente poco agresivo, co-mo zonas rurales o poco industrializadas,son suficientes 15 micras y ya para zonasindustriales o costeras se recomienda 20micras.

También con este tratamiento se puedenconseguir superficies en diferentes colores.

Para conseguir estos colores se usaban enun principio sales orgánicas con las que no

Fig. 23. Mesa de enfriamiento, estirado y corte de una prensa de extrusión.

18

se obtenía la estabilidad y duración desea-da. Actualmente se utilizan sales metálicasmucho más estables y duraderas. Entre loscolores más comunes se encuentran el co-lor oro, el bronce, el negro, el gris metali-zado, el verde, el granate, y algunos otrosen periodo de investigación

Lacado

El lacado de perfiles de aluminio es otro delos tratamientos de superficie que, ademásde protegerle aún más de la corrosión na-tural, permite obtener una gran variedadde colores mates, brillantes, metalizados,etc., con los que los arquitectos puedendisponer de un amplio abanico de posibili-dades de obtener armónicos conjuntos enfachadas e interiores. Esta técnica, poste-rior a la del anodizado, empezó a adquirirun importante desarrollo a partir de losaños de la década de los 80.

El proceso de este tratamiento consistefundamentalmente en una limpieza previade la superficie del perfil, sumergiéndoloen un baño ácido o alcalino. Posteriormen-te se aplica sobre la misma una capa de

óxido de cromo que mejorará significativa-mente la resistencia a la corrosión y permi-tirá un buen anclaje para la aplicación pos-terior de la pintura. Finalmente el perfil esintroducido en un horno, llamado de poli-merización, a una temperatura en torno alos 200ºC, finalizando así el proceso de la-cado.

Las pinturas más utilizadas son de poliés-ter en polvo, que se aplican en la superfi-cie de los perfiles por medio de pistolaselectrostáticas. Existen otro tipo de pintu-ras, a base de resinas de fluoruros de poli-vinilideno, que garantizan hasta una dura-ción de cinco veces superior a las pinturasde poliester en polvo.

Fig. 24. Planta deanodizado

Fig. 25. Muestrario de colores

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9. Principales mercados del Aluminio

Si miramos a nuestro alrededor resultaprácticamente imposible no encontrar al-gún objeto que no sea parcial o talmentede aluminio. Utensilios de cocina, electro-domésticos, elementos de decoración, bi-sutería, envolturas de alimentos, ventana-les, etiquetas, tubos de pasta, automóviles,etc, etc. Efectivamente el aluminio ha en-trado en nuestras vidas estando presenteen cualquiera que sea el tipo de actividado de mercado.

Esto viene a corroborar el enorme consumomundial, tanto de aluminio primario, o deprimera fusión, que se obtiene directamen-te de la alúmina en las cubas de electroli-sis, como de aluminio secundario o de se-gunda fusión, que se obtiene de la recupe-ración o reciclaje de productos de aluminiodesechados.

La gráfica de la fig. 26 muestra los por-centajes de los perfiles de aluminio extruí-dos en Europa, destinados a los principalesmercados.

consumo de aluminio en este Sector. Si nosreferimos al uso de perfiles, el 54% del to-tal de perfiles extruídos en Europa van des-tinados a la construcción de edificios.

10. El aluminio en la edificación

Son muchas las razones y ventajas que ex-plican el porqué el aluminio sigue tenien-do un crecimiento espectacular en la In-dustria de la Construcción, como se reflejael la gráfica de la fig. 27. En tan sólo cua-renta años se ha multiplicado por diez el

Fig. 26.

Edificación54%

Industria14%

Transporte13%

Otros19%

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Entre las más importantes se pueden citarlas siguientes:

La relación peso-resistencia mecánicaque 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 soportansin problema alguno la acción del vientosin que se produzcan deformaciones. Lasgrandes fachadas de aluminio y cristal re-ducen considerablemente el peso en la es-tructura del edificio. Lo mismo sucede enla construcción de claraboyas, cubiertas yparedes en naves industriales, etc. No sufreninguna dilatación diferencial que altere laestanqueidad de puertas y ventanas.

Fig. 27. Diagrama de evolución del uso de aluminio en la edificación.

Fig. 28

0200400

600800

10001200

14001600

1960 1970 1980 1990 1995 1998

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e to

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La vida o duración del aluminio es casiilimitada y sin apenas mantenimiento,sólamente se recomienda una limpieza pe-riódica con agua y jabón neutro. Ello esdebido a la gran resistencia que este mate-rial presenta a la corrosión. Unos clarosejemplos los encontramos en la cúpula dela 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 teníala misma pureza y calidad que la que seconsigue actualmente. A pesar de todo si-gue conservándose en buen estado. En elfamoso rascacielos newyorkino Empire Sta-te Building, construido en 1935, se utilizópor vez primera aluminio anodizado y si-gue desafiando a la atmósfera contami-nante de esta enorme ciudad.

Resistente a la corrosión debido a que lafina capa de óxido natural que se forma ensu superficie protege al resto del metal. Siademás ha sido previamente anodizado, elespesor de la capa de óxido se aumentahasta mil veces el espesor de esta capa deóxido. No absorbe humedades, ni se hin-cha ni se entumece, ni se resquebraja ni serompe. No tiene límite de duración comolos materiales orgánicos ni necesita protec-ción contra la luz de los rayos ultravioleta.En la gráfica de la fig. 30 puede verse elcomportamiento de una chapa de aluminiosin anodizar, de 0,91 mm. de espesor, des-pués de 20 años de exposición en tres di-ferentes tipos de atmósfera.

Fig. 29

Fig. 30

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Decorativo debido a su aspecto naturalbrillante. Si además de ello es sometido aun tratamiento de anodizado en su colornatural 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-

ción del arquitecto. Esta gama de colorespuede ser mucho más amplia si se le apli-ca un tratamiento de lacado.

Resistente al fuego es la catalogación quetiene el aluminio entre los materiales deconstrucción no combustibles. Las aleacio-nes de aluminio, en este caso concreto la6063, funde alrededor de los 650ºC, tem-peratura alcanzada en un fuego después de

un cierto tiempo. Este comportamiento esconsiderado como una ventaja por las au-toridades competentes. Cada vez son máslos tejados de naves industriales y fachadaslas que se hacen con paneles cubiertos dealuminio, los cuales están diseñados parafundirse si el fuego es de grandes dimen-siones Esto abre el edificio, permite el es-cape de gases y así minimiza la temperatu-ra en la estructura de carga y facilita la ex-tinción del incendio.

Fig. 31

Fig. 32

Lacado

anodizado

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Minimiza el consumo de energía a travéspor ejemplo de paneles solares regulablescolocado en lo alto de las fachadas de losedificios.

Fácil mecanización reduciendo notable-mente los costes de taller. Se corta,se fresase taladra ,se troquela y se suelda con su-ma facilidad y por tanto con un bajo con-sumo energético. Los diseños de los Siste-mas de Carpinterías de Aluminio precisande mínimos mecanizados y fácil ensambla-je.

Ofrece, prácticamente, soluciones ilimi-tadas facilitando a ingenieros y arquitectosel desarrollo de cualquier proyecto en el

que intervenga el aluminio. El coste de unamatriz de extrusión, en función del tama-ño de la sección del perfil y de la dificultaddel mismo para ser extruído , es general-mente menor que el de las matrices nece-sarias para la extrusión de otros materiales.Una solución de emergencia en tiempopuede ser asimismo resuelta con facilidad,puesto que una matriz podría fabricarse enel plazo record de una semana.

Buen conductor del calor. Esta propiedaddel aluminio podría ser una desventaja enaquellos casos en los que se necesite con-seguir un aislamiento térmico, como en loscerramientos de fachadas.

El diseño de Perfiles con Rotura Térmica haresuelto este problema alcanzando unosvalores de aislamiento similares a los deotros materiales aislantes utilizados en ce-rramientos. La solución consiste en unirdos perfiles de aluminio con unas barras depoliamida vitrificada, con una fuerza aldeslizamiento de entre 60 y 80 Kg/mm2, sise 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-sistente al fuego y además apenas mermala resistencia mecánica del conjunto en-samblado.

Fig. 33

Fig. 34. Simulación de temperaturas por ordenador

En la fig. 34 se representa una simulaciónhecha por ordenador de la sección de unaventana con rotura térmica y la distribu-ción de las temperaturas y flujos de calor.Cuando en el exterior del habitáculo latemperatura es de 0ºC, en el interior éstaoscila entre los 12 y 13ºC.

Es reciclable tantas veces como se quierasin que pierda ninguna de sus propiedadesy cualidades. La energía necesaria para sureciclaje es además más barata que la uti-

lizada en la obtención de aluminio prima-rio, sólo supone el 5%. Por ello y entreotras razones el valor residual de la chata-rra de aluminio es mucho más alto que elde la chatarra o residuos de otras materiasprimas. El volumen de aluminio reciclado,procedente de envases, desguaces de auto-móviles, camiones, recortes de perfiles,etc., es tan importante que podría decirseque casi el 40% del aluminio que se con-sume es aluminio reciclado.

24

Fig. 35

Fig. 36

Poliamidas

Desmantelamiento Separación

FundiciónConstrucción

Nuevas aplicaciones

Nuevos productos extruidos o laminados

Reciclado de chapas y perfiles de aluminio

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11. Sistemas de Carpintería de aluminioConocemos con el nombre de Sistema alconjunto de perfiles, herrajes, accesorios,utillajes y planos de mecanizado y monta-je con los que se puede construir una va-riedad de soluciones y modelos de puertas,ventanas , muros cortina, etc.

Un buen sistema es aquél que, con el me-nor número de perfiles posible y con unossencillos mecanizados, pueda construirseuna amplia gama de soluciones, cumplien-do naturalmente todas ellas con los requi-sitos de estanqueidad al agua, al aire, deresistencia a la deformación por la acción

del viento y en definitiva la Normativa vi-gente al respecto.

Para ello se requiere, primero de un estudioy diseño concienzudo de las prestacionesque vaya ofrecer el sistema, y después, unaestrecha colaboración con el fabricante deperfiles, el de herrajes, el de accesorios y elutillajes de mecanizado, para conseguir to-das las prestaciones previstas y deseadas.De nada serviría una buena calidad de per-files si la calidad de los herrajes o de los ac-cesorios fuera deficiente. Ambos comple-mentos juegan un papel decisivo en la ca-lidad de cualquier Sistema. Un buen cocheno sólo debe tener buen motor sino tam-bién unas buenas ruedas, buenos amorti-guadores, buenos frenos, etc Lo mismopuede decirse de un Sistema.

La fabricación en el taller no resulta com-plicada si, como ya se ha dicho, el Sistemaha sido bien estudiado. Esta se reduce aunos sencillos mecanizados de corte y tro-quelado y a un montaje que se asemeja alde un mecano.

Sin embargo, ambas operaciones, mecani-zado y montaje, tanto en el taller como enla obra, han de ser realizadas correctamen-te, siguiendo todas las instrucciones que elfabricante del Sistema facilita. Continuan-do con el símil de un coche, si éste no ha

sido perfectamente ensamblado deja-rá de funcionar correctamente encualquier momento.

Los Sistemas están clasificados princi-palmente en tres grandes grupos : BA-TIENTES, DESLIZANTES O DE CORRE-DERA y MUROS CORTINA.

Fig. 37 y 38

Fig. 39

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11a. Sistemas Batientes

Los batientes son aquellos cuyos sistemade apertura describen un ángulo o girosobre 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 ejehorizontal. La primera apertura es de hasta180º, mientras que la segunda oscila nor-malmente entre los 15º y los 20º, depen-diendo del fabricante del herraje que per-mite este tipo de aperturas. La función deesta segunda apertura es la de ventilar elhabitáculo sin necesidad de correr las posi-bles cortinas que disponga la ventana y lade evitar que el viento bambolee la hojamientras la ventana esté abierta.

Dentro de este grupo se encuentran tam-bién las soluciones pivotantes verticales yhorizontales, las deslizantes y las plega-

bles para cerramientos de grandes dimen-siones.

Los Sistemas batientes son más herméticosque los deslizantes, permiten una fácil lim-pieza de los cristales, y tienen menos ele-mentos de desgaste, como por ejemplo lasruedas que tienen los Sistemas deslizanteso Sistemas de Corredera. Como inconve-nientes podrían citarse el de ser general-mente un poco más caros y el de ocuparmás espacio de apertura.

Fig. 41

Fig. 40

27

En cualquier Sistema, ya sea abatible odeslizante, debe tenerse muy en cuenta laevacuación de la posible agua que puedapenetrar, antes de que ésta llegue al inte-rior del habitáculo. Por ello resulta de su-ma importancia en los sistemas batientes elvolumen de la cámara exterior que se for-ma entre el marco y la hoja, y los orificiosde desagüe así como su ubicación. Cuantomayor sea esta cámara menos posibilidadesde entrada de agua tendrá el sistema.

La información que debe contener el Catá-logo de un buen Sistema ha de ser lo másamplia y detallada posible para que des-pués puedan cumplirse todas las caracte-rísticas del mismo. En ella se adjuntaránplanos de mecanizado y montaje, datos decálculo, ábacos, perfiles y accesorios a uti-lizar según las dimensiones del hueco a cu-brir, etc

Fig. 42

nación común de éste tipo de sistemas esel de Corredera.

Dentro de este mismo grupo se encuentrael sistema Guillotina, en el que la hoja sedesplaza verticalmente por medio de unsistema 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 losaccesorios 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 reflejadoen el catálogo del fabricante, lo mismo quese ha dicho al hablar de los sistemas ba-tientes.

Generalmente hablando, las mayores ven-tajas que ofrecen los sistemas de correderason las de ocupar menos espacio cuandolas puertas o ventanas se encuentran abier-tas, por lo que se hacen idóneos para ce-rramientos de grandes dimensiones como,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 decristales, cuando éstos nopueden ser limpiados desdeel exterior, como ocurre porejemplo con las ventanasque no dan a terraza.

28

11b. Sistemas deslizantes

Se llaman Sistemas deslizantes a aquelloscuyas hojas que provistas de unas ruedasse desplazan horizontal y paralelamentesobre unos carriles dispuestos en la parteinferior y superior del marco. La denomi-

Fig. 44

Fig. 43

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11b. Sistemas con Rotura térmica

El ahorro energético es un factor muy im-portante a tener en cuenta en el sector dela edificación, debido a la mayor escasezde energía y a su más elevado coste. Lasactuales construcciones se hacen ya conaislamiento en tejados y paredes. Las ven-tanas y muros cortina no pueden perma-necer ajenos a éste problema, puesto queforman una parte importante de las facha-das de cualquier edificio, sea éste destina-do a viviendas, oficinas, hospitales, navesindustriales, etc.

Al presentar las características físicas delaluminio, hemos visto que éste es buenconductor del calor, por lo que, para mejo-rar el aislamiento en un cerramiento dealuminio es preciso provocar una roturatérmica en la sección de los perfiles quetengan contacto simultáneo con el exteriory el interior del habitáculo. Esto se consi-gue con los Sistemas de Rotura Térmica, enlos que se utilizan unos perfiles resistentes,

hechos de poliamida vitrificada que, unidafuertemente con una fuerza al desliza-miento entre 60 y 80Kg/mm2, hace que elconjunto del perfil resultante, (aluminio+poliamida), tenga prácticamente el mismomomento de inercia que la sección, si todaella fuera de aluminio.

Un buen Sistema de Rotura Térmica , ade-más de estar correctamente ensambladopara evitar deslizamientos y posibles filtra-ciones de aire y agua, y disponer de unabuena calidad de Poliamida reforzada confibra de vidrio, la separación entre las sec-ciones de aluminio deberá ser la máximaque permita el Sistema para alcanzar susmejores características mecánicas. Entre 20y 30 mm. se puede considerar una buenaseparación. El espesor de la poliamida hade ser el mínimo necesario y, que a ser po-sible, éstas formen pantalla en el interiorde la cámara. También es conveniente quela sección del conjunto tenga varias cáma-ras y, si éstas están rellenas de una espumaaislante se habrá conseguido un óptimogrado de aislamiento.

Fig. 45

Poliamidas

Fig. 46

30

Obviamente cuanto menor sea el coefi-ciente de conductividad térmica, expresadoéste en watios/m2 ºC, mayor será el gradode aislamiento del sistema. Este valor de-berá oscilar entre 2,2 y 3,5 W/m2 ºC.

Un detalle muy importante a tener encuenta en cualquier Sistema de Rotura Tér-mica, batiente o deslizante, es que en sucolocación y fijación a obra debe existirotro puente térmico para que el hormigóno ladrillo de la pared no haga de conduc-tor entre los dos perfiles de aluminio. Unarecomendación sería la de utilizar premar-cos de madera sobre los que se apoyaría elmarco de aluminio.

11c. Dónde deben utilizarse los sistemas de Rotura Térmica

Existe una tendencia bastante generalizadade utilizar estos sistemas en zonas o luga-res fríos para ahorrar calefacción, sin em-bargo su instalación está tanto o más jus-tificada en aquellas zonas cálidas y sobretodo si se dispone en el habitáculo deequipo de aire acondicionado. Producir

una frigoría tiene un coste superior casi enun 30% sobre el coste de producción deuna caloría.

En la gráfica de la fig. 47 se puede com-probar cuál puede ser el ahorro al cabo deun año en uno y otro caso, utilizando Sis-temas de Carpintería con Rotura Térmica.

12. Rehabilitación de Edificios

A pesar de ser el aluminio un material nue-vo y moderno, éste se adapta de maneraperfecta en la rehabilitación de todo tipo deedificios antiguos y modernos edificios.Hoy podemos ver, por ejemplo, cómo en elcasco histórico de Roma o en el de cual-quier ciudad europea, en espléndidos edifi-cios, como palacetes, bancos, hoteles, etc,han sido sustituidos sus ventanas y balco-nes originales por otros de aluminio, ade-cuando el diseño del sistema utilizado a lascaracterísticas del mismo y de su entorno.Lo mismo se adapta a edificios en grandesciudades como a viviendas de tipo rural orústico. La rehabilitación es precisamenteotro de los mercados de gran peso específi-co en los que está presente el aluminio.

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El arquitecto

«El aluminioofrece gran li-bertad encuanto a dise-ño. Permite

hacer prácticamente cualquier cosa quese pueda imaginar. Algunas veces elijoaluminio anodizado porque el aspectode “alta tecnología” encaja bien con eldiseño. Otras veces puedo elegir cons-cientemente algún color, porque tratode subrayar el dibujo de las líneas deventana, puertas y muros, en ocasionestambién para integrar el color al estilode casa de los futuros componentes.

Centros comerciales

Unifamiliares

Fachadas ligeras Invernaderos

Oficinas

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El propietario

«Como promotor delproyecto estoy porsupuesto muy intere-

sado en el factor costes. En cuanto al preciode compra, el aluminio ciertamente no es másbarato que otros materiales, pero en lo que serefiere al mantenimiento y al ritmo al que sepuede instalar, el aluminio alcanza una pun-tuación muy elevada. Y además, en especiallos sistemas de perfiles aislados, ayudan amantener el coste de la energía a unos nive-les aceptables. Y... además, tiene un aspectomuy agradable».

Hoteles

Edificios singulares

Rehabilitaciones

Oficinas

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