Carpinteria de Aluminio - Informe PDF

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Industrias y Servicios I Metalmecánica Carpintería de aluminio GRUPO 12 CLERICI, FRANCO (9437) CROCCO, SANTIAGO (9292) LAZZARI, LUCAS (9136) OLASCOAGA, ELVIA ISABEL ZALAZAR, ANA VALERIA (9413) Contenido Introducción: ......................................................................................

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Industrias y Servicios I

Metalmecánica Carpintería de aluminio GRUPO 12 CLERICI, FRANCO (9437) CROCCO, SANTIAGO (9292) LAZZARI, LUCAS (9136) OLASCOAGA, ELVIA ISABEL ZALAZAR, ANA VALERIA (9413)

Contenido Introducción: .............................................................................................................. 4 Historia del aluminio................................................................................................... 4 Propiedades y características del aluminio ................................................................ 6 Producción del aluminio ............................................................................................. 8 Alúmina ............................................................................................................... 9 Aluminio............................................................................................................ 10 Extrusión ........................................................................................................... 11 Reciclado: Aluminio Secundario ............................................................................... 12 Aluar.......................................................................................................................... 14 Historia de Aluar ............................................................................................... 15 Estructura empresarial ..................................................................................... 16 Consumo energético......................................................................................... 18 Información comercial ...................................................................................... 19 Aluminio en Colombia .............................................................................................. 21 Carpintería de Aluminio............................................................................................ 23 Perfiles .............................................................................................................. 23 Caso de estudio ........................................................................................................ 25 Definición del producto y sus características constructivas. ........................... 25 Plano constructivo del Producto: ..................................................................... 28 Esquema de programación de la producción: .................................................. 29 Análisis de Proveedores.................................................................................... 34 Análisis de Clientes: Modalidades de cobro ..................................................... 35 Equipamiento necesario para el proceso. ........................................................ 36 Proveedores de maquinarias ............................................................................ 37 Análisis de costos .............................................................................................. 38 Infraestructura .................................................................................................. 39 Grupo 12

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Planimetría de la planta.................................................................................... 40 Bibliografía: ............................................................................................................... 41

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Introducción:

El presente trabajo ha sido enfocado a la carpintería de aluminio. Para poder introducir el tema primero se hará referencia al aluminio y su producción hasta llegar a la fabricación de los perfiles de aluminio que son la principal materia prima de la carpintería de aluminio. Luego se expondrá un caso de estudio.

Historia del aluminio

A pesar de ser el segundo metal de más importancia entre los usados por el hombre en la actualidad, el aluminio tiene una historia relativamente breve. Su nombre inicial, aluminum, fue propuesto por el británico Sir Humphrey Davy en el año 1809. A medida que se sistematizaban los nombres de los distintos elementos, se cambió por coherencia a la forma aluminium, que es la preferida hoy en día por la IUPAC debido al uso uniforme del sufijo -ium. .En

el

año

1825,

el

físico

danés Hans

Christian

Ørsted,

descubridor

del electromagnetismo, consiguió aislar por electrólisis unas primeras muestras, bastante impuras. El aislamiento total fue conseguido dos años después por Friedrich Wöhler. El aluminio es uno de los elementos más abundantes de la corteza terrestre (8%) y uno de los metales más caros en obtener. Se lo encuentra en la naturaleza en forma de bauxita la cual es extraída en minas a cielo abierto. La producción anual se cifra en unos 33,1 millones de toneladas, siendo China y Rusia los productores más destacados, con 8,7 y 3,7 millones respectivamente. Una parte muy importante de la producción mundial es producto del reciclaje. En 2005

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suponía aproximadamente un 20% de la producción total. A continuación se presenta una lista de cifras de producción:

América Año

África

del Norte

América latina

Asia

Europa y Rusia

Oceanía

Total

1973

249

5.039

229

1.439

2.757

324

10.037

1978

336

5.409

413

1.126

3.730

414

11 428

1982

501

4.343

795

1.103

3.306

548

10.496

1987

573

4.889

1.486

927

3.462

1.273

12.604

1992

617

6.016

1.949

1.379

3.319

1.483

14.763

1997

1.106

5.930

2.116

1.910

6.613

1.804

19.479

2003

1.428

5.945

2.275

2.457

8.064

2.198

21.935

2004

1.711

5.110

2.356

2.735

8.433

2.246

22.591

Producción de aluminio en millones de toneladas. Fuente: International Aluminium Association

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Actualmente los principales yacimientos de bauxita se encuentran en el Caribe, Australia, Brasil y África porque la bauxita extraída allí se disgrega con más facilidad. Es un mineral rico en aluminio, entre un 20% y un 30% en masa, frente al 10% o 20% de los silicatos alumínicos existentes en arcillas y carbones. Es un aglomerado de diversos compuestos que contiene caolinita, cuarzo óxidos de hierro y titania, y donde el aluminio se presenta en varias formas hidróxidas como la gibbsita Al (OH)3, la boehmita AlOOH y la diásporo AlOOH.

El siguiente mapa muestra la producción de bauxita en el 2005 como porcentaje de su mayor productor que es Australia.

Los principales productores de aluminio en el mundo son aparte de Australia, Brasil, Canadá, Noruega, Rusia, Estados Unidos y la Unión Europea.

Propiedades y características del aluminio  Peso Específico: 2,7 gr/cm3

 Módulo elástico: 65000 N/mm2  Punto de fusión: 658ºC. Grupo 12

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 Resistencia mecánica: El aluminio en estado puro tiene muy baja resistencia mecánica. Son mucho mayores sus prestaciones cuando se lo alea con cobre, silicio

y

magnesio.

También,

sometiéndolo

a

procesos

físicos

de templado y estirado en frío.

 Ductilidad: La ductilidad es una característica notable en el aluminio; es un material muy maleable y de gran ductilidad, mucho más fácil de conformar que el acero.

 Peso: es liviano, pesa tres veces menos que el cobre o el acero por lo que se lo utiliza en el transporte ahorrando de esta manera energía y optimizando la capacidad de carga.

 Resistencia a la corrosión: al contacto con el oxigeno, se crea en la superficie del aluminio una fina capa transparente que lo protege de la corrosión. Esto hace que sea utilizado en utensilios hogareños y en el sector de la construcción, donde además se puede tratar la superficie por medio del pintado o el anodizado logrando aumentar aún más la resistencia a la intemperie.

 Inalterabilidad: Es prácticamente inalterable frente al ataque de gran cantidad de sustancias químicas. Es atacado por ácidos orgánicos, ácido clorhídrico y álcalis. También lo afectan el yeso húmedo, el cemento y la cal, al ponerse en contacto manchan la superficie.

 Relación Peso-Resistencia: a pesar de su bajo peso el aluminio posee una alta resistencia cuando es aleado con otros metales o templado. Algunas aleaciones de aluminio pueden ser más resistentes que el acero normal.

 Conductividad eléctrica: su conductividad es del 60% con respecto al cobre, pero su relación con el peso hace que sea empleado como conductor en cables de alta tensión donde las grandes distancias entre las torres hacen necesario utilizar un material de bajo peso.

 Conductividad térmica: Al igual que todos los metales posee un coeficiente de conductividad térmica muy elevado. Por esta razón no es apto como

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material de aislamiento térmico. Existen espumas de aluminio que pueden reducir sus propiedades conductivas y sirven también como aislantes acústicos.

 Índice de reflexión: Posee un alto índice de reflexión de los rayos solares, lo cual hace que este material sea adecuado para la fabricación de aislantes termo reflectantes.

 Apto para extrusión: Puede extruirse con facilidad, por lo cual es un material apto para la fabricación de perfiles de secciones complejas, huecos o abiertos, y de dimensiones pequeñas.

 Agradable a la vista: además su aspecto NO se deteriora con el tiempo lo que lo hace muy útil en el sector de la construcción, la decoración y en aquellos elementos donde se requiera un excelente y moderno acabado superficial.

 Reciclable: esta es una de las características sobresalientes del aluminio, pues de una forma muy económica se puede recuperar casi el total del material ahorrando de esta manera energía y recursos naturales.

Producción del aluminio

El mineral del cual se extrae el aluminio, comúnmente llamado bauxita, es abundante y se encuentra principalmente en áreas tropicales y subtropicales: África, Antillas, América del Sur y Australia. Hay también algunas minas de bauxita en Europa. La bauxita es generalmente extraída por un sistema de minería a cielo abierto, aproximadamente a unos 4-6 metros de profundidad de la tierra. La bauxita se refina para obtener óxido de aluminio (alúmina) y luego a través de un proceso electrolítico ser reducida a aluminio metálico. Se requieren de dos a tres toneladas de bauxita para producir una tonelada de alúmina. Se necesitan aproximadamente dos toneladas de alúmina para producir una tonelada de aluminio.

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Alúmina

La alúmina es un material de color blanco tiza de consistencia similar a la arena fina. La industria emplea el proceso Bayer para producir alúmina a partir de la bauxita En el proceso Bayer, la bauxita es lavada, pulverizada y disuelta en soda cáustica (hidróxido de sodio) a alta presión y temperatura; el líquido resultante contiene una solución de aluminato de sodio y residuos de bauxita que contienen hierro, silicio, y titanio. Estos residuos se van depositando gradualmente en el fondo del tanque y luego son removidos. Se los conoce comúnmente como "barro rojo".

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Aluminio

El proceso industrial de obtención de aluminio, denominado proceso Hall-Heroult, consiste en la electrólisis de alúmina (óxido de aluminio) disuelta en una mezcla de sales fundidas o baño electrolítico. Esta mezcla se mantiene permanentemente en estado líquido a una temperatura de 960°C. El reactor donde se desarrolla el proceso, usualmente conocido como celda o cuba de electrólisis, es un recipiente de aproximadamente y dependiendo de la tecnología de producción utilizada, 4.5 m de ancho por 8.5 m de largo por 1.5 m de altura, conformado por carbón y material refractario, soportados externamente por una rígida estructura de acero. En dicho reactor pueden distinguirse desde arriba hacia abajo cuatro elementos constitutivos bien diferenciados: ánodos de carbón (polo positivo); mezcla de sales fundidas; aluminio líquido y cátodos de carbón (polo negativo). En este sistema la corriente eléctrica continua circula desde el ánodo hacia el cátodo. Al atravesar el baño electrolítico la corriente produce la descomposición de la alúmina disuelta en aluminio metálico y oxígeno. El aluminio metálico obtenido se deposita en el fondo de la cuba, mientras que el oxígeno generado consume el carbón de los ánodos produciendo dióxido de carbono. Periódicamente, el aluminio obtenido en cada celda de electrólisis se extrae de la misma por succión, utilizando para el transporte recipientes térmicamente aislados de 6 toneladas de capacidad. Estos recipientes se trasladan a salas de fundición, donde el metal líquido se solidifica en diferentes aleaciones y formatos que constituyen los productos finales del proceso. La mayoría de las aplicaciones del aluminio requieren que se lo combine con otros metales para formar aleaciones específicas para cada proceso de fabricación. Los principales metales usados como aleantes son el silicio, el zinc, el cobre, el magnesio y el manganeso.

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Una vez obtenida la aleación deseada, el aluminio puede ser procesado a través de la laminación, aleaciones, fundición o extrusión. Estos procesos pueden a su vez ser combinados con otros procesos industriales como el pintado, el anodizado, la soldadura, el forjado, entre otros. Además, una vez alcanzada su forma final, las propiedades del producto pueden ser modificadas mediante tratamientos térmicos. La gran variedad de procesos industriales a los cuales es posible someter al aluminio explican la enorme cantidad de aplicaciones de este metal.

Extrusión

Los

productos

extruidos

de

aluminio,

conocidos

como

"perfiles",

son

confeccionados a partir de cilindros de aluminio llamados barrotes. Los barrotes se encuentran disponibles en variados tamaños, aleaciones, tratamientos térmicos y dimensiones, dependiendo de los requerimientos del usuario. El proceso de extrusión se caracteriza por hacer pasar a presión el aluminio a través de una matriz para obtener el perfil deseado. Esto es posible tras haber calentado los barrotes a utilizar a una temperatura cercana a los 450-500°C y haberles aplicado una presión de 500 a 700 MPa (equivalente a la presión registrada en el fondo de un tanque de agua de unos 60km de altura). El metal precalentado es impulsado dentro de la prensa y forzado a salir por la matriz, obteniéndose así, el perfil extruido. El proceso de extrusión lleva la temperatura de las prensas a unos 500ºC y la temperatura de salida es cuidadosamente controlada para conservar las propiedades mecánicas, una alta calidad en la superficie de los productos terminados y una elevada productividad. La prensa genera la fuerza necesaria para forzar el paso del aluminio precalentado a través de la matriz. Consiste fundamentalmente en: · Un depósito donde se aloja el barrote a ser extruido Grupo 12

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· El cilindro principal que empuja el barrote contra el panel frontal. · Un panel frontal que aloja la matriz. · La matriz, por donde sale el aluminio extruido y que le imprime la forma final al perfil. · Columnas de amarre, con las que se conjugan los componentes descriptos. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesos manufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos, porque el material solamente encuentra fuerzas de compresión y de cizallamiento. Los productos extruidos son vastamente utilizados en el sector de la construcción, particularmente en ventanas y marcos de puertas, en casas prefabricadas y estructuras de edificios, en techos y cortinas. También son utilizados en automotores, trenes y aviones y en el sector náutico.

Reciclado: Aluminio Secundario

El aluminio es 100% reciclable sin merma de sus cualidades físicas, y su recuperación por medio del reciclaje se ha convertido en una faceta importante de la Grupo 12

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industria del aluminio. El proceso de reciclaje del aluminio necesita poca energía. El proceso de refundido requiere sólo un 5% de la energía necesaria para producir el metal primario inicial. El reciclaje del aluminio fue una actividad de bajo perfil hasta finales de los años sesenta, cuando el uso creciente del aluminio para la fabricación de latas de refrescos trajo el tema al conocimiento de la opinión pública. Al aluminio reciclado se le conoce como aluminio secundario, pero mantiene las mismas propiedades que el aluminio primario. La fundición de aluminio secundario implica su producción a partir de productos usados de dicho metal, los que son procesados para recuperar metales por pretratamiento, fundición y refinado. Se utilizan combustibles, fundentes y aleaciones, mientras que la remoción del magnesio se practica mediante la adición de cloro, cloruro de aluminio o compuestos orgánicos clorados. Las mejores técnicas disponibles incluyen: Hornos de alta temperatura muy avanzados. Alimentación libre de aceites y cloro. Cámara de combustión secundaria con enfriamiento brusco Adsorción con carbón activado. Filtros de tela para eliminación de polvos.

Chatarra de Aluminio comprimida en la instalación de Central European Waste Management (Wels, Austria).

Para proceder al reciclaje del aluminio primero hay que realizar una revisión y selección de la chatarra según su análisis y metal recuperable para poder conseguir la Grupo 12

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aleación deseada. La chatarra preferiblemente se compactará, generalmente en cubos o briquetas o se fragmentará, lo cual facilita su almacenamiento y transporte. La preparación de la chatarra descartando los elementos metálicos no deseados o los inertes, llevarán a que se consiga la aleación en el horno de manera más rápida y económica. El residuo de aluminio es fácil de manejar porque es ligero, no arde y no se oxida y también es fácil de transportar. El aluminio reciclado es un material cotizado y rentable. El reciclaje de aluminio produce beneficios ya que proporciona ocupación y una fuente de ingresos para mano de obra no cualificada.

Aluar

La empresa Aluar Aluminio Argentino S.A.I.C es la única productora de aluminio primario dentro de Argentina, es una empresa de capitales nacionales y sus acciones cotizan en Bolsa de Comercio de Buenos Aires. La principal fuente de ingresos de la empresa deriva de las exportaciones, las cuales representan un 70% de su actividad comercial (alrededor de 300.000 tn anuales), en tanto que abastece prácticamente la totalidad de la demanda de aluminio primario dentro de la República Argentina. Las operaciones de Aluar comprenden desde la obtención de aluminio en estado líquido hasta la fabricación de productos elaborados que se destinan a las industrias ...