En Construcción.

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Categorías de Aluminio según Proceso y Composición

El aluminio, un metal ligero y versátil, no se encuentra en la naturaleza en su forma pura. Se obtiene principalmente de la bauxita, un mineral rico en óxido de aluminio. A partir de este punto, el aluminio se somete a diversos procesos y se combina con otros elementos para crear aleaciones con propiedades específicas. Estas aleaciones se clasifican en categorías, cada una adecuada para aplicaciones particulares en la construcción de estructuras metálicas y otros campos.

Clasificación Principal: Aluminio Primario vs. Aluminio Secundario

Antes de profundizar en las series de aleaciones, es fundamental distinguir entre dos tipos principales de aluminio según su origen:

• Aluminio Primario: Se obtiene directamente de la electrólisis del óxido de aluminio (alúmina) extraído de la bauxita. Este proceso, conocido como proceso Hall-Héroult, consume una gran cantidad de energía. El aluminio primario tiene un alto grado de pureza (generalmente superior al 99%).
• Aluminio Secundario: Se produce a partir del reciclaje de chatarra de aluminio. Este proceso requiere significativamente menos energía que la producción de aluminio primario (aproximadamente un 5% de la energía necesaria). El aluminio secundario puede tener un nivel de pureza ligeramente inferior, dependiendo de la calidad de la chatarra utilizada y los procesos de refinado. Sin embargo, las modernas técnicas de reciclaje permiten obtener aluminio secundario de alta calidad, apto para muchas aplicaciones.

Implicaciones de la elección entre Aluminio Primario y Secundario

• Sostenibilidad: El uso de Aluminio Secundario reduce drásticamente la huella de carbono y el consumo de recursos.
• Coste: El Aluminio Secundario suele ser más económico.
• Propiedades: Si bien el aluminio primario ofrece la mayor pureza, las aleaciones de aluminio secundario, con un control adecuado de la composición, pueden ofrecer propiedades mecánicas comparables y, en algunos casos, superiores.

Series de Aleaciones de Aluminio (Sistema de Designación de Cuatro Dígitos)

La clasificación más común de las aleaciones de aluminio se basa en un sistema de cuatro dígitos. El primer dígito indica el principal elemento de aleación, lo que define la serie. Los dos últimos dígitos identifican la aleación específica dentro de la serie, o indican el nivel de pureza del aluminio en la serie 1xxx.

Serie 1xxx (Aluminio Puro o Casi Puro)

• Elemento Principal: Ninguno (Aluminio con un mínimo de 99% de pureza).
• Características:
  • Excelente resistencia a la corrosión.
  • Alta conductividad eléctrica y térmica.
  • Baja resistencia mecánica.
  • Excelente trabajabilidad (fácil de conformar).
  • Buena soldabilidad.
• Aplicaciones Típicas:
  • Conductores eléctricos.
  • Láminas y papel de aluminio.
  • Equipos para la industria química.
  • Reflectores.
  • Algunos usos arquitectónicos donde la resistencia no es crítica.

Subgrupos relevantes de la serie 1xxx:

• 1050: Ampliamente utilizado, buen equilibrio entre pureza y propiedades.
• 1100: Ligeramente más resistente que el 1050, todavía muy conformable.
• 1350: Usado principalmente para aplicaciones eléctricas debido a su alta conductividad.

Dentro de la serie 1xxx, a menudo se agregan pequeñas cantidades de otros elementos, como hierro y silicio, para controlar ciertas propiedades sin cambiar fundamentalmente el carácter del aluminio casi puro.

Serie 2xxx (Aluminio-Cobre)

• Elemento Principal: Cobre (Cu).
• Características:
  • Alta resistencia mecánica, especialmente a temperaturas elevadas.
  • Buena maquinabilidad.
  • Menor resistencia a la corrosión que otras series (especialmente susceptible a la corrosión intergranular).
  • Soldabilidad limitada (requiere técnicas especiales).
  • Tratables térmicamente (se pueden endurecer mediante tratamiento térmico).
• Aplicaciones Típicas:
  • Componentes estructurales de alta resistencia en la industria aeroespacial.
  • Piezas de maquinaria que operan a altas temperaturas.
  • Remaches.
  • Algunas aplicaciones militares.
  • *No suelen ser la primera opción para estructuras metálicas generales debido a su menor resistencia a la corrosión.*

Subgrupos relevantes de la serie 2xxx

• 2014: Una de las aleaciones más comunes de la serie, alta resistencia y buena maquinabilidad.
• 2024: Ampliamente utilizada en la industria aeroespacial, excelente relación resistencia-peso. Requiere recubrimientos protectores en ambientes corrosivos.
• 2219: Buena resistencia a altas temperaturas y buena soldabilidad en comparación con otras aleaciones de la serie 2xxx.

Serie 3xxx (Aluminio-Manganeso)

• Elemento Principal: Manganeso (Mn).
• Características:
  • Resistencia moderada.
  • Buena trabajabilidad.
  • Buena resistencia a la corrosión.
  • Soldabilidad mejorada respecto a la serie 2xxx.
  • No tratables térmicamente (su resistencia se mejora principalmente mediante trabajo en frío).
• Aplicaciones Típicas:
  • Utensilios de cocina.
  • Intercambiadores de calor.
  • Revestimientos y paneles arquitectónicos.
  • Tanques de almacenamiento.
  • Tuberías.

Subgrupos relevantes de la serie 3xxx:

• 3003: Muy común, excelente para conformado y buena resistencia a la corrosión.
• 3004: Ligeramente más resistente que el 3003, usado en latas de bebidas.
• 3105: Buena opción para aplicaciones arquitectónicas generales.

Serie 4xxx (Aluminio-Silicio)

• Elemento Principal: Silicio (Si).
• Características:
  • Bajo punto de fusión.
  • Buena fluidez en estado fundido (excelente para fundición).
  • Resistencia moderada.
  • Buena resistencia al desgaste.
  • Algunas aleaciones son tratables térmicamente.
• Aplicaciones Típicas:
  • Material de aporte para soldadura (alambres y varillas de soldadura).
  • Piezas fundidas (pistones de motores, componentes de bombas).
  • Revestimientos arquitectónicos (cuando se combina con otros elementos).

Consideraciones adicionales:

Cuando el silicio es el único elemento de aleación principal, la resistencia de la serie 4xxx no es tan alta como la de otras series. Sin embargo, la adición de otros elementos, como magnesio (creando aleaciones de la serie 4xxx que se comportan como las de la serie 6xxx), puede mejorar significativamente sus propiedades mecánicas.

Serie 5xxx (Aluminio-Magnesio)

• Elemento Principal: Magnesio (Mg).
• Características:
  • Resistencia moderada a alta.
  • Excelente resistencia a la corrosión, incluso en ambientes marinos.
  • Buena soldabilidad.
  • Buena trabajabilidad.
  • No tratables térmicamente (su resistencia se obtiene por trabajo en frío y por la presencia de magnesio).
• Aplicaciones Típicas:
  • Construcción naval (cascos, superestructuras).
  • Componentes estructurales expuestos a ambientes marinos.
  • Tanques de almacenamiento criogénicos (para gases licuados a muy baja temperatura).
  • Carrocerías de camiones y remolques.
  • Paneles arquitectónicos.

Subgrupos importantes de la serie 5xxx:

• 5052: Resistencia a la corrosión y trabajabilidad excepcionales.
• 5083: Una de las aleaciones de aluminio no tratables térmicamente más resistentes. Excelente en ambientes marinos.
• 5456: Alta resistencia y buena soldabilidad, usada en estructuras soldadas.

Serie 6xxx (Aluminio-Magnesio-Silicio)

• Elementos Principales: Magnesio (Mg) y Silicio (Si).
• Características:
  • Buena combinación de resistencia, trabajabilidad y resistencia a la corrosión.
  • Tratables térmicamente (se pueden endurecer mediante tratamiento térmico).
  • Excelente extrudabilidad (fácil de obtener perfiles complejos).
  • Buena soldabilidad.
• Aplicaciones Típicas:
  • Perfiles estructurales para construcción (ventanas, puertas, marcos).
  • Componentes de transporte (bicicletas, automóviles, trenes).
  • Mobiliario.
  • Aplicaciones eléctricas (conductores).
  • *Una de las series más utilizadas en estructuras metálicas debido a su versatilidad y buen equilibrio de propiedades.*

Subgrupos clave en la serie 6xxx:

• 6061: Muy versátil, ampliamente utilizada en una gran variedad de aplicaciones estructurales.
• 6063: Excelente para extrusión, comúnmente utilizada en perfiles arquitectónicos.
• 6082: Mayor resistencia que el 6061, adecuada para aplicaciones de alta carga.

La clave de la serie 6xxx radica en la formación de precipitados de Mg₂Si durante el tratamiento térmico, lo que aumenta significativamente la resistencia de la aleación.

Serie 7xxx (Aluminio-Zinc)

• Elemento Principal: Zinc (Zn), a menudo con adiciones de Magnesio (Mg) y Cobre (Cu).
• Características:
  • Las aleaciones de aluminio de mayor resistencia.
  • Tratables térmicamente.
  • Buena maquinabilidad.
  • Menor resistencia a la corrosión que las series 5xxx y 6xxx (requieren protección).
  • Soldabilidad variable (algunas aleaciones son difíciles de soldar).
• Aplicaciones Típicas:
  • Estructuras aeroespaciales de alto rendimiento.
  • Componentes de aviones sometidos a grandes esfuerzos.
  • Equipos deportivos de alta gama (bicicletas, bates de béisbol).
  • Moldes para inyección de plástico.
  • *No tan comunes en estructuras metálicas generales debido a su costo y menor resistencia a la corrosión, pero sí en aplicaciones muy específicas.*

Subgrupos representativos de la serie 7xxx:

• 7075: Una de las aleaciones de aluminio más resistentes, ampliamente usada en la industria aeroespacial.
• 7050: Mayor resistencia a la corrosión y a la fatiga que el 7075.
• 7068: Aleación de aluminio de muy alta resistencia, utilizada en aplicaciones militares y aeroespaciales.

La alta resistencia de la serie 7xxx se debe a la formación de precipitados muy finos durante el tratamiento térmico, que impiden el movimiento de las dislocaciones en la estructura cristalina del metal.

Serie 8xxx (Aluminio-Otros Elementos)

• Elementos Principales: Varían. Incluyen litio (Li), hierro (Fe), estaño (Sn) y otros.
• Características:
  • Esta serie agrupa aleaciones con propiedades muy diversas, dependiendo del elemento de aleación principal.
  • Algunas aleaciones tienen alta resistencia específica (relación resistencia-peso).
  • Otras se desarrollan para aplicaciones especiales, como alta temperatura o resistencia al desgaste.
• Aplicaciones típicas: Muy variadas.
  • Aleaciones de aluminio-litio para la industria aeroespacial (reducen el peso).
  • Aleaciones con hierro para aplicaciones de alta temperatura.
  • Aleaciones con estaño para cojinetes.

Algunos ejemplos dentro de la serie 8xxx:

• 8011: Se usa a menudo en envases y embalajes, similar al 1100 pero con mayor resistencia.
• 8090: Aleación de aluminio-litio, ligera y resistente, utilizada en aplicaciones aeroespaciales.

Tratamientos Térmicos del Aluminio y sus Aleaciones

Los tratamientos térmicos son procesos controlados de calentamiento y enfriamiento que se aplican a las aleaciones de aluminio para modificar sus propiedades mecánicas, como la resistencia, la dureza, la ductilidad y la tenacidad. No todas las aleaciones de aluminio responden a los tratamientos térmicos; las series 2xxx, 6xxx y 7xxx son las más comúnmente tratadas térmicamente, mientras que las series 1xxx, 3xxx, 4xxx (excepto algunas excepciones) y 5xxx generalmente no se tratan térmicamente, o su respuesta es mínima.

Tipos de Tratamientos Térmicos

Recocido (Annealing)

• Objetivo: Ablandar el material, eliminar tensiones internas, mejorar la ductilidad y la maquinabilidad, y refinar la estructura cristalina.
• Proceso: Se calienta la aleación a una temperatura específica (dependiendo de la aleación), se mantiene a esa temperatura durante un tiempo determinado y luego se enfría lentamente, generalmente dentro del horno.
• Designación: Se identifica con la letra "O" (por ejemplo, 6061-O).

Temple (Quenching)

• Objetivo: Aumentar la dureza y la resistencia de las aleaciones tratables térmicamente.
• Proceso: Se calienta la aleación a una temperatura por encima de su temperatura de solubilización (donde los elementos de aleación se disuelven completamente en la matriz de aluminio), se mantiene a esa temperatura para asegurar una solución sólida homogénea y luego se enfría rápidamente, generalmente en agua, aceite o aire forzado. Este enfriamiento rápido "congela" los elementos de aleación en solución sólida, creando una estructura metaestable y altamente tensionada.
• Importancia de la velocidad de enfriamiento: Una velocidad de enfriamiento demasiado lenta puede permitir la precipitación prematura de los elementos de aleación, reduciendo la efectividad del temple.

Envejecimiento (Aging) o Precipitación (Precipitation Hardening)

• Objetivo: Aumentar aún más la resistencia y la dureza de las aleaciones templadas.
• Proceso: Después del temple, la aleación se mantiene a una temperatura más baja (envejecimiento artificial) o a temperatura ambiente (envejecimiento natural) durante un período de tiempo específico. Durante este proceso, los elementos de aleación que quedaron "atrapados" en solución sólida durante el temple comienzan a precipitar en forma de partículas muy finas y dispersas (precipitados). Estos precipitados actúan como obstáculos al movimiento de las dislocaciones (defectos en la estructura cristalina), aumentando significativamente la resistencia del material.
• Envejecimiento natural (T4): Ocurre a temperatura ambiente. Es más lento que el envejecimiento artificial, pero puede producir una mejor combinación de resistencia y ductilidad en algunas aleaciones.
• Envejecimiento artificial (T6): Se realiza a temperaturas elevadas (generalmente entre 120°C y 200°C) para acelerar el proceso de precipitación. Permite un mayor control sobre las propiedades finales.
• Designaciones:
  • T4: Solución tratada térmicamente (templada) y envejecida naturalmente.
  • T6: Solución tratada térmicamente (templada) y envejecida artificialmente.
  • Existen otras designaciones "T" que indican variaciones en los tratamientos térmicos, como T5 (enfriado desde un proceso de conformación a alta temperatura y envejecido artificialmente) y T8 (solución tratada térmicamente, trabajado en frío y envejecido artificialmente).

Estabilizado (Stabilizing)

• Objetivo: Aliviar tensiones residuales y prevenir cambios dimensionales en aleaciones no tratables térmicamente que han sido trabajadas en frío.
• Proceso: Calentamiento a baja temperatura (por debajo de la temperatura de recristalización) y mantenimiento durante un tiempo determinado.
• Designación: Se añade un dígito después de la "H" en la designación de trabajo en frío (por ejemplo, 5052-H32).

Tratamientos Superficiales del Aluminio

Los tratamientos superficiales se aplican al aluminio y sus aleaciones para mejorar su resistencia a la corrosión, al desgaste, su apariencia estética y otras propiedades superficiales.

Anodizado

• Proceso: Proceso electrolítico en el que se forma una capa de óxido de aluminio (alúmina) controlada y adherente sobre la superficie del metal. La pieza de aluminio se sumerge en un baño electrolítico (generalmente ácido sulfúrico) y se hace pasar una corriente eléctrica, actuando el aluminio como ánodo.
• Características de la capa anódica:
  • Dura y resistente al desgaste: Mucho más dura que el aluminio base.
  • Porosa (inicialmente): La capa anódica recién formada es porosa, lo que permite la posterior aplicación de selladores o tintes.
  • Aislante eléctrica: La alúmina es un buen aislante eléctrico.
  • Resistente a la corrosión: Proporciona una excelente protección contra la corrosión.
• Tipos de Anodizado:
  • Anodizado decorativo: Capas delgadas, coloreadas con tintes orgánicos o inorgánicos.
  • Anodizado duro: Capas más gruesas y duras, con mayor resistencia al desgaste. Se utiliza en aplicaciones industriales.
  • Anodizado arquitectónico: Combina propiedades decorativas y de protección para aplicaciones en exteriores.
• Sellado: Después del anodizado, los poros de la capa anódica se sellan para mejorar la resistencia a la corrosión y evitar la absorción de manchas. El sellado puede realizarse con agua caliente, vapor o soluciones químicas.

Recubrimientos Orgánicos (Pinturas y Lacas)

• Proceso: Aplicación de una capa de pintura o laca sobre la superficie del aluminio, previa preparación de la superficie (limpieza, desengrasado y, a menudo, un pretratamiento químico).
• Tipos de recubrimientos:
  • Pinturas en polvo (Powder Coating): Se aplica el polvo seco electrostáticamente y luego se cura en un horno, formando una capa dura y duradera. Excelente resistencia a la corrosión y a los rayos UV. Amplia gama de colores y acabados.
  • Pinturas líquidas: Se aplican mediante pulverización, rodillo o inmersión. Pueden ser de base solvente o de base agua. Existen diferentes tipos de pinturas con diferentes propiedades (epoxi, poliuretano, acrílicas, etc.).
  • Lacados: Recubrimientos transparentes o ligeramente pigmentados que protegen el metal y realzan su brillo natural.

Recubrimientos por Conversión Química

• Proceso: Se forma una capa protectora sobre la superficie del aluminio mediante una reacción química. No se aplica corriente eléctrica como en el anodizado.
• Tipos:
  • Cromatizado: Se sumerge la pieza en una solución que contiene cromo hexavalente o trivalente. Forma una capa delgada que mejora la resistencia a la corrosión y sirve como base para pinturas. *El uso de cromo hexavalente está restringido debido a su toxicidad.*
  • Fosfatizado: Se aplica una solución de fosfato. Mejora la adherencia de las pinturas y proporciona cierta resistencia a la corrosión.
  • Recubrimientos sin cromo: Alternativas más ecológicas al cromatizado, basadas en titanio, circonio u otros compuestos.

Otros Tratamientos:

• Galvanizado: Aunque es más común en el acero, el aluminio también se puede galvanizar, depositando una capa de zinc mediante un proceso electrolítico, para una mayor protección contra la corrosión, o una capa de otro metal.
• Niquelado: Se deposita una capa de níquel sobre el aluminio para mejorar su resistencia al desgaste, a la corrosión y su apariencia.
• Pulido: Proceso mecánico para obtener una superficie lisa y brillante.
• Granallado (Shot Peening): Se proyectan pequeñas partículas (generalmente esferas de acero o vidrio) sobre la superficie del aluminio para introducir tensiones de compresión que mejoran la resistencia a la fatiga.

Criterios de Selección de Aleaciones de Aluminio para Estructuras

La selección de la aleación de aluminio adecuada para una estructura metálica depende de varios factores, que deben considerarse cuidadosamente:

• Resistencia Mecánica:
  • Cargas estáticas: ¿Qué cargas permanentes (peso propio de la estructura, cargas muertas) y cargas variables (viento, nieve, uso) debe soportar la estructura?
  • Cargas dinámicas: ¿Estará la estructura sometida a vibraciones, impactos o cargas cíclicas (fatiga)?
  • Rigidez: ¿Qué deformación máxima es admisible bajo carga?
  • Se deben consultar las tablas de propiedades mecánicas (límite elástico, resistencia a la tracción, módulo de elasticidad) de las diferentes aleaciones.
• Resistencia a la Corrosión:
  • Ambiente de exposición: ¿Estará la estructura expuesta a la intemperie, a ambientes marinos, a productos químicos agresivos?
  • Vida útil requerida: ¿Cuánto tiempo se espera que la estructura mantenga sus propiedades sin un mantenimiento significativo?
  • Las series 5xxx y 6xxx generalmente ofrecen la mejor resistencia a la corrosión. Las series 2xxx y 7xxx pueden requerir protección adicional.
• Soldabilidad:
  • ¿Será necesario soldar la estructura?
  • Algunas aleaciones son más fáciles de soldar que otras. Las series 5xxx y 6xxx son generalmente buenas opciones para estructuras soldadas. Las series 2xxx y 7xxx pueden presentar dificultades.
  • Se deben considerar los métodos de soldadura (TIG, MIG) y los materiales de aporte adecuados.
• Trabajabilidad:
  • ¿Cómo se fabricará la estructura? ¿Se requerirán procesos de conformado (doblado, embutido), extrusión o mecanizado?
  • Algunas aleaciones son más fáciles de conformar que otras (serie 3xxx). Las aleaciones de alta resistencia pueden ser más difíciles de mecanizar.
• Disponibilidad y Costo:
  • ¿Está la aleación disponible en las formas y dimensiones requeridas?
  • ¿Cuál es el costo relativo de la aleación en comparación con otras opciones?
• Peso: En aplicaciones donde el peso es crítico, como en la industria aeroespacial o en estructuras móviles, se deben elegir aleaciones con alta relación resistencia-peso.
• Apariencia estética: Si la apariencia es importante, se deben considerar las opciones de acabado superficial (anodizado, pintura).
• Normativas y estándares: Se deben cumplir las normativas y estándares de construcción aplicables, que pueden especificar requisitos para las aleaciones de aluminio.

Comparativas de Series para aplicaciones especificas:

Normativas y Estándares para el Uso de Aluminio en Estructuras

El diseño y la construcción de estructuras de aluminio deben cumplir con normativas y estándares específicos que garantizan la seguridad, la durabilidad y el rendimiento adecuado de las estructuras. Estas normativas varían según el país y la región, pero algunas de las más importantes a nivel internacional son:

Eurocódigo 9 (EN 1999): Diseño de Estructuras de Aluminio

• Ámbito: Es la norma europea de referencia para el diseño de estructuras de aluminio.
• Partes:
  • EN 1999-1-1: Reglas generales y reglas para edificios.
  • EN 1999-1-2: Diseño estructural contra incendios.
  • EN 1999-1-3: Estructuras susceptibles a la fatiga.
  • EN 1999-1-4: Chapas conformadas en frío.
  • EN 1999-1-5: Estructuras laminares.
• Contenido: Cubre todos los aspectos del diseño estructural, incluyendo:
  • Propiedades de los materiales (aleaciones de aluminio).
  • Análisis estructural (métodos de cálculo).
  • Estados límite (últimos y de servicio).
  • Diseño de uniones (soldadas, atornilladas, remachadas).
  • Resistencia a la fatiga.
  • Resistencia al fuego.
  • Durabilidad.

Normas ASTM (American Society for Testing and Materials)

ASTM International establece una amplia gama de normas que se refieren a materiales de aluminio, sus propiedades, métodos de ensayo y especificaciones para productos. Algunas normas ASTM relevantes para estructuras de aluminio incluyen:

• ASTM B209: Standard Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Sheet and Plate.
• ASTM B221: Standard Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Extruded Bars, Rods, Wire, Profiles, and Tubes.
• ASTM B308/B308M: Standard Specification for Aluminum-Alloy 6061-T6 Standard Structural Profiles.
• ASTM B557: Standard Test Methods for Tension Testing Wrought and Cast Aluminum- and Magnesium-Alloy Products.
• ASTM E8/E8M: Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials.
• ASTM E290: Standard Test Method for Bend Testing of Material for Ductility.
• ASTM G47: Standard Test Method for Determining Susceptibility to Stress-Corrosion Cracking of High-Strength Aluminum Alloy Products.
• Muchas más normas ASTM que especifican requisitos para aleaciones específicas, tratamientos térmicos, recubrimientos, etc.

Aluminum Design Manual (ADM) - The Aluminum Association

• Publicado por The Aluminum Association (EE. UU.).
• Es un manual completo que proporciona información detallada sobre el diseño de estructuras de aluminio, incluyendo:
  • Especificaciones para estructuras de aleación de aluminio.
  • Ejemplos de diseño.
  • Tablas de propiedades de materiales.
  • Directrices para la fabricación y el montaje.
• Se basa en las normas ASTM y en la investigación y experiencia de la industria del aluminio.

Otras Normativas y Estándares

• ISO (International Organization for Standardization): Tiene normas relacionadas con el aluminio, pero no un código de diseño estructural completo como el Eurocódigo 9.
• Normas nacionales: Muchos países tienen sus propias normas de diseño estructural para aluminio, que a menudo se basan en el Eurocódigo 9 o en el ADM, pero pueden tener requisitos adicionales o modificaciones. Ejemplos:
  • ANSI/AISC 360 (EE. UU.): Aunque se centra principalmente en el acero, incluye algunas disposiciones para el aluminio.
  • CSA S157 (Canadá): Strength Design in Aluminum.
  • AS/NZS 1664 (Australia/Nueva Zelanda): Aluminium structures.

Uniones en Estructuras de Aluminio

Las uniones son elementos críticos en cualquier estructura metálica, y en el caso del aluminio, la elección del tipo de unión y su correcto diseño son fundamentales para garantizar la resistencia y la durabilidad de la estructura.

Uniones Soldadas

• Ventajas:
  • Pueden proporcionar una alta resistencia y rigidez.
  • Permiten crear conexiones continuas y estancas.
  • Pueden ser más ligeras que las uniones atornilladas o remachadas.
  • Buena estética.
• Desventajas:
  • La soldadura puede afectar las propiedades del material en la zona afectada térmicamente (ZAT). Se produce un ablandamiento en aleaciones tratadas térmicamente, reduciendo su resistencia.
  • Requiere mano de obra especializada y equipos adecuados.
  • Inspección más compleja (rayos X, ultrasonidos).
  • Algunas aleaciones de aluminio son difíciles de soldar (series 2xxx y 7xxx).
• Métodos de Soldadura:
  • TIG (GTAW): Tungsten Inert Gas. Soldadura con electrodo de tungsteno no consumible y gas de protección inerte (argón). Alta calidad, precisa, adecuada para espesores delgados.
  • MIG (GMAW): Metal Inert Gas. Soldadura con electrodo de aluminio consumible y gas de protección inerte (argón o mezcla de argón y helio). Más rápida que TIG, adecuada para espesores mayores.
  • Soldadura por fricción-agitación (FSW): Proceso en estado sólido que utiliza una herramienta rotativa para unir los materiales sin fusión. Alta resistencia, mínima distorsión, adecuada para aleaciones difíciles de soldar.
  • Otros métodos: soldadura por láser, soldadura por resistencia.
• Materiales de Aporte: Se deben seleccionar cuidadosamente para que sean compatibles con la aleación base y proporcionen la resistencia y la ductilidad requeridas. Las series 4xxx y 5xxx se utilizan comúnmente como materiales de aporte.
• Diseño de Uniones Soldadas: El Eurocódigo 9 y el ADM proporcionan reglas detalladas para el diseño de uniones soldadas, considerando la reducción de resistencia en la ZAT, la geometría de la unión, los tipos de soldadura (a tope, en ángulo), etc.

Uniones Atornilladas

• Ventajas:
  • Fáciles de montar y desmontar.
  • No afectan las propiedades del material.
  • Inspección sencilla (visual).
  • Adecuadas para aleaciones que no se pueden soldar.
• Desventajas:
  • Pueden ser más pesadas que las uniones soldadas.
  • Requieren taladrar agujeros, lo que reduce la sección transversal efectiva del material.
  • Pueden aflojarse con vibraciones (se deben utilizar arandelas de seguridad o fijadores).
  • Menos estéticas.
• Tipos de Tornillos:
  • Tornillos de acero inoxidable (para evitar la corrosión galvánica).
  • Tornillos de aluminio (para aplicaciones ligeras y donde se requiere igualar el material).
• Diseño de Uniones Atornilladas: El Eurocódigo 9 y el ADM proporcionan reglas para el diseño de uniones atornilladas, considerando el aplastamiento del material alrededor del agujero, el desgarramiento del material entre agujeros, la resistencia al corte del tornillo, etc. Se deben tener en cuenta los espaciamientos mínimos entre tornillos y las distancias a los bordes.

Uniones Remachadas

• Ventajas:
  • Similares a las uniones atornilladas en cuanto a facilidad de montaje y no afectación del material.
  • Más rápidas de instalar que las uniones atornilladas.
• Desventajas:
  • Menos comunes que las uniones soldadas o atornilladas en estructuras modernas.
  • Requieren acceso a ambos lados de la unión.
  • Pueden ser menos resistentes que las uniones soldadas.
• Tipos de Remaches:
  • Remaches macizos (requieren deformación con una herramienta).
  • Remaches ciegos (se instalan desde un solo lado).
  • Remaches de aluminio o de acero inoxidable.
• Diseño de Uniones Remachadas: Similar a las uniones atornilladas en cuanto a consideraciones de diseño (aplastamiento, desgarramiento, corte).

Uniones Adhesivas

• Cada vez más utilizadas en combinación con otros métodos de unión, o incluso solas, en algunas aplicaciones.
• Ventajas: Distribución uniforme de tensiones, no dañan el material, pueden unir materiales diferentes, buena estética.
• Desafíos: Preparación cuidadosa de la superficie, control de calidad, durabilidad a largo plazo.

Ejemplos Adicionales de Aplicaciones Específicas

• Paneles Sándwich de Aluminio: Núcleo ligero (panal de abeja de aluminio, espuma de polímero) entre dos láminas delgadas de aluminio. Alta rigidez y ligereza. Usados en fachadas, cubiertas, divisiones interiores.
• Sistemas de Protección Solar: Celosías, lamas, parasoles de aluminio. Combinan control solar, estética y durabilidad.
• Estructuras Espaciales Ligeras: Domos geodésicos, estructuras tensadas, cubiertas de grandes luces. El aluminio permite crear formas complejas y ligeras.
• Componentes de Maquinaria: Piezas que requieren alta precisión, resistencia al desgaste y ligereza.
• Moldes y Herramientas: El aluminio se utiliza para moldes de inyección de plástico y otras herramientas debido a su buena maquinabilidad y conductividad térmica.