¿Qué es el aluminio?

El aluminio (Al) es el elemento metálico más abundante que se encuentra en la superficie de la Tierra y suele combinarse con elementos como el silicio, el magnesio, el cobre o el cromo para aumentar su resistencia y otras propiedades.

En la década de 1880, Charles Martin Hall y Paul Leon Heroult desarrollaron de forma independiente técnicas para producir óxido de aluminio a partir de bauxita a menor coste, lo que amplió enormemente el acceso a este metal.

Propiedades físicas

El aluminio es un metal blanco plateado y el decimotercer elemento de la tabla periódica. Abunda en la naturaleza en forma de bauxita y se considera el tercer elemento más abundante de la corteza terrestre, por detrás del hierro y el oxígeno. Las propiedades físicas y químicas únicas del aluminio lo hacen útil en numerosas aplicaciones industriales.

El aluminio tiene muchos usos más allá de la construcción. Como material de construcción ideal, ligero, fuerte y resistente a la corrosión, tiene muchas aplicaciones en productos de consumo y comerciales, como latas de bebidas, aviones y marcos de ventanas, por no hablar de las líneas eléctricas aéreas.

El aluminio puede adoptar diversas formas y tamaños, lo que lo convierte en un material muy adaptable. Las uniones soldadas y remachadas hacen que la soldadura/remachado sean rápidos y sencillos; además, su excelente ductilidad significa que se dobla sin romperse, lo que hace que el aluminio sea ideal para construir estructuras.

La baja densidad del aluminio es otro rasgo notable; pesa sólo un tercio que el acero, pero ofrece una resistencia similar. Además, el aluminio puede combinarse con elementos como el cobre, el silicio y el magnesio para formar aleaciones mucho más resistentes que el aluminio puro.

Las cualidades estéticas del aluminio también lo hacen atractivo para los consumidores, en parte debido a su utilidad estructural. El aluminio tiene un tono plateado mate que se acentúa por una capa de oxidación que se forma al exponerlo al aire, no es tóxico, no es magnético y no produce chispas, además de tener puntos de ebullición y fusión bajos.

El aluminio tiene un punto de fusión extremadamente bajo, pero sigue siendo duro y duradero a pesar de esta característica. Además, debido a su reactividad química con muchos elementos, es fácil combinarlo con otras sustancias para formar aleaciones útiles; por ejemplo, combinando aluminio con silicio se pueden crear cermets resistentes a altas temperaturas utilizados en la tecnología de cohetes y misiles, mientras que mezclado con grafito y dióxido de titanio se pueden producir láminas ignífugas.

Propiedades químicas

El aluminio (alumin) es uno de los metales más abundantes de la corteza terrestre, pero nunca se presenta en forma metálica pura en la naturaleza, sino que forma compuestos con otros elementos. El alumbre (KAl(SO4)212H2O) y el óxido de aluminio (Al2O3) constituyen 8,2% de la corteza terrestre, respectivamente; cuando se encuentra en estado metálico puro, el aluminio tiene un tono blanco plateado con textura blanda y maleable, sin propiedades magnéticas y características no tóxicas o inodoras - ¡características perfectas para los metales no tóxicos e inodoros!

Desde el punto de vista químico, el aluminio es un metal postransicional del grupo del boro con una configuración electrónica de 1s22s22p63s23p1 que forma compuestos predominantemente iónicos en estado de oxidación +3; sin embargo, también existen iones atómicos. El Al3+ tiene una carga pequeña pero altamente polarizante que le permite formar enlaces covalentes con metales como el oxígeno y el nitrógeno que tienen estructuras de carga similares, así como con otros no metales, incluidos el oxígeno y el nitrógeno.

La propiedad única del aluminio de ser altamente reactivo lo hace perfecto para su uso en aleaciones que le confieren resistencia y otras propiedades deseables. Las aleaciones de aluminio se han convertido en omnipresentes en numerosos sectores, como el aeroespacial, la medicina, el envasado de alimentos y la cerámica; se combinan con cobre, magnesio o silicio para producir aleaciones resistentes pero ligeras. Como este elemento es tan reactivo, rara vez se encuentra de forma natural en la corteza terrestre: la mayor parte del aluminio industrial se extrae industrialmente a través de yacimientos de bauxita.

El bajo coste, la durabilidad y las propiedades únicas del aluminio lo han convertido en uno de los materiales más versátiles de la sociedad moderna. El aluminio no se oxida ni corroe cuando se expone al aire; de hecho, forma una densa capa protectora de óxido que actúa como escudo contra la corrosión, lo que lo hace perfecto para su uso en botellas de bebidas, utensilios de cocina y aleaciones aeronáuticas.

Aluminio procede del latín alumen, que a su vez procede del árabe al-umen, que significa astringente o mordiente. El alumbre fue utilizado por primera vez por los antiguos griegos y romanos como astringente y agente tintóreo. Davy propuso inicialmente llamar alumio a este elemento recién descubierto, pero rápidamente adaptó su propuesta para alinearla con nombres similares como potasio y sodio.

Aplicaciones

El aluminio se ha convertido en un componente fundamental en la construcción de estructuras y puentes por su resistencia, versatilidad y ligereza en comparación con el acero. El aluminio requiere menos soporte durante los procesos de transporte y construcción y, por tanto, cuesta menos en general. La resistencia a la corrosión y la conductividad térmica y eléctrica del aluminio lo convierten en un material excelente para aplicaciones de cableado; además, se puede moldear fácilmente en formas complejas gracias a que es un metal blando que se puede mecanizar con facilidad.

El aluminio es un material integral en la fabricación moderna de automóviles, presente en numerosos componentes y estructuras. Las piezas fundidas de aluminio se encuentran a menudo en componentes del chasis como la suspensión, la dirección y los sistemas de dirección, así como en motores y transmisiones, sin olvidar su uso en sistemas de puertas y estructuras de ventanas y techos.

Los contratistas y promotores inmobiliarios también lo prefieren por su compatibilidad con los métodos modernos de construcción de muros cortina y los métodos de pedido "justo a tiempo", que permiten la fabricación en fábrica de las especificaciones exactas, lo que se traduce en un montaje más rápido in situ y, por tanto, en unos índices de ocupación del edificio más rápidos para su comprador. Esto se traduce en mayores márgenes de beneficio para los compradores.

El aluminio utilizado en la construcción puede adoptar diversas formas mediante extrusión. Puede enrollarse en láminas, convertirse en tubos y cables de gran longitud, utilizarse como material para tejados y revestimientos, ventanas, puertas y muebles, así como en aplicaciones para tejados, como la aleación 6061, que es extremadamente versátil y se utiliza ampliamente en una amplia gama de aplicaciones estructurales, al tiempo que es muy mecanizable y soldable para facilitar los procesos de fabricación. Lo ideal es que tenga un radio de esquina grande para aumentar la resistencia y facilitar los procesos de fabricación.

Otras aplicaciones del aluminio son la fabricación de baldosas para el interior de conductos de combustible pulverizado y de gases de combustión en centrales eléctricas, aislantes, bujías y como ingrediente clave de la alúmina para diversos usos, como la fabricación de silicio sobre sustratos de zafiro para circuitos integrados o la creación de barreras de túnel en qubits superconductores.

Seguridad

Aunque la seguridad del aluminio es uno de sus principales atractivos, también hay que tener en cuenta algunos inconvenientes. El aluminio no funciona bien a temperaturas extremas, donde su integridad estructural puede deteriorarse con el tiempo. Además, no conduce la electricidad tan eficientemente como el cobre, lo que lo hace inadecuado para aplicaciones de cableado eléctrico.

Pero como el aluminio no es inflamable y es resistente a la corrosión, constituye un excelente material de construcción. Además, varios productos de construcción de aluminio de Novelis han obtenido la clasificación A1 según EN 13501-1 para cumplir los requisitos ignífugos de edificios de hasta 20 metros de altura, requisitos especialmente importantes en escuelas, hospitales, salas de conciertos, aeropuertos y otras instalaciones públicas.

Aun así, el aluminio plantea algunas amenazas para la salud humana. La exposición durante su extracción, refinado y fundición puede provocar problemas respiratorios en los trabajadores; los riesgos varían según las condiciones del lugar de trabajo, el nivel y la duración de la exposición, las condiciones ambientales, así como cualquier cambio necesario que deban implementar los miembros del Comité de Salud del IAI para salvaguardar tanto a los trabajadores como a las comunidades aledañas a las fundiciones de aluminio.

Los niveles de ruido, calor y humedad, las vibraciones y la ergonomía son los principales motivos de preocupación entre los trabajadores de las refinerías de aluminio; la pérdida de audición es un problema importante y se están realizando esfuerzos para limitar la exposición al ruido. La vibración de las herramientas manuales también puede suponer un riesgo; se han notificado casos de síndrome de vibración mano-brazo.

El aluminio se ha relacionado con varios problemas de salud, como la inhalación de polvo finamente dividido que puede irritar los pulmones y causar inflamación crónica. Además, puede dañar los riñones y provocar acumulaciones de líquido que requieran hospitalización o tratamiento de diálisis, por lo que es vital emplear equipos de seguridad de alta calidad y prácticas de higiene adecuadas al trabajar con este material, incluidas precauciones ergonómicas, medidas de ventilación y protocolos de seguridad eléctrica para su manipulación.