Placa de aluminio para construcción naval.
La placa de aluminio se ha convertido en un material fundamental en la construcción naval moderna, especialmente para embarcaciones de alta velocidad, transbordadores, lanchas patrulleras, barcos de trabajo y estructuras marinas. Su combinación de bajo peso, excelente resistencia a la corrosión y alta relación resistencia-peso ofrece a los astilleros una poderosa alternativa a las estructuras de acero tradicionales.
Características de la placa de aluminio marino
Ligero con alta resistencia
La densidad del aluminio es aproximadamente un tercio de la del acero, lo que permite ahorros sustanciales de peso en cascos y superestructuras.
| Propiedad | Valor típico* | Comentario |
|---|---|---|
| Densidad | ~2,70 g/cm³ | ≈ 35-40% de los aceros para barcos comunes |
| Resistencia a la tracción (5083-H116) | 270–330 MPa | Alto para aleaciones no tratables térmicamente |
| Límite elástico (5083-H116) | 125–215 MPa | Depende del espesor y el temperamento |
| Alargamiento | 10-16% | Buena ductilidad para formar. |
*Los valores son típicos solo como referencia.
La reducción de peso se traduce directamente en una mayor capacidad de carga útil, un menor consumo de combustible y una mayor estabilidad o velocidad, según los objetivos de diseño de la embarcación.
Excelente resistencia a la corrosión marina
Las placas de aluminio de grado marino, especialmente las series 5xxx y 6xxx, están diseñadas para resistir:
- Corrosión por picaduras y grietas de agua de mar
- Ataque atmosférico y de zona de salpicadura
- Corrosión galvánica cuando se aísla adecuadamente de metales diferentes
La aleación con magnesio y oligoelementos forma una película de óxido pasiva estable, lo que minimiza el mantenimiento y prolonga la vida útil.
| Serie de aleación | Elemento de aleación principal | Resistencia a la corrosión en agua de mar | Área de uso típico |
|---|---|---|---|
| 5xxx | Magnesio (Mg) | Muy bien | Cascos, cubiertas, tanques. |
| 6xxx | Mg+Si | Bueno (con revestimiento/anodizado) | Superestructuras, interiores. |
Buena soldabilidad y fabricación
Las placas de aluminio marino están optimizadas para los métodos de fabricación comunes en astilleros:
| Paso de fabricación | Idoneidad | Notas |
|---|---|---|
| Soldadura MIG/TIG | Excelente para series 5xxx, 6xxx | Baja tendencia al agrietamiento en caliente cuando se controla |
| Corte (plasma/láser) | Muy bien | Bordes limpios, distorsión mínima. |
| Conformado/doblado en frío | Buena ductilidad | Radio grande recomendado para placas gruesas |
| Mecanizado | Bueno a moderado | La formación de virutas mejora con la serie 6xxx |
Los bajos requisitos de precalentamiento, los baños de soldadura estables y las buenas propiedades posteriores a la soldadura hacen que las placas de aluminio sean atractivas para la construcción modular y de bloques en astilleros.
Desempeño contra incendios y seguridad
El aluminio no se quema, pero pierde fuerza a temperaturas elevadas. Las reglas de diseño y las directrices de las sociedades de clasificación especifican:
| Aspecto | Comportamiento de la placa de aluminio |
|---|---|
| Punto de fusión | ~660°C |
| Retención de fuerza | Reducido por encima de ~200–250 °C |
| Medidas de seguridad contra incendios | Aislamiento, mamparos resistentes al fuego, zonificación contra incendios |
Cuando se combinan con sistemas de aislamiento adecuados, las superestructuras de aluminio pueden cumplir con los requisitos de protección contra incendios de clase y de la OMI.
Aleaciones de aluminio marino comunes
Las series 5xxx (Al‑Mg) y 6xxx (Al‑Mg‑Si) dominan la construcción naval.
| Aleación | Serie | Ejemplos de condiciones | Uso principal en barcos |
|---|---|---|---|
| 5083 | 5xxx | O, H111, H116, H321 | Revestimiento del casco, fondo, armazón lateral |
| 5086 | 5xxx | H116, H32 | Cascos, cubiertas, zonas reforzadas por el hielo |
| 5454 | 5xxx | H111, H32 | Tanques, bodegas de carga, piezas a presión. |
| 5456 | 5xxx | H116, H321 | Estructuras de casco de alta resistencia |
| 5754 | 5xxx | O, H111 | Cubiertas, pisos, estructuras interiores. |
| 6061 | 6xxx | T4, T6 | Mástiles, accesorios, componentes mecanizados. |
| 6082 | 6xxx | Tat, tatt1 | Superestructuras, refuerzos, extrusiones. |
Composición química indicativa (% en masa)
Los valores varían ligeramente según la norma (p. ej., EN, ASTM, GB). Los siguientes son rangos típicos:
| Aleación | Y | fe | Cu | Minnesota | magnesio | cr | zinc | De | Alabama |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5083 | ≤0,40 | ≤0,40 | ≤0,10 | 0,40–1,00 | 4,0–4,9 | 0,05–0,25 | ≤0,25 | ≤0,15 | Balance |
| 5086 | ≤0,40 | ≤0,50 | ≤0,10 | 0,20–0,70 | 3,5–4,5 | ≤0,25 | ≤0,25 | ≤0,15 | Balance |
| 5454 | ≤0,25 | ≤0,40 | ≤0,10 | 0,50–1,0 | 2,4–3,0 | ≤0,20 | ≤0,25 | ≤0,20 | Balance |
| 5754 | ≤0,40 | ≤0,40 | ≤0,10 | 0,30–0,50 | 2,6–3,6 | ≤0,30 | ≤0,20 | ≤0,15 | Balance |
| 6082 | 0,70–1,30 | ≤0,50 | ≤0,10 | 0,40–1,0 | 0,60–1,2 | ≤0,25 | ≤0,20 | ≤0,10 | Balance |
Propiedades físicas y mecánicas típicas
Los valores son indicativos para temperamentos marinos comunes y rangos de espesor.
Propiedades mecánicas
| Aleación-temperamento | Espesor (mm) | Resistencia a la tracción Rm (MPa) | Límite elástico Rp0.2 (MPa) | Elongación A50 (%) |
|---|---|---|---|---|
| 5083-H116 | 4–12 | 270–330 | 125-215 | 10-16 |
| 5083-H321 | 4–12 | 270–330 | 215–260 | 8–12 |
| 5086-H116 | 4–12 | 260–320 | 110–240 | 10-16 |
| 5454-H32 | 4–12 | 215–285 | 125-200 | 12-18 |
| 5754-H111 | 4–12 | 190–240 | 80-130 | 14-20 |
| 6082-TT | 6–40 | 260–310 | 240–260 | 8–10 |
Propiedades físicas
| Propiedad | Valor típico |
|---|---|
| Densidad | ~2,70 g/cm³ |
| Módulo de elasticidad | ~70 GPa |
| Coeficiente de expansión térmica. | ~23 × 10⁻⁶ /K |
| Conductividad térmica | 120–180 W/(m·K) |
| Conductividad eléctrica | 30–40 % SIGC |
Dimensiones estándar y formularios de suministro
Las placas de aluminio marino están disponibles en una amplia gama de tamaños para adaptarse a diferentes secciones de embarcaciones y filosofías de diseño.
| Parámetro | Rango típico |
|---|---|
| Espesor | 3 – 100 mm (personalizado bajo pedido) |
| Ancho | 1000 – 3000 mm (placa ancha para cascos) |
| Longitud | 2000 – 12000 mm (paneles largos) |
| Condición de la superficie | Acabado laminado, granallado, imprimado |
| Condición del borde | Bordes fresados, aserrados o mecanizados |
| Estándares | EN 485 / 5083; ASTM B209; Homologaciones DNV, ABS, LR |
Las placas grandes y anchas reducen la cantidad de costuras de soldadura, mejorando la integridad estructural y ahorrando tiempo de fabricación.
Aplicaciones en construcción naval y offshore
Estructuras del casco
La placa de aluminio se usa ampliamente en áreas del casco que soportan carga, especialmente donde la alta velocidad y el ahorro de peso son críticos.
| Componente del casco | Aleación/templado recomendado | Beneficios |
|---|---|---|
| Carcasa lateral y revestimiento inferior | 5083-H116 / 5086-H116 | Alta resistencia, excelente resistencia al agua de mar. |
| Áreas de quilla, sentina y lomo. | 5083-H321 / 5456-H116 | Resistencia a la fatiga mejorada |
| Estructuras de popa | 5083-H116 | Soldable, soporta cargas dinámicas. |
Ejemplos de aplicación:
- Ferries de pasajeros de alta velocidad
- Buques de patrulla costera y salvamento
- Embarcaciones para prácticos, embarcaciones para traslado de tripulaciones.
Cubiertas y Superestructuras
Para cubiertas, bloques de alojamiento y timoneras, el aluminio ofrece una importante reducción de peso en la parte superior, mejorando la estabilidad y permitiendo a los diseñadores elevar superestructuras o agregar equipos sin penalizar el centro de gravedad.
| Área | Aleación típica | Características |
|---|---|---|
| Cubiertas principal y superior | 5083, 5754 | Patrones antideslizantes disponibles; robusto |
| Paneles de superestructura | 5083, 6082 | Rígido pero ligero para cubiertas más altas |
| Techos y marquesinas | 5754, 6082 | Buena formabilidad y apariencia. |
Tanques y sistemas de carga
Ciertas aleaciones 5xxx son muy adecuadas para tanques, especialmente donde se requieren presiones moderadas y resistencia a la corrosión.
| Tipo de tanque | Aleación preferida | Razones |
|---|---|---|
| Tanques de agua dulce | 5083, 5454 | Limpiabilidad, resistencia a la corrosión. |
| Tanques de combustible y servicio. | 5083, 5454 | Compatible con combustibles, buena soldabilidad. |
| Tanques de lastre | 5083-H116 | Resistencia al agua de mar, resistencia estructural. |
Para cargas de productos químicos o GLP/GNL, los sistemas de revestimiento y aleaciones específicas deben cumplir con las reglas de compatibilidad de carga y los requisitos de clase.
Estructuras costa afuera y de barcos de trabajo
En entornos marinos industriales y marinos, se utilizan placas de aluminio donde la reducción de peso y el rendimiento contra la corrosión mejoran la eficiencia operativa.
| Estructura | Papel de la placa de aluminio |
|---|---|
| Catamaranes y barcos de tripulación. | Cascos livianos para alta velocidad de tránsito |
| Módulos de alojamiento en alta mar | Peso superior reducido en las plataformas |
| Pasarelas y helipuertos | Fácil manejo, menores cargas de soporte |
| Rampas y puertas | Peso reducido para operaciones frecuentes |
Consideraciones de diseño y clasificación
Para utilizar placas de aluminio de forma segura y eficiente en la construcción naval, los diseñadores y compradores suelen considerar:
| Aspecto de diseño | Consideración para la placa de aluminio |
|---|---|
| Reglas de clasificación | Cumplimiento de DNV, ABS, LR, BV, CCS, etc. |
| Diseño conjunto | Detalle de soldadura, eficiencia de unión, comportamiento a fatiga. |
| Protección contra la corrosión | Sistemas de pintura, protección catódica, aislamiento del acero. |
| Aislamiento contra incendios | Código FTP de la OMI, divisiones de clase A, aplicación de aislamiento |
| Fatiga y vibración | Espesor de la placa, separación de refuerzos, secuencias de soldadura. |
La colaboración entre diseñadores, astilleros y proveedores de materiales ayuda a optimizar la elección de aleaciones, el espesor de las placas y los métodos de fabricación.
| Categoría de ventaja | Beneficio en uso marino |
|---|---|
| Peso | Menor cilindrada, mayor carga útil, mejor velocidad |
| Resistencia a la corrosión | Larga vida útil con mantenimiento reducido |
| Fabricación | Soldable, moldeable, compatible con patios modernos. |
| Seguridad | Incombustible; cumple con las reglas de clase con aislamiento |
| Costo del ciclo de vida | El ahorro de combustible y el tiempo de actividad compensan el costo inicial del material |
Al seleccionar la aleación, el temple y las dimensiones de placa adecuadas, la placa de aluminio para la construcción naval ofrece una solución robusta y eficiente para una amplia gama de embarcaciones, desde transbordadores rápidos y patrulleras hasta buques de apoyo en alta mar y embarcaciones de trabajo especializadas.
https://www.aluminumplate.net/a/aluminium-plate-for-ship-building.html
