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Aluminio

La forma más común de aluminio que se encuentra en la naturaleza son los sulfatos de aluminio. Estos son minerales que combinan dos ácidos sulfúricos: uno basado en un metal alcalino (litio, sodio, potasio rubidio o cesio) y otro basado en un metal del tercer grupo de la tabla periódica, principalmente aluminio.

¿Qué es el Aluminio?

El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al, es un metal «un metal no ferromagnético» blanco plateado, el elemento 13 en la tabla periódica. Un hecho sorprendente sobre el aluminio es que es el metal más extendido en la Tierra, que representa más del 8% de la masa central de la Tierra. También es el tercer elemento químico más común en nuestro planeta después del oxígeno y el silicio.

Al mismo tiempo, debido a que se une fácilmente con otros elementos, el aluminio puro no se produce en la naturaleza. Esta es la razón por la que la gente aprendió sobre esto relativamente recientemente. Formalmente, el aluminio se produjo por primera vez en 1824 y a la gente le llevó otros cincuenta años aprender a producirlo a escala industrial.

Usos del Aluminio

Los sulfatos de aluminio se utilizan hasta hoy en día para limpiar agua, cocinar, en medicina, en cosmetología, en la industria química y en otros sectores. Por cierto, el aluminio obtuvo su nombre de sulfatos de aluminio que en latín se llamaban alumen.

Hoy conocemos casi 300 compuestos de aluminio y minerales que contienen aluminio, desde feldespato, una fuente mineral clave en la Tierra, hasta rubí, zafiro y esmeralda, que son mucho menos comunes.
Pero independientemente de lo común que sea el aluminio, puede haber permanecido oculto para siempre si no hubiera sido por la electricidad. El descubrimiento del aluminio fue posible cuando los científicos pudieron usar la electricidad para descomponer los compuestos químicos en sus elementos. En el siglo 19, el físico danés Christian Oersted utilizó electrólisis para obtener aluminio. La electrólisis o la reducción electrolítica es el proceso que también se utiliza para producir aluminio en la actualidad.

Otro mineral bastante común, la bauxita, se usa hoy en día como materia prima primaria en la producción de aluminio. La bauxita es un mineral de arcilla que comprende varias modificaciones de hidróxido de aluminio mezclado con hierro, silicio, titanio, azufre, galio, cromo, óxidos de vanadio, así como sulfuros de calcio, hierro y carbonatos de magnesio. En otras palabras, su bauxita típica contiene casi la mitad de la tabla periódica. Por cierto, debido a la textura de la bauxita de hace unos cien años, el aluminio a menudo se denominaba poéticamente como plata obtenida de la arcilla. En promedio, se necesitan 4-5 toneladas de bauxita para producir 1 tonelada de aluminio.

En la primera etapa de la producción de aluminio, la bauxita se transforma en alúmina u óxido de aluminio Al2O3. La alúmina se ve como polvo blanco y luego se transforma en aluminio en fundiciones de aluminio con reducción electrolítica.

La producción de aluminio requiere grandes cantidades de electricidad, aproximadamente 15 MWH por tonelada de producción. Eso es aproximadamente lo que consume un bloque de 100 apartamentos en un mes. Por lo tanto, el mejor sitio para una fundición de aluminio está al lado de una fuente de energía potente, preferiblemente renovable. Las centrales hidroeléctricas son la mejor opción, ya que son las fuentes de energía “verdes” más poderosas disponibles en la actualidad.

Propiedades del aluminio

Ligero, duradero y funcional: estas son las cualidades que hacen del aluminio uno de los materiales de ingeniería clave de nuestro tiempo. Podemos encontrar aluminio en las casas en las que vivimos, en los automóviles que manejamos, en los trenes y aviones que nos llevan a largas distancias, en los teléfonos móviles y las computadoras que utilizamos a diario, en las estanterías de nuestros frigoríficos y en las modernas. Diseños de interiores, pero hace apenas 200 años se sabía muy poco acerca de este metal.

Las cualidades más sobresalientes del aluminio son las siguientes

Ligero
Tres veces más ligero que el hierro.

Durable
Casi tanto como el acero

Dúctil
Fácil de procesar

Resistente a la corrosión
Debido a una capa superficial delgada de óxido de aluminio

El aluminio se puede procesar fácilmente usando presión tanto cuando está caliente como cuando está frío. Se puede enrollar, tirar y estampar. El aluminio no se quema, no necesita pintura especial y, a diferencia de los plásticos, no es tóxico. También es muy flexible, por lo que se pueden hacer láminas de solo 4 micrones de grosor, así como un alambre extra fino. La lámina extra delgada que puede estar hecha de aluminio es tres veces más delgada que un cabello humano. Además, el aluminio es más rentable que otros metales y materiales.

Dado que el aluminio forma fácilmente compuestos con otros elementos químicos, se ha desarrollado una gran variedad de aleaciones de aluminio. Incluso una cantidad muy pequeña de aditivos puede cambiar drásticamente las propiedades del metal, haciendo posible su uso en nuevas áreas. Por ejemplo, en la vida cotidiana puede encontrar aluminio mezclado con silicio y magnesio literalmente en la carretera, es decir, en las llantas de aleación de aluminio, en los motores, el chasis y otras partes de automóviles modernos. En cuanto a la aleación de aluminio y zinc, es probable que la tenga en sus manos en este momento, ya que es una aleación que se utiliza ampliamente en la producción de teléfonos móviles y tabletas. Mientras tanto, los científicos siguen desarrollando nuevas aleaciones de aluminio.

Las modernas industrias de construcción, automoción, aviación, energía, alimentos y otras industrias serían imposibles sin el aluminio. Además, el aluminio se ha convertido en un símbolo del progreso: todos los dispositivos y vehículos de vanguardia están hechos de aluminio. (enlace a la sección de Usos)

Aluminio vs cobre

Si todos los cables de cobre se reemplazaran con cables de aluminio-circonio en un automóvil, el peso del vehículo sería 12 kg menos.

Conductores de cobre

El cobre es uno de los materiales más antiguos conocidos, su ductilidad y conductividad eléctrica fueron explotadas por los primeros experimentadores de la electricidad, como Benjamin Franklin y Michael Faraday. El cobre fue el conductor utilizado en invenciones como el telégrafo, el teléfono y el motor eléctrico.

Con la excepción de la plata, el cobre es el metal conductor más común y se ha convertido en el estándar internacional. El International Annealed Copper Standard (IACS) fue adoptado en 1913 para comparar la conductividad de otros metales con el cobre. De acuerdo con esta norma, el cobre recocido comercialmente puro tiene una conductividad del 100% de IACS. El cobre comercialmente puro producido hoy puede tener mayores valores de conductividad IACS a medida que la tecnología de procesamiento ha mejorado con el tiempo. Además de la conductividad superior del cobre, el metal contiene grandes propiedades de resistencia a la tracción, conductividad térmica y expansión térmica.

Conductores de aluminio

A pesar de que el cobre tiene una larga historia como el material de elección para la conducción de electricidad , el aluminio tiene ciertas ventajas que lo hacen atractivo para aplicaciones específicas.

El aluminio tiene el 61 por ciento de la conductividad del cobre, pero tiene solamente el 30 por ciento del peso del cobre. Eso significa que un alambre desnudo de aluminio pesa la mitad que un alambre desnudo de cobre que tiene la misma resistencia eléctrica.

El aluminio es generalmente más barato en comparación con los conductores de cobre. Los conductores de aluminio consisten en diferentes aleaciones conocidas como serie AA-1350 y serie AA-8000. AA-1350 tiene un contenido mínimo de aluminio de 99.5 por ciento.

En los años 60 y 70, debido al alto precio del cobre con respecto al aluminio, este grado del aluminio comenzó a ser popularmente utilizado para el cableado del hogar.

Debido a la mano de obra de baja calidad en las conexiones y las diferencias físicas entre el aluminio y el cobre, las conexiones de alta resistencia se formaron y se convirtió en un peligro de incendio.

Como respuesta, las aleaciones de aluminio se desarrollaron para tener propiedades de fluencia y elongación más similares al cobre. Estas aleaciones de la serie AA-8000 son los únicos conductores de aluminio sólidos o trenzados permitidos para ser usados ​​de acuerdo con el Artículo 310 del Código Eléctrico Nacional 2014 8 (NEC). Las aleaciones de la serie AA-8000 cumplen con los requisitos de la norma ASTM B800, especificación estándar para alambre de aleación de aluminio de la serie 8000 para propósitos eléctricos, recocido e intermedio.

Demanda y suministro de aluminio

El Instituto Internacional del Aluminio (IAI) estima que actualmente se utilizan 400 millones de toneladas de aluminio en infraestructura, transporte y servicios a nivel nacional.

Parecería que la combinación de cualidades enumeradas anteriormente ya sería suficiente para hacer del aluminio la mejor opción en la industria; sin embargo, hay otra propiedad que es igual de importante: el aluminio puede reutilizarse una y otra vez. Tanto el aluminio como sus aleaciones pueden fundirse y reutilizarse sin ningún perjuicio para sus propiedades mecánicas. Los científicos han estimado que 1 kg de latas de aluminio recicladas pueden ahorrar hasta 8 kg de bauxita, 4 kg de varios fluoruros y hasta 15 KWH de electricidad.

Alrededor del 75% del aluminio producido en el tiempo que ha existido la industria del aluminio todavía está en uso hoy en día.

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