Aluminio: Propiedades, en qué se utiliza y cómo se fabrica

En este post vamos a hablar sobre el aluminio, el metal más común en la corteza terrestre, el tercer elemento químico más abundante en nuestro planeta (sólo el oxígeno y el silicio existen en mayor cantidad), y el segundo metal más popular en el mundo de la industria (después del hierro/acero).

Todos vemos y usamos aluminio todos los días sin siquiera pensar en ello. Las latas de bebidas desechables están hechas de él y también lo está el papel de aluminio para cocinar. Puedes encontrar este metal gris-blanco fantasmagórico en algunos lugares bastante asombrosos, desde los motores a reacción en los aviones hasta los cascos de los buques de guerra de alta tecnología.

¿Qué hace que el aluminio sea un material tan brillantemente útil? Vamos a verlo.

aluminio

Propiedades físicas y químicas del aluminio

Peso

El aluminio es un metal muy ligero con un peso específico de 2,7 g/cm³, aproximadamente un tercio del peso específico del acero. Por ejemplo, el uso de aluminio en los vehículos reduce el peso muerto y el consumo de energía, al mismo tiempo que aumenta la capacidad de carga. Su resistencia puede adaptarse a la aplicación requerida modificando la composición de sus aleaciones.

Resistencia a la corrosión

El aluminio genera naturalmente una capa protectora de óxido y es altamente resistente a la corrosión. Diferentes tipos de tratamientos superficiales como el anodizado, la pintura o el lacado pueden mejorar aún más esta propiedad. Es particularmente útil para aplicaciones en las que se requiere protección y conservación.

Conductividad eléctrica y térmica

El aluminio es un excelente conductor de calor y electricidad y en relación a su peso es casi el doble de bueno conductor que el cobre. Esto ha hecho del aluminio el material más utilizado en las principales líneas de transmisión de energía.

Reflectividad

El aluminio es un buen reflector tanto de luz visible como de calor, y eso, junto con su bajo peso, lo convierte en un material ideal para reflectores en, por ejemplo, accesorios de iluminación o mantas de rescate.

Ductilidad

El aluminio es dúctil y tiene un bajo punto de fusión y densidad. En estado fundido puede ser procesado de varias maneras. Su ductilidad permite que los productos de aluminio se formen básicamente cerca del final del diseño del producto.

Impermeable e inodoro

El papel de aluminio, incluso cuando está enrollado con un grosor de sólo 0,007 mm, sigue siendo completamente impermeable y no deja salir ni los aromas ligeros ni los sabores de las sustancias. Además, el metal en sí no es tóxico y no libera sustancias aromáticas ni gustativas, lo que lo hace ideal para envasar productos sensibles como alimentos o productos farmacéuticos.

Reciclabilidad

El aluminio es 100 por ciento reciclable sin degradación de sus cualidades. La refundición del aluminio requiere poca energía: en el proceso de reciclaje sólo se necesita alrededor del 5 por ciento de la energía necesaria para producir el metal primario.

Aleaciones de aluminio

El aluminio realmente tiene sentido cuando se combina con otros metales para hacer aleaciones de aluminio (una aleación es un metal mezclado con otros elementos para hacer un nuevo material con propiedades mejoradas – puede ser más fuerte o puede derretirse a una temperatura más alta).

Algunos de los metales comúnmente usados para hacer aleaciones de aluminio incluyen boro, cobre, litio, magnesio, manganeso, silicio, estaño y zinc, dependiendo del trabajo que que se requiera.

Compuestos de aluminio

El aluminio puede combinarse con otros materiales de una manera muy diferente que los materiales compuestos (materiales híbridos hechos de dos o más materiales que conservan su identidad separada sin combinar, mezclar o disolver químicamente).

Así, por ejemplo, el aluminio puede actuar como “material de fondo” (matriz) en lo que se denomina un compuesto de matriz metálica, reforzado con partículas de carburo de silicio, para hacer un material fuerte, rígido y ligero adecuado para una amplia variedad de usos aeroespaciales, electrónicos y automovilísticos, y mejor que el aluminio solo.

Para qué se utiliza el aluminio

El aluminio se utiliza en una gran variedad de productos, incluyendo latas, láminas, utensilios de cocina, marcos de ventanas, barriles de cerveza y piezas de aviones, debido a sus propiedades.

Se utiliza a menudo como aleación porque el aluminio en sí no es particularmente fuerte. Las aleaciones con cobre, manganeso, magnesio y silicio son ligeras pero resistentes. Son muy importantes en la construcción de aviones y otros medios de transporte.

Cuando se evapora al vacío, el aluminio forma una capa altamente reflectante tanto para la luz como para el calor. No se deteriora, como lo haría un recubrimiento de plata. Estos recubrimientos de aluminio tienen muchos usos, incluyendo espejos telescópicos, papel decorativo, paquetes y juguetes.

El aluminio mezclado con cobre, se utiliza en motores de aviones y coches, ya que es más resistente y capaz de aguantar altas temperaturas.

Para el envasado de alimentos, no se necesita la misma resistencia, pero sí un material que sea fácil de moldear y sellar. Esas cualidades se obtienen aleando aluminio con magnesio.

El aluminio también se utiliza para transportar electricidad en largas distancias, desde centrales eléctricas hasta los puntos de consumo en hogares y fábricas. Para ello, los cables se realizan a partir de aluminio aleado con boro, que conduce la electricidad casi tan bien como el cobre, pero es mucho más ligero.

Cómo se fabrica el aluminio

El aluminio reacciona tan fácilmente con el oxígeno que nunca se encuentra de forma natural en su forma pura. En cambio, los compuestos de aluminio existen en grandes cantidades en la corteza terrestre como un mineral llamado bauxita.

Bauxita es el nombre común para la alúmina hidratada, una sustancia típicamente hecha de aproximadamente dos tercios de óxido de aluminio (fórmula química Al2O3) con un tercio de moléculas de agua (H2O) bloqueadas en su estructura cristalina.

Dependiendo de dónde se encuentre en la Tierra, la bauxita también contiene un rango de diferentes impurezas tales como óxido de hierro, óxido de silicio y óxido de titanio.

El mundo tiene actualmente entre 55.000 y 75.000 millones de toneladas de reservas de bauxita, suficientes para satisfacer la demanda mundial por muchos años.

Para convertir la bauxita en aluminio hay que eliminar las impurezas y el agua y dividir los átomos de aluminio de los átomos de oxígeno en los que están atrapados. Así que fabricar aluminio es un proceso de varias etapas.

Primero, se extrae la bauxita del suelo, se tritura, se seca (si contiene demasiada agua) y se purifica para dejar sólo el óxido de aluminio. Luego se utiliza una técnica eléctrica llamada electrólisis para dividirla en aluminio y oxígeno. Una vez separado, el aluminio puro se funde en bloques conocidos como lingotes, que pueden ser trabajados o moldeados o utilizados como materia prima para la fabricación de aleaciones de aluminio.

Hacer aluminio brillante y utilizable a partir de trozos rocosos de bauxita que se han excavado en el suelo es un proceso largo, sucio e increíblemente intensivo en energía. Es por eso que la industria del aluminio se interesa tanto en reciclar cosas como latas de bebidas usadas. Es mucho más rápido, más barato y más fácil fundirlos y reutilizarlos que procesar bauxita. También es mucho mejor para el medio ambiente porque ahorra una gran cantidad de energía.

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