ALEACIONES DE ALUMINIO PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL RADIADOR SERIE STILLY

Transcripción

1 ALEACIONES DE ALUMINIO PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL RADIADOR SERIE STILLY ALEACIÓN DE ALUMINIO Para la producción de los radiadores de aluminio serie STILLY, los materiales utilizados son los siguientes: aleación GD - Al Si 12 Cu 2 Fe (sigla internacional), equivalente a la aleación EN-AB 46100, para el colector; aleación de aluminio primario EN AW-3005, laminado y soldado, para los tubos radiantes. Es importante subrayar el uso de dichas aleaciones con sus características físico-mecánicas y la composición química porcentual de los metales para comprender mejor la forma en que está realizado el radiador serie Stilly. Se puede observar que, para los colectores, la aleación está compuesta por los siguientes metales: aluminio (85 %), silicio (Si 12 %), hierro (Fe 1,1 %), cobre (Cu 1,75 2,5 %) y cinc (Zn 0,90 1,30); todos los otros elementos metálicos son restos. Aleación aluminio secundario para radiadores fundidos a presión y colectores para radiador serie STILLY EN AB Si Fe Cu Mn Mg Zn 0,90 12,00 0,45 11,00 1,50 2,50 0,55 0,30 0,90 1,30* Cinc (Zn) modificado con respecto a la aleación EN AB Aumentando el contenido de cinc del 0,9 al 1,3 1,8 %, la aleación se vuelve no-titulada. En este caso, los componentes que utilizan agua caliente para la calefacción presentan problemas de instalación debidos al elevado porcentaje de cinc que, activado por ciertas aguas calientes, a temperaturas superiores a 55, forma gases (bacterias de hidrógeno) corrosivos y dañinos para todo el circuito. Para el tubo radiante (que no es una aleación primaria extruida EN AW 6060), STILIAC utiliza la aleación primaria EN AW 3005, es decir, un laminado soldado con componentes de aleación que aumenta sus características mecánicas y de resistencia a la corrosión: manganeso (1,5 %), magnesio (0,60 %), hierro (0,70 %) y cinc (< 0,13). Todo esto implica la total anulación de los fenómenos de corrosión y la estanqueidad hidráulica. Los tubos y los perfiles extruidos utilizados para los radiadores actualmente disponibles en el mercado presentan problemas de corrosión y de resistencia mecánica e hidráulica. A continuación se puede constatar la diferencia entre los componentes de las aleaciones primarias utilizadas para la realización de los radiadores de tipo extruido (competidores) y los utilizados en el radiador STILLY. Aleación de aluminio primario para tubos de radiador STILLY (laminado soldado) EN AW Si Fe Cu Mn Mg Cr-Zn-Ti 0,60 0,70 0,30 1,5 0,60 0,13 Aleación de aluminio primario para radiadores extruidos (competidores) EN AW Si Fe Cu Mn Mg Cr-Zn-Ti 0,40 0,20 0,10 0,10 0,30 0,13 1

2 Examinando las dos tablas, la comparación es fácil de comprender: con valores diferentes en la composición de la aleación (Si, Fe, Cu, Mn, Mg), nuestro radiador adquiere valores elevados de resistencia mecánica, hidráulica (30 bar en ejercicio), conductiva y de resistencia a la corrosión (Cu, Mn, Mg). EMISIÓN TÉRMICA RADIANTE/CONVECTIVA (70 % - 30 % STILLY) La irradiación electromagnética (radiante) de los cuerpos por efecto macroscópico de la temperatura T es generada a nivel microscópico por el movimiento rotovibratorio molecular y, en consecuencia, por las corrientes eléctricas variables de los elementos portadores de carga eléctrica (protones y electrones), según las leyes básicas de la Electrodinámica clásica (las ecuaciones de Maxwell). La frecuencia f y la intensidad I de los fotones emitidos (es decir, de la onda electromagnética) suben al aumentar la temperatura T, como consecuencia del mayor movimiento de agitación molecular (es decir, de las corrientes eléctricas atómico-moleculares). La energía radiante incidente sobre una superficie se mide por la magnitud conocida como irradiación; ésta se descompone en tres partes: una de ellas es reflejada, otra es absorbida y una tercera puede pasar a través de la superficie (transmitida). Por este motivo se establecen tres coeficientes: Coeficiente de reflexión o reflectividad: r = energía reflejada/energía incidente Coeficiente de absorción o absorbancia: a = energía absorbida/energía incidente Coeficiente de transparencia o transmitancia: t = energía saliente/energía incidente La suma de los coeficientes es igual a uno: a + r + t = 1 (conservación de la energía). Esto significa que la emisión radiante se produce en cuerpos de intercambio térmico con: superficie lisa, plana y reflectante, como el aluminio primario, pero no como el aluminio secundario (fundido a presión) y las aleaciones ferrosas; mayor conductividad térmica y eléctrica; ideal para el aluminio primario, no para las aleaciones ferrosas; valores de transmitancia; el aluminio es superior a los cuerpos ferrosos de 3,5. La tabla siguiente muestra los valores de comparación por conductividad térmica, eléctrica y mecánica. Para evidenciar la transmisión radiante de un cuerpo de calentamiento, es necesario evidenciar, además de los valores indicados, otras características de comparación para los radiadores realizados de acero, aluminio primario o aluminio secundario (radiadores de aluminio fundido a presión - Aluminio 85 %), todo en relación con los valores de los metales utilizados en los cuerpos de calentamiento, es decir: calor específico; resistencia eléctrica; conductividad térmica. 2

3 Estos datos son fácilmente identificables en la tabla siguiente. Propiedades físicas de los metales para comparar radiadores de acero/hierro fundido/aluminio fundido a presión y aluminio Stilly Peso específico (densidad) kg/dm 3 (kg para cada litro de volumen) Coeficiente de dilatación térmica Calor específico Resistencia eléctrica mm * m * de delta T (milímetros por metro de longitud) kcal/h por cada kg Ω por mm 2 * m de longitud Conductividad térmica kcal/h (para 1 m² en 1 m de longitud para de delta T) 3

4 Tipo de metal Propiedades físicas de los metales (valores medios) Módulo de elasticidad a la flex. Carga de rotura a la tracción Peso específico densidad Coef. de dilatac. térmica Calor espec. Resistencia eléctrica Cond. térmica E Rm p.sp c c.sp (ohmios) k Temp. de fusión N/mm 2 N/mm 2 kg/dm 3 mm/m/ kcal/kg ohm/mm 2 m kcal/m Hierro Fe 37/ ,87 0,0123 0,12 0, Hierro Fe ,87 0,0108 0,12 0, Hierro Fe ,87 0,0108 0,12 0, Acero sin alear C ,87 0,0108 0,12 0, Acero sin alear C ,87 0,0108 0,12 0, Acero de aleación 18NiCrMo ,87 0,0124 0,12 Acero de aleación 34CrNiMo ,87 0,0124 0,12 Acero de aleación 42 CrMo ,87 0,0124 0,12 Acero inoxidable AISI ,9 0,12 Acero inoxidable AISI ,91 0,0103 0,12 0, Acero inoxidable AISI ,0111 0,12 0,714 Aluminio laminado ,69 0,0234 0,21 0, Anticorodal tipo ,7 0,21 0, Duraluminio Avional ,7 0,0234 0,21 0,029 Plata ,057 0, Bronce ,0182 0,086 0, Hierro fundido gris G ,3 0,0107 0, Hierro fundido ,3 0,0107 0,13 53 esferoidal Magnesio ,74 0,032 0,27 0, Mercurio 13,55 0,06 0,033 0,95-39,5 NiCr 80/20 8,35 0, , Cromo 0,026 Níquel 0,0769 Latón laminado 66 Cu, 34 Zn ,2 0,0193 0,094 0, Oro 18 k ,5 0,0132 0,031 0, Plomo ,4 0,028 0,032 0, Platino ,45 0,009 0,035 0,1 59, Cobre electrolítico ,96 0,0166 0,095 0, Estaño ,4 0,023 0,054 0,142 56,5 232 Titanio Ti Gr ,4 0,0079 0,142 0, Tungsteno ,3 0,0043 0,04 0, Cinc ,85 0,029 0,095 0, Antimonio 6, (*) Para la transformación en vatios: kcal/0,86 = W. Stiliac S.p.A. División Calor - Dirección Técnica 4

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