Carpinteria - Manual de Aluminio(1)

8/10/2019 Carpinteria - Manual de Aluminio(1)

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Como Presidente de la Asociacin Nacional de Extruidores de Perfiles de Alu-minio (ANEXPA) y en representacin de las Empresas espaolas que integra-mos esta asociacin, me satisface presentarles esta publicacin, dirigida prin-cipalmente al sector de la construccin, arquitectos, promotores, constructo-res, carpinteros de aluminio y fabricantes de herrajes, para informarles de las

prestaciones que ofrecen los perfiles extruidos de aluminio, y las enormes ven-tajas de utilizarlos en la fabricacin de cerramientos exteriores, ventanas,

puertas, verandas, barandillas, fachadas ligeras, claraboyas, etc., as como pa-ra soluciones de interiores, en paredes de paneles mviles, mamparas para ba-os, armarios empotrados y dems aplicaciones.

La ligereza del aluminio, su buena resistencia mecnica y excelente resisten-cia a la corrosin 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 tecnologa de la extrusin ha experimentado un espectacular desa-rrollo.

Si tan slo hasta hace muy pocos aos las secciones de los perfiles de alumi-nio que se obtenan por extrusin eran de geometra sencilla, hoy, salvo rarasexcepciones, es posible fabricar cualquier seccin, solamente depender de laimaginacin del profesional que necesite y disee esta seccin.

Las tolerancias dimensionales que se consiguen van hacindose cada vez msestrechas, acercndonos incluso a las tolerancias propias de cualquier meca-

nizado estndar. Todo ello es debido a los avances que, da a da, se estn con-siguiendo, tanto en el diseo de las matrices de extrusin, como en las pren-sas y sus equipos auxiliares.

Con una clara vocacin a la calidad la industria espaola de la extrusin alu-minio se est posicionando como una de las ms competitivas a nivel euro-

peo. La mayora de las empresas asociadas a ANEXPA disponen de una cer-tificacin 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 bsicamente a promover el aluminio y la in-dustria de la extrusin en Espaa, con la colaboracin de todas las empresasasociadas.

Finalmente, agradecer su inestimable colaboracin para la realizacin de estapublicacin a D. ngel Jadraque Milln que ha puesto a disposicin 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 Sansalvad

Presidente Asociacin

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Presentacin


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Pgina

ANEXPA ............................................................................................... 1

1. Un metal con vocacin de futuro .............................................. 2

2. Cmo se obtiene el aluminio .................................................... 2-5

3. Produccin y consumo ............................................................... 5-6

4. Aleaciones del aluminio y sus aplicaciones .............................. 7

4a. Aleaciones del Grupo 6000 ....................................................... 7-9

4b. La aleacin 6063 o AIMgSi0,5 ................................................. 10-11

5. La colada de tochos ................................................................... 11-12

6. Homogeneizado .......................................................................... 13

7. La Extrusin de un perfil ........................................................... 13-15

8. Anodizado y lacado .................................................................... 15-16

9. Principales mercados del aluminio ............................................ 17

10. El aluminio en la Edificacin .................................................... 17-22

11. Sistemas de Carpintera de Aluminio ........................................ 23

11a. Sistemas batientes ...................................................................... 24-25

11b. Sistemas deslizantes ................................................................... 2611c. Sistemas con Rotura Trmica .................................................... 27-28

11d. Dnde deben utilizarse los Sistemas con Rotura Trmica ...... 28

12. Rehabilitacin de edificios ......................................................... 28-29

3

ndice


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1. Un metal con vocacin de futuro

Resulta curioso que, siendo el Aluminio eltercer elemento ms abundante en la cor-teza terrestre, despus del oxgeno y el si-licio, hasta el ao 1821 nadie haba repa-rado en l. Fue en este ao cuando el cien-tfico francs Pierre Vertier, especialista enmineraloga, repara en una piedra terrosa yrojiza que bautiz con el nombre de Bau-xita, al haberla encontrado en las inme-diaciones de la entonces pequea aldea deLes Baux (Francia).

Cuatro aos ms tarde, de esta piedra, queno era otra cosa que xido hidratado dealuminio, se consigui por vez primera ais-

larlo en el laboratorio del resto de los ele-mentos que contena.

Fig. 1. Yacimiento de Bauxita

Aqu dara comienzo la emocionante his-toria del Aluminio.

2. Cmo se obtiene el Aluminio

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

Sin embargo, es precisamente en esa piedra

terrosa y rojiza, llamada bauxita, dondems concentracin de almina aparece, si-tundose sta en torno al 58%. Cuando laconcentracin en estas tierras arcillosas sealeja de este porcentaje, el coste de ob-tencin de almina se dispara, por lo queya no resulta rentable su explotacin. Paraque sta lo sea, como mnimo, debe tenerun 30% de almina, que el yacimiento es-t a cielo abierto, como lo estn la mayorparte de ellos, y que el acceso al mismo seafcil.

Fig. 2. Silo de Almina


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Aunque prcticamente se ha encontrado

bauxita en todos los continentes, los prin-cipales y ms rentables yacimientos se en-cuentran en los pases tropicales y subtro-

picales, a pesar de que tambin existen enalgunos pases del Este de Europa y en al-gunos de los pases que constituan la an-

tigua URSS.

EE.UU, Brasil, Jamaica, Australia, Indone-sia, Nigeria y Guinea son algunos de lospases con mayores reservas de bauxita en

la actualidad. Estas reservas estn estima-das en ms 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 altos

porcentajes de almina.

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 fusin para alcanzar las caractersti-

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 1

Kg. de aluminio. Otro dato muy significa-

tivo es que la energa necesaria para obte-

ner 1 Kg. de aluminio era en los primerosaos de 40 Kw./Kg. , actualmente, y debi-

do a los avances tcnicos alcanzados en el

proceso de la electrlisis, se sita ya entre

los 13 y 15 Kw./Kg. de aluminio.

Con estos datos se comprende fcilmente

que cuanto ms cercano se encuentre el

yacimiento de bauxita a la planta de ob-

tencin de almina y sta a la de electroli-

sis el coste del transporte se reducir nota-

blemente. Si adems el pas productor de

aluminio dispone de una energa barata,

contar con las mejores condiciones de

competitividad con respecto a otros pases

productores.

Hasta el ao 1886, el aluminio que se ob-

tena sala prcticamente del laboratorio,

por lo que su coste era elevadsimo y las

cantidades producidas insignificantes. Ya a

partir de este ao, casualmente y de ma-

nera simultnea dos cientficos por separa-

do, uno francs y el otro americano, des-

cubren un procedimiento de obtencin por

electrolisis. Este procedimiento fue desa-

rrollado y mejorado espectacularmente por

Fig. 4. Esquema de una cuba de electrolisis


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el cientfico alemn Bayer, de manera que,

si en un principio el coste de obtencin de

una libra de aluminio era de 545 dlares,

ya en el ao 1990 este coste pas a ser detan slo 35 centavos de dlar.

3. Produccin y Consumo

Si nos remontamos tan solo al ao 1950,

la produccin mundial de aluminio prima-

rio ms aluminio secundario, llamado tam-

bin de segunda fusin, fue de 1,5 Millo-

nes de Tons., en el ao 1970 sta pas aser de 4,5 millones para alcanzar en el ao

1998 los 25 millones de Tons.

De estos datos se desprende el desarrollo

imparable que est teniendo el aluminio,

estando presente en todos los sectores de

la industria mecnica, elctrica y electrni-

ca, del transporte terrestre, areo y marti-

mo, de la industria espacial y sobre todo de

la industria de la construccin, en la que se

emplea a nivel mundial en torno al 28%

del consumo total.

En los dos siguientes diagramas se repre-

sentan los ltimos datos disponibles acerca

de la produccin y consumo de aluminio

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

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

ambas grficas estn excluidos algunos

pases 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 s-

tas dos grficas se deben aadir los datos

de produccin de aluminio reciclado y que

solamente en Europa alcanz la cifra de

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

se refleja en la grfica de la fig. 8.

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

0

000

000

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1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Produccin

Consumo

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00

19 90 1991 199 2 1 993 1994 19 95 1996 199 7 1998 1999

Produccin

Consumo

1,5

4,5

26,5

0

5

10

15

20

25

30

Ao 1950 Ao 1970 Ao 2000

MillonesdeTon

s.

Fig. 5. Produccin mundial de Aluminio primarioy secundario


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8

En lo que se refiere al consumo de

aluminio por habitante y ao, ob-

viamente se observa que sigue una

trayectoria paralela a los datos deproduccin. EE.UU, Japn y Euro-

pa Occidental son los pases con

mayor ndice de consumo, a dife-

rencia del resto del mundo, (Fig. 9)

En Europa, los pases que lideran

este ndice son Austria y Suiza con

un consumo de 28,5 Kg. de alumi-

nio por habitante y ao. Espaa,

con 10,5 Kg., se encuentra todavaa la cola del grupo junto a pases

como Portugal y Turqua con

3,5 Kg. Consecuentemente es l-

gico pensar que Espaa vaya in-

crementando este consumo hasta

ponerse a la altura de la media eu-

ropea, situada actualmente en

20,7 Kg/ hab./ao, (Fig. 10).

Fig. 8. Mercado de Aluminio reciclado en Europa

0

500

1000

1500

2000

2500

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Milesdetonela

das

Produccin

Fig. 9. Consumo de Aluminio por habitante

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Europa USA Japn

Kg

1980

1990

1998

Fig. 10.

0

5

10

15

20

25

30

Suec

ia

Aust

ria

Alem

ania

Italia

Suiza

Dina

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Hola

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Fran

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cia

Espa

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Turq

ua

Kgper

cpita


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Todos sabemos que al alear unos metalescon otros pueden conseguirse propiedadesy caractersticas ms 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, lascaractersticas ms relevantes y los usos co-merciales ms comunes.

4. Aleaciones de aluminio y sus aplicaciones

Ms del 80% de los perfiles extruidos quese producen en el mundo han sido fabrica-dos en aleaciones pertenecientes a este

grupo, siendo dentro del mismo la aleacin6063, conocida tambin como AlMgSi0,5la ms utilizada. Prcticamente el 100% delos perfiles destinados a la fabricacin decarpintera de aluminio han sido fabricadoscon esta aleacin.

En la Tabla II de la fig. 14 se reflejan losdatos ms significativos de las aleacionesde ste grupo. Unas de otras se diferencian

en las cantidades mayores o menores de loselementos que intervienen en cada alea-cin. 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


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Fig. 13. Tabla I

Aplicaciones ms comunes enproductos extrudos (Perfiles) y

laminados (Chapas) para ArquitecturaPrincipales caractersticas

Principalmetalaleado

Grupo(Equiv.A.A.)

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

Recubrimiento de mantas asflticas.

Chapas plegadas para cubiertas.Paneles sandwich de aislamiento conpoliuretano para fachadas.

Alta resistencia a la corrosin.Alta conductividad elctrica y trmica.Bajas propiedades mecnicas.Excelente aptitud para el Anodizado y

Lacado (99,8%).Excelente ductilidad y maleabilidad.

Aluminio99,00% o

ms1000

Mecanizados de precisin.Fabricacin de racores, tornillos, cas-quillos.

Bielas, frenos, elementos estructuralesen aviacin.

Altas propiedades mecnicas.Baja resistencia a la corrosin.Buena maquinabilidad y fragmenta-

cin de viruta.Cobre2000

Cubiertas en tejados y paredes.Carroceras en vehculos.Utensilios de cocina.

Depsitos de combustible.

Moderada resistencia mecnica.Fcil embuticin.Mangane-

so3000

Paneles arquitectnicos.

Pistones para automviles.

Ms bajo punto de fusin.

Color gris obscuro despus del anodi-zado.

Slice4000

Recubrimientos de fachadas.Carroceras de vehculos.Puertas de ferrocarril.

Cascos de barcos, veleros, mstiles,

etc.Plataformas de camiones, volquetes,etc.

Cuadros para bicicletas.

Segn sea su estado y su composicinqumica se pueden conseguir cargasde rotura que van desde los 120 a 435

N/mm2.

Excelente comportamiento a la solda-dura.Excelente resistencia a la corrosin

marina.Buen comportamiento al anodizado ylacado.

Magnesio5000

Por ser este grupo el ms utilizado en

la fabricacin de perfiles extrudos,nos remitimos a la Tabla II de laFig. 3.

Por ser este grupo el ms utilizado en

la fabricacin de perfiles extrudos,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 automvil, etc.

Vigas.

Elevada resistencia mecnica.Muy apta para la soldadura segn sea

su composicin qumica.

Cinc7000

(Duroalu-

minio)

Aplicaciones especiales.Caractersticas especiales.Otrosmetalescomo

Hierro oNquel

8000


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Fig. 14. Tabla II

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

Aplicaciones ms comunes enproductos extrudos (Perfiles) y en

productos laminados para Arquitectura

Principales caractersticas

en estado T5

Principalmetalaleado

Grupo

6000

Especial para perfiles que necesitencaractersticas super. a la 6003.

Postes elctricos e Industrias elctricasen general.

Estructuras de Ingeniera.Estructuras de autobuses y vagones deferrocarril.

Carga rotura 26 Kg/mm2 Mecanizado RLmite elstico 23 Kg/mm2 Resist. corrosin B

Alar. A5,65% 13 Anodizado B

Soldadura MB Lacado BSilicio

Magnesio6005

Electrnica, Disipadores de calor, Car-casas de motores.

Elementos para maquinaria.

Remaches.Carroceras de camin.

Carga rotura 22 Kg/mm2 Mecanizado R

Lmite elstico 18 Kg/mm2 Resist. corrosin B

Alar. A5,65% 13 Anodizado MB

Soldadura B Lacado MB

SilicioMagnesio

6060

Fabricacin de moldes, troqueles, pie-zas para maquinaria.

Vagones de ferrocarril.

Estructuras de camiones.Piezas para bicicletas.Aplicaciones aeroespaciales.Vehculos ultraligeros.

Carga rotura 30 Kg/mm2 Mecanizado MLmite elstico 26 Kg/mm2 Resist. corrosin B

Alar. A5,65% 14 Anodizado R

Soldadura B Lacado BSilicio

Magnesio

6061

T6

Estructura para automviles.Sistemas hidrulicos.

Tornillera, remaches.Andamios y estructuras para carpas ypabellones.

Bicicletas.

Carga rotura 32 Kg/mm2 Mecanizado M


Alar. A5,65% 11 Anodizado BSoldadura B-MB Lacado B

Silicio

Magnesio6082

Es la ms utilizada en perfiles paraSistemas de Carpintera.

Ver en el apartado siguiente.Silicio

Magnesio6063

Manguitos de unin de cables elctri-cos y bridas.

Barras de conexin.

Carga rotura 32 Kg/mm2 Mecanizado M


Alar. A5,65% 11 Anodizado B

Soldadura B-MB Lacado B

SilicioMagnesio

6101T6


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4b. Aleacin 6063 o AlMgSi0,5

Fe Si Mg Mn Cu Ti Zn Cr Otros Al

Mximo 0,30 0,60 0,60 0,30 0,10 0,20 0,15 0,05 0,15 resto

Mnimo 0,10 0,30 0,40

Composicin qumica ms generalizada :

Fe Si Mg Mn Cu Ti Zn Cr Otros Al

Mximo 0,20 0,55 0,65 0,10 0,10 0,05 0,05 0,15 restoMnimo 0,35 0,45

Composicin ideal para los perfiles de arquitectura:

Mdulo de elasticicidad 6.800 Kg/mm2 Dureza Rockwel 68

Conductiv. termica a 20C 209 W/m K Dureza Brinell 70

Conduct. elctrica % IACS 55,5 Carga de Rotura 22-23 Kg/mm2

Coef. dilat. lineal entre

20-100C 23,5/106 K Lmite elst. 0,2Kg/mm2 20Kg/mm2

Peso especfico 2,7 Kg/dm3 Alargam. (5,65%) 14

Resistividad elctrica a 20C 3,1cm Lmite de fatiga 15 Kg/mm2

Intervalo de fusin 615-655 Resistenc. a cizallad. 13-14 Kg/mm2

Dureza Webster 12-13

Principales caractersticas fsicas en estado T5*:

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

Soldabilidad

Puede soldarse sin dificultades especiales,preferentemente con los sistemas de solda-

dura TIG y MIG.

Mecanizabilidad

Los perfiles obtenidos, gran parte de ellos

destinados a la carpintera de aluminio, ad-

miten altas velocidades de corte, fresado,

taladrado, troquelado, etc., facilitando

unos altos rendimientos en el taller.

Resistencia a la corrosin

Ofrece un excelente comportamiento, ya

sea en atmsferas industriales o marinas.

La capa de xido que se forma en la su-

perficie tiene un espesor de 0,0025 micras

que, con el paso de varios aos puede lle-

gar hasta 0,020 micras.


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Esta capa puede ser total o parcialmente

destruida si se le ataca con soluciones al-

calinas o algunas soluciones cidas. Tam-

bin podra deteriorarse si queda atrapadaentre dos superficies planas agua de lluvia

o de condensacin, o por rozamiento fuer-

te entre ambas que llegue a producir ero-

sin. El contacto con la superficie de otros

metales podra asimismo causar una corro-

sin por el llamado efecto par galvnico

,aunque el aluminio es resistente cuando el

metal en contacto es el hierro galvanizado.

Los tratamientos de superficie como el

anodizado o el lacado aumentan conside-rablemente la resistencia a la corrosin.

5. La colada de tochos

En el esquema representado en la fig. 3, el

aluminio obtenido en la cuba de electroli-

sis pasa al horno de fusin, donde se le

aaden los elementos aleantes correspon-

dientes a la aleacin que se quiera conse-

guir. En este caso nos centraremos en la

aleacin 6063.

Los aleantes se encuentran a su vez en lin-

gotes de aluminio aleado con un alto por-

centaje del metal correspondiente, por

ejemplo, Al+Mg; Al+Si; Al+Fe, etc. A estos

lingotes se les conoce como aleaciones

madre.

Antes de verter el metal lquido desde el

horno de fusin al horno de colada, se to-

marn diferentes probetas para verificar en

el laboratorio si la composicin obtenida es

la deseada. Si no lo fuera, se aadirn nue-

vas cantidades de lingotes madre con los

elementos deficitarios hasta conseguir la

composicin deseada.

De esta operacin comenzar a depender

la calidad de los perfiles que se obtenganpor extrusin.

Una composicin incorrecta podra crear

problemas de extrusionabilidad y sobre to-

do modificar las caractersticas fsicas y

qumicas de los perfiles.

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

Fig. 15. Capa protectora de xido.

Capa de xido protectora

entre 10 y 20x10-6 mm


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del foso de colada. Para conseguir que eltamao de grano sea lo ms fino posiblese aplica una pequea aportacin de tita-

nio.Sobre unos moldes de seccin circular ysobre unos falsos fondos situados en elextremo de un mbolo, comienza a depo-sitarse el aluminio lquido segn se repre-senta en el esquema de la Fig. 16. A me-dida que el mbolo va descendiendo len-tamente el aluminio se va solidificando.De esta manera se obtienen unas barras ci-lndricas de aluminio de 3 a 8 metros de

longitud, segn sea la profundidad del fo-so y las caracterscas de la instalacin. Eldimetro de stas barras lo determina elmolde antes citado. Normalmente, los di-metros ms comerciales varan entre los150 y 254 mm, segn sea el tamao y lafuerza de la prensa de extrusin donde sevayan a utilizar.

Del horno de fusin pasa el metal lquidoa una temperatura de 740C al horno decolada y de ste, a travs de una canaleta

y unos filtros insertados en la misma, pasaal distribuidor situado en la parte superior

Fig. 17. Espectrgrafo y laboratorio de anlisis.

Fig. 18. Tochos saliendo del foso de colada y palsde tochos listos parala extrusin.


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6. Homogeneizado de Tochos

A las barras de aluminio ya coladas se lesaplica un tratamiento posterior, llamadohomogeneizado, en un horno a tempera-tura de 580C. Esto se hace para lograr unaadecuada distribucin de los elementosaleantes, mejorar la plasticidad en calientedurante la extrusin y, lo que es muy im-portante, permite mejorar las caractersti-cas mecnicas que alcanzarn posterior-mente los perfiles. Despus de enfriadas lasbarras se cortarn a los largos comerciales

solicitados 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 induccin, perosi este horno es de gas puede suministrar-se hasta la barra completa.

El homogeneizado ser pues otro procesoque influir en la calidad posterior del perfil.

7. La extrusin de un perfilLa tecnologa de la extrusin est basadaen la plasticidad de los metales cuando s-tos se encuentran en estado slido peroprximos a su temperatura de fusin. Es-quemticamente consiste en introducir elmetal en un recipiente o contenedor, colo-

cando en uno de sus extremos una matrizcon la seccin del perfil que se vaya a ob-tener. Por el otro extremo se aplica una

presin por medio de un mbolo que ha-r fluir el metal a travs del orificio de lamatriz, obteniendo as el perfil deseado.

Fue en el ao 1810, cuando todava no sehaba descubierto el aluminio, el inglsBramah desarroll la primera prensa de ex-trusin, pensando en la obtencin de tu-beras de plomo. A partir de esta fecha sefueron introduciendo nuevos sistemas yequipos auxiliares llegndose a extruir tu-bera de cobre y de latn. Ms tarde y amedida que se iban conociendo las propie-dades y caractersticas del aluminio se em-pez a utilizar con l esta tecnologa, has-ta que fue la Segunda Guerra Mundial laque impuls el enorme desarrollo que elaluminio ha tenido desde entonces.

Fig. 20. Diseo y correccin de una matriz de extrusin.

Fig. 19. Esquema de la extrusin.


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As pues, los elementos bsicos de la ex-trusin son el metal, la prensa con sus

equipos auxiliares, los parmetros de ex-

trusin y la matrz.

Las prensas de extrusin son mquinas hi-

drulicas cuyo tamao vara segn sea lafuerza que desarrolle y las dimensiones de

los perfiles que se vayan a fabricar. Las mscomunes se sitan entre las 1.200 y las

3.000 Tons., llegando algunas de ellas has-ta las 12.000 Tons. Estas enormes prensas

son utilizadas para la fabricacin de gran-

des perfiles destinados a la aeronutica,

construccin de puentes, etc.

La tcnica consiste en calentar el tocho a

una temperatura que vara entre los 460 y500C, de manera que, al fluir el aluminio

por la matriz, el perfil salga a una tempe-ratura ligeramente superior a los 510 C

para ser enfriado rpidamente a una velo-cidad entorno a los 50 C/minuto. Si no se

cumple esta condicin, la posterior carga

de rotura que adquirir el perfil se alejar

de los 22-24 Kg/mm2, al no haber precipi-tado la cantidad necesaria de SiMg2, que es

el elemento endurecedor de sta aleacin.

La velocidad de extrusin, la presin y la

temperatura son los parmetros de extru-

sin que tambin influirn en la calidad de

los perfiles extrudos.Los perfiles ya enfriados sobre la mesa de

salida y almacenamiento de la prensa, cu-

ya longitud suele variar entre los 48 y 55

metros, con una anchura de 4 a 5 metros,

son sometidos a un pequeo estiramiento

para enderezar las ligeras curvaturas que

presentan las barras de perfil extrudo. Una

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

Fig. 22. Prensa de extrusin.


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sierra, situada en el extremo de la mesa,

cortar las barras a longitudes comerciales,

entre 4 y 6 metros, para ser depositadas en

contenedores e introducirlas finalmente en

un horno de maduracin a 175 C, antes

de ser embalados los perfiles para su distri-

bucin.

8. Anodizado y Lacado de los perfiles

Los tratamientos de superficie ms impor-

tantes que se le aplican a los perfiles que

van a ser destinados a la construccin de

Carpintera de Aluminio son el Anodizado

o el tratamiento de Lacado.

Anodizado

Se trata de un proceso electroltico en el

que se provoca la produccin de una capa

de xido de aluminio artificial en la super-

ficie de los perfiles y que aumenta hasta

mil veces el espesor de la capa natural de

xido que tiene el aluminio.

Esquemticamente el proceso consiste en

una preparacin previa de la superficie del

perfil en baos cidos o alcalinos para

despus sumergirlo en una cuba de elec-

trolsis, en la que el propio perfil hace de

nodo, en ella se produce una capa su-

perficial brillante y transparente de xido

de aluminio, mucho ms profunda, dura-dera y decorativa que la capa de xido na-

tural. Finalmente se somete a una hidrata-

cin o sellado en un bao de agua desio-

nizada en torno a los 100C. Tambin se

puede hacer esta operacin en fro en un

bao especfico.

La profundidad de capa de xido que se

puede coseguir depender del uso final

que vaya a drsele 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 zonas

industriales o costeras se recomienda 20

micras.

Tambin con este tratamiento se pueden

conseguir superficies en diferentes colores.

Para conseguir estos colores se usaban en

un principio sales orgnicas con las que no

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


18/33

18

se obtena la estabilidad y duracin desea-

da. Actualmente se utilizan sales metlicasmucho ms estables y duraderas. Entre loscolores ms comunes se encuentran el co-

lor oro, el bronce, el negro, el gris metali-zado, el verde, el granate, y algunos otros

en periodo de investigacin

Lacado

El lacado de perfiles de aluminio es otro delos tratamientos de superficie que, adems

de protegerle an ms de la corrosin na-tural, permite obtener una gran variedad

de colores mates, brillantes, metalizados,etc., con los que los arquitectos pueden

disponer de un amplio abanico de posibili-

dades de obtener armnicos conjuntos enfachadas e interiores. Esta tcnica, poste-

rior a la del anodizado, empez a adquirirun importante desarrollo a partir de los

aos de la dcada de los 80.

El proceso de este tratamiento consiste

fundamentalmente en una limpieza previade la superficie del perfil, sumergindolo

en un bao cido o alcalino. Posteriormen-te se aplica sobre la misma una capa de

xido de cromo que mejorar significativa-mente la resistencia a la corrosin y permi-tir un buen anclaje para la aplicacin pos-terior de la pintura. Finalmente el perfil esintroducido en un horno, llamado de poli-merizacin, a una temperatura en torno alos 200C, finalizando as el proceso de la-cado.

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

Fig. 24. Planta deanodizado

Fig. 25. Muestrario de colores


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19

9. Principales mercados del Aluminio

Si miramos a nuestro alrededor resulta

prcticamente imposible no encontrar al-gn objeto que no sea parcial o talmente

de aluminio. Utensilios de cocina, electro-

domsticos, elementos de decoracin, bi-

sutera, envolturas de alimentos, ventana-

les, etiquetas, tubos de pasta, automviles,

etc, etc. Efectivamente el aluminio ha en-

trado en nuestras vidas estando presente

en cualquiera que sea el tipo de actividad

o de mercado.

Esto viene a corroborar el enorme consumo

mundial, tanto de aluminio primario, o de

primera fusin, que se obtiene directamen-

te de la almina en las cubas de electroli-sis, como de aluminio secundario o de se-

gunda fusin, que se obtiene de la recupe-

racin o reciclaje de productos de aluminio

desechados.

La grfica de la fig. 26 muestra los por-

centajes de los perfiles de aluminio extru-

dos en Europa, destinados a los principales

mercados.

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

10. El aluminio en la edificacin

Son muchas las razones y ventajas que ex-

plican el porqu el aluminio sigue tenien-

do un crecimiento espectacular en la In-

dustria de la Construccin, como se refleja

el la grfica de la fig. 27. En tan slo cua-

renta aos se ha multiplicado por diez el

Fig. 26.

Edificacin

54%Industria

14%

Transporte

13%

Otros

19%


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20

Entre las ms importantes se pueden citar

las siguientes:

La relacin peso-resistencia mecnica

que 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 soportan

sin problema alguno la accin del viento

sin que se produzcan deformaciones. Las

grandes fachadas de aluminio y cristal re-

ducen considerablemente el peso en la es-

tructura del edificio. Lo mismo sucede en

la construccin de claraboyas, cubiertas y

paredes en naves industriales, etc. No sufre

ninguna dilatacin diferencial que altere la

estanqueidad de puertas y ventanas.

Fig. 27. Diagrama de evolucin del uso de aluminio en la edificacin.

Fig. 28

0

200

400

600

800

1000

1200

14001600

1960 1970 1980 1990 1995 1998

Milesdetoneladas


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21

La vida o duracin del aluminio es casiilimitada y sin apenas mantenimiento,slamente se recomienda una limpieza pe-ridica con agua y jabn neutro. Ello esdebido a la gran resistencia que este mate-rial presenta a la corrosin. Unos clarosejemplos los encontramos en la cpula dela iglesia de San Gioacchino de Roma, fi-nalizada en el ao 1897 y en la que el alu-minio que se emple en la misma no tenala misma pureza y calidad que la que seconsigue actualmente. A pesar de todo si-gue conservndose en buen estado. En elfamoso rascacielos newyorkino Empire Sta-

te Building, construido en 1935, se utilizpor vez primera aluminio anodizado y si-gue desafiando a la atmsfera contami-nante de esta enorme ciudad.

Resistente a la corrosin debido a que lafina capa de xido natural que se forma ensu superficie protege al resto del metal. Siadems ha sido previamente anodizado, elespesor de la capa de xido se aumenta

hasta mil veces el espesor de esta capa dexido. No absorbe humedades, ni se hin-cha ni se entumece, ni se resquebraja ni serompe. No tiene lmite de duracin comolos materiales orgnicos ni necesita protec-cin contra la luz de los rayos ultravioleta.En la grfica de la fig. 30 puede verse elcomportamiento de una chapa de aluminiosin anodizar, de 0,91 mm. de espesor, des-pus de 20 aos de exposicin en tres di-ferentes tipos de atmsfera.

Fig. 29

Fig. 30


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22

Decorativo debido a su aspecto naturalbrillante. Si adems de ello es sometido aun tratamiento de anodizado en su colornatural o en otros colores aadidos elec-trolticamente y procedentes de sales me-tlicas totalmente estables, el aspecto de-corativo queda en manos de la propia crea-

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

Resistente al fuego es la catalogacin quetiene el aluminio entre los materiales de

construccin no combustibles. Las aleacio-nes de aluminio, en este caso concreto la6063, funde alrededor de los 650C, tem-peratura alcanzada en un fuego despus de

un cierto tiempo. Este comportamiento esconsiderado como una ventaja por las au-toridades competentes. Cada vez son mslos tejados de naves industriales y fachadaslas que se hacen con paneles cubiertos dealuminio, los cuales estn diseados parafundirse si el fuego es de grandes dimen-

siones Esto abre el edificio, permite el es-cape de gases y as minimiza la temperatu-ra en la estructura de carga y facilita la ex-tincin del incendio.

Fig. 31

Fig. 32

Lacado

anodizado


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23

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

Fcil mecanizacin 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 energtico. Los diseos de los Siste-mas de Carpinteras de Aluminio precisande mnimos mecanizados y fcil ensambla-je.

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

que intervenga el aluminio. El coste de unamatriz de extrusin, en funcin del tama-o de la seccin del perfil y de la dificultaddel mismo para ser extrudo , es general-mente menor que el de las matrices nece-sarias para la extrusin de otros materiales.Una solucin de emergencia en tiempopuede ser asimismo resuelta con facilidad,puesto que una matriz podra fabricarse enel plazo record de una semana.

Buen conductor del calor.Esta propiedaddel aluminio podra ser una desventaja en

aquellos casos en los que se necesite con-seguir un aislamiento trmico, como en loscerramientos de fachadas.

El diseo de Perfiles con Rotura Trmica haresuelto este problema alcanzando unosvalores de aislamiento similares a los deotros materiales aislantes utilizados en ce-rramientos. La solucin consiste en unirdos perfiles de aluminio con unas barras depoliamida vitrificada, con una fuerza aldeslizamiento de entre 60 y 80 Kg/mm2, si

se 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 adems apenas mermala resistencia mecnica del conjunto en-samblado.

Fig. 33

Fig. 34. Simulacin de temperaturas por ordenador


24/33

En la fig. 34 se representa una simulacin

hecha por ordenador de la seccin de una

ventana con rotura trmica y la distribu-

cin de las temperaturas y flujos de calor.

Cuando en el exterior del habitculo la

temperatura es de 0C, en el interior sta

oscila entre los 12 y 13C.

Es reciclable tantas veces como se quiera

sin que pierda ninguna de sus propiedades

y cualidades. La energa necesaria para su

reciclaje es adems ms barata que la uti-

lizada en la obtencin de aluminio prima-

rio, slo supone el 5%. Por ello y entre

otras razones el valor residual de la chata-

rra de aluminio es mucho ms alto que el

de la chatarra o residuos de otras materias

primas. El volumen de aluminio reciclado,

procedente de envases, desguaces de auto-

mviles, camiones, recortes de perfiles,

etc., es tan importante que podra decirse

que casi el 40% del aluminio que se con-

sume es aluminio reciclado.

24

Fig. 35

Fig. 36

Poliamidas

Desmantelamiento Separacin

FundicinConstruccin

Nuevas aplicaciones

Nuevos productos extruidos o laminados

Reciclado de chapas y perfiles de aluminio


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25

11. Sistemas de Carpintera de aluminio

Conocemos 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 aqul que, con el me-nor nmero 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, de

resistencia a la deformacin por la accin

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

Para ello se requiere, primero de un estudio

y diseo concienzudo de las prestacionesque vaya ofrecer el sistema, y despus, unaestrecha colaboracin 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 servira 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 coche

no slo debe tener buen motor sino tam-bin unas buenas ruedas, buenos amorti-guadores, buenos frenos, etc Lo mismopuede decirse de un Sistema.

La fabricacin 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 smil de un coche, si ste no ha

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

Los Sistemas estn 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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26

11a. Sistemas Batientes

Los batientes son aquellos cuyos sistema

de apertura describen un ngulo 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; segn se desee,

puede abrirse sobre un eje vertical, que se-

ra la apertura convencional, o sobre un eje

horizontal. La primera apertura es de hasta

180, mientras que la segunda oscila nor-

malmente entre los 15 y los 20, depen-

diendo del fabricante del herraje que per-

mite este tipo de aperturas. La funcin de

esta segunda apertura es la de ventilar el

habitculo sin necesidad de correr las posi-

bles cortinas que disponga la ventana y la

de evitar que el viento bambolee la hoja

mientras la ventana est abierta.

Dentro de este grupo se encuentran tam-

bin las soluciones pivotantes verticales y

horizontales, las deslizantes y las plega-

bles para cerramientos de grandes dimen-siones.

Los Sistemas batientes son ms hermticosque los deslizantes, permiten una fcil 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 podran citarse el de ser general-mente un poco ms caros y el de ocuparms espacio de apertura.

Fig. 41

Fig. 40


27/33

27

En cualquier Sistema, ya sea abatible odeslizante, debe tenerse muy en cuenta laevacuacin de la posible agua que puedapenetrar, antes de que sta llegue al inte-rior del habitculo. Por ello resulta de su-ma importancia en los sistemas batientes elvolumen de la cmara exterior que se for-ma entre el marco y la hoja, y los orificiosde desage as como su ubicacin. Cuantomayor sea esta cmara menos posibilidadesde entrada de agua tendr el sistema.

La informacin que debe contener el Cat-logo de un buen Sistema ha de ser lo msamplia y detallada posible para que des-

pus puedan cumplirse todas las caracte-rsticas del mismo. En ella se adjuntarnplanos de mecanizado y montaje, datos declculo, bacos, perfiles y accesorios a uti-lizar segn las dimensiones del hueco a cu-brir, etc

Fig. 42


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nacin comn de ste tipo de sistemas esel de Corredera.

Dentro de este mismo grupo se encuentra

el sistema Guillotina, en el que la hoja sedesplaza verticalmente por medio de unsistema de muelles retenedores que permi-ten mantener cualquier posicin 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, influirn de ma-nera decisiva en la calidad final del Siste-

ma. Todo ello deber estar bien reflejadoen el catlogo 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 idneos para ce-rramientos de grandes dimensiones como,por ejemplo, salidas a terrazas y jardines.

Entre los inconvenientes son, en lneas ge-nerales, menos hermticos y de acceso ms

difcil para la limpieza decristales, cuando stos 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 parte

inferior y superior del marco. La denomi-

Fig. 44

Fig. 43


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29

11b. Sistemas con Rotura trmica

El ahorro energtico es un factor muy im-

portante a tener en cuenta en el sector dela edificacin, debido a la mayor escasez

de energa y a su ms elevado coste. Las

actuales construcciones se hacen ya con

aislamiento en tejados y paredes. Las ven-

tanas y muros cortina no pueden perma-

necer ajenos a ste problema, puesto que

forman una parte importante de las facha-

das de cualquier edificio, sea ste destina-

do a viviendas, oficinas, hospitales, naves

industriales, etc.Al presentar las caractersticas fsicas del

aluminio, hemos visto que ste es buen

conductor del calor, por lo que, para mejo-

rar el aislamiento en un cerramiento de

aluminio es preciso provocar una rotura

trmica en la seccin de los perfiles que

tengan contacto simultneo con el exterior

y el interior del habitculo. Esto se consi-

gue con los Sistemas de Rotura Trmica, en

los 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 prcticamente el mismomomento de inercia que la seccin, si todaella fuera de aluminio.

Un buen Sistema de Rotura Trmica , ade-ms de estar correctamente ensambladopara evitar deslizamientos y posibles filtra-ciones de aire y agua, y disponer de unabuena calidad de Poliamida reforzada con

fibra de vidrio, la separacin entre las sec-ciones de aluminio deber ser la mxima

que permita el Sistema para alcanzar susmejores caractersticas mecnicas. Entre 20y 30 mm. se puede considerar una buenaseparacin. El espesor de la poliamida hade ser el mnimo necesario y, que a ser po-sible, stas formen pantalla en el interiorde la cmara. Tambin es conveniente quela seccin del conjunto tenga varias cma-ras y, si stas estn rellenas de una espumaaislante se habr conseguido un ptimo

grado de aislamiento.

Fig. 45

Poliamidas

Fig. 46


30/33

30

Obviamente cuanto menor sea el coefi-

ciente de conductividad trmica, expresado

ste en watios/m2 C, mayor ser el grado

de aislamiento del sistema. Este valor de-ber oscilar entre 2,2 y 3,5 W/m2 C.

Un detalle muy importante a tener en

cuenta en cualquier Sistema de Rotura Tr-

mica, batiente o deslizante, es que en su

colocacin y fijacin a obra debe existir

otro puente trmico para que el hormign

o ladrillo de la pared no haga de conduc-

tor entre los dos perfiles de aluminio. Una

recomendacin sera la de utilizar premar-

cos de madera sobre los que se apoyara el

marco de aluminio.

11c. Dnde deben utilizarse los

sistemas de Rotura Trmica

Existe una tendencia bastante generalizada

de utilizar estos sistemas en zonas o luga-

res fros para ahorrar calefaccin, sin em-

bargo su instalacin est tanto o ms jus-

tificada en aquellas zonas clidas y sobre

todo si se dispone en el habitculo de

equipo de aire acondicionado. Producir

una frigora tiene un coste superior casi en

un 30% sobre el coste de produccin de

una calora.

En la grfica de la fig. 47 se puede com-probar cul puede ser el ahorro al cabo de

un ao en uno y otro caso, utilizando Sis-

temas de Carpintera con Rotura Trmica.

12. Rehabilitacin de Edificios

A pesar de ser el aluminio un material nue-

vo y moderno, ste se adapta de manera

perfecta en la rehabilitacin de todo tipo deedificios antiguos y modernos edificios.

Hoy podemos ver, por ejemplo, cmo en el

casco histrico de Roma o en el de cual-

quier ciudad europea, en esplndidos edifi-

cios, como palacetes, bancos, hoteles, etc,

han sido sustituidos sus ventanas y balco-

nes originales por otros de aluminio, ade-

cuando el diseo del sistema utilizado a las

caractersticas del mismo y de su entorno.

Lo mismo se adapta a edificios en grandes

ciudades como a viviendas de tipo rural o

rstico. La rehabilitacin es precisamente

otro de los mercados de gran peso especfi-

co en los que est presente el aluminio.


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31

El arquitecto

El aluminioofrece gran li-bertad encuanto a dise-o. Permite

hacer prcticamente cualquier cosa quese pueda imaginar. Algunas veces elijoaluminio anodizado porque el aspectode alta tecnologa encaja bien con eldiseo. Otras veces puedo elegir cons-cientemente algn color, porque tratode subrayar el dibujo de las lneas deventana, puertas y muros, en ocasionestambin para integrar el color al estilode casa de los futuros componentes.

Centros comerciales

Unifamiliares

Fachadas ligeras Invernaderos

Oficinas


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32

El propietario

Como promotor del

proyecto estoy por

supuesto muy intere-

sado en el factor costes. En cuanto al precio

de compra, el aluminio ciertamente no es msbarato que otros materiales, pero en lo que se

refiere al mantenimiento y al ritmo al que se

puede instalar, el aluminio alcanza una pun-

tuacin muy elevada. Y adems, en especial

los sistemas de perfiles aislados, ayudan a

mantener el coste de la energa a unos nive-

les aceptables. Y... adems, tiene un aspecto

muy agradable.

Hoteles

Edificios singulares

Rehabilitaciones

Oficinas


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Carpinteria - Manual de Aluminio(1)

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