materiales no ferrosos
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Tipos de materiales no ferrosos, aplicacion y reciclaje.TRANSCRIPT
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL
MATERIALES NO FERROSOS
Autor(es):
CHAVEZ NAVARRO, Kevyn Aderly
JARA CHALCO, Nilton
JULCARIMA ROSALES, Saith Noel
ROSAS MONTES DE OCA, Gonzalo
VELITO SOTO, Javier
Asesor:
Lima - Perú
2015
ÍNDICE
Pg.
INTRODUCCIÓN 3
CUERPO 5
Localización de los participantes 5
Consentimiento informado 5
A través de una línea de tiempo 7
Localización de las fuentes de información 8
Análisis e interpretación 8
Técnicas e Instrumentos de Recolección de datos 11
CONCLUSIONES 12
REFERENCIAS BIBILIOGRÁFICAS 13
ANEXOS 14
Anexo 01: Guión de entrevista a profundidad 14
Anexo 02: Transcripción de entrevistas 17
Anexo 03: Análisis e interpretación de los resultados 23
2
INTRODUCCIÓN
Propiedades como bajo peso específico, poca o nula oxidación en condiciones
ambientales normales, así como una fácil manipulación, han contribuido a que los
materiales no ferrosos tengan una gran importancia en la fabricación de gran cantidad de
productos. Las aleaciones de productos no ferrosos son extensamente utilizadas en
nuestro quehacer diario. Van desde monedas (fabricadas con aleaciones de cobre, níquel
y aluminio) hasta filamentos de bombillas (de wolframio), pasando por componentes
electrónicos soldados mediante estaño, grifos recubiertos de cromo, etc.
3
MATERIALES NO FERROSOS
Los materiales no ferrosos comprende todos los metales a excepción del hierro,
sus propiedades como: el bajo peso específico, la resistencia a la oxidación condiciones
ambientales normales, la fácil manipulación y mecanizado. Las aleaciones de productos
no ferrosos tienen gran cantidad de aplicaciones: monedas (fabricadas con aleaciones de
cobre, níquel y aluminio), filamentos de bombillas (de wolframio), material de soldadura
de componentes electrónicos (estaño-plomo), recubrimientos (cromo, níquel, zinc)
“Los metales y aleaciones no ferrosos incluyen una amplia gama de materiales, desde los metales más comunes como el aluminio, cobre y magnesio, hasta las aleaciones de alta resistencia y alta temperatura, como las del tungsteno, tantalio y molibdeno. Aunque en general de mayor costo que los metales ferrosos, los metales y aleaciones no ferrosos tienen aplicaciones importantes debido a sus propiedades como por ejemplo la resistencia a la corrosión, elevada conductividad térmica y eléctrica, baja densidad y facilidad de fabricación.” (Kalpakjian, et al, 2009, p.156).
Todas las actividades relacionadas con la producción de metales no ferrosos, con exclusión de la minería, pero de metales y aleaciones elaborados con procedimiento de hidrometalúrgicos y piro metalúrgicos así como las fundiciones. (Oficina Internacional del Trabajo Ginebra, 2003, p 15).
1. CLASIFICACIÓN DE LOS METALES NO FERROSOS
1.1. PESADOS : Su densidad es igual o mayor de 5 kg /dm3
1.1.1. ESTAÑO:
1.1.1.1. DEFINICION
Es un metal bastante escaso en la corteza terrestre. Suele
encontrarse concentrado en minas, aunque la riqueza suele ser bastante
baja (del orden del 0,02%). El mineral de estaño más explotado es la
casiterita (SnO2). (Anexo 01)
“Se utiliza el estaño sin alear en aplicaciones como materia de recubrimiento para plantas de destilación de agua y como una capa fundida de metal sobre la cual se fabrica el vidrio en hoja. Las aleaciones en base a estaño (también conocidas como metales blancos), por lo general contienen cobre, antimonio y plomo. Los elementos de aleación imparten dureza, resistencia mecánica y resistencia a la corrosión”. (Kalpakjian, et al, 2009, p.171).
4
1.1.1.2. PROPIEDADES
Densidad: 7,28 kg/dm3.
Punto de fusión: 231 °C.
Resistividad: 0,115 Ω·mm 2/m.
Resistencia a la tracción: 5 kg/mm2.
Alargamiento: 40%
1.1.1.3. CARACTERÍSTICAS
El estaño puro tiene un color muy brillante.
A temperatura ambiente se oxida perdiendo el brillo exterior, es
muy maleable y blando, y pueden obtenerse hojas de papel de
estaño de algunas décimas de milímetro de espesor.
En caliente es frágil y quebradizo.
Por debajo de -18°C empieza a descomponerse y a convertirse
en un polvo gris. A este proceso se le conoce como enfermedad
o peste del estaño.
Cuando se dobla se oye un crujido denominado grito del estaño.
1.1.1.4. OBTENCIÓN DEL ESTAÑO(Anexo 02)
La casiterita se tritura (1) y muele (2) en molinos adecuados.
Se introduce en una cuba con agua (3) en la que se agita. Por
decantación, el mineral de estaño (que es más pesado), se va al
fondo y se separa de la ganga.
Se introduce en un horno (4), donde se oxidan los posibles
sulfures de estaño que hay en el mineral y se transforman en
óxidos.
La mena de estaño, en forma de óxido, se introduce en un horno
de reverbero (5) donde se produce la reducción (transformación
de óxido de estaño a estaño), depositándose el estaño en la
parte inferior y la escoria en la superior.
5
Finalmente, para obtener un estaño con porcentaje del 99% es
necesario someterlo a un proceso electrolítico (6).
1.1.2. COBRE:
1.1.2.1. DEFINICION
Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico
que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre,
se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el
segundo después de la plata). (Anexo 03)
“Los metales que no contienen hierro se llaman no ferrosos. Algunos de ellos se han hecho casi tan importantes como el hierro para procesos industriales. Dos de los metales básicos más esenciales para aleaciones son: el cobre, con su gran familia de latones, bronces y otras variaciones, y el aluminio”. (Delmar, 1970, p.177).
Los minerales de cobre más utilizados en la actualidad se encuentran en
forma de:
cobre nativo
sulfuros:
o calcopirita S2CuFe
o calcosina Scu2
óxidos
o cuprita Cu2O
o malaquita CO3Cu-Cu(OH)2.
1.1.2.2. PROPIEDADES
Densidad: 8,90 kg/dm 3 .
Punto de fusión: 1083 °C.
Resistividad: 0,017 Ω·mm 2/m.
Resistencia a la tracción 18 kg/mm 2 .
Alargamiento: 20%.
6
1.1.2.3. CARACTERÍSTICAS
Es muy dúctil (se obtienen hilos muy finos) y maleables
(pueden formarse láminas hasta de 0,02 mm de espesor).
Posee una alta conductividad eléctrica y térmica.
Oxidación superficial (verde)
1.1.2.4. OBTENCIÓN DEL COBRE(Anexo 04)
Existen dos métodos de obtención del cobre: por vía húmeda
y por vía seca.
Proceso de obtención del cobre por vía húmeda.
Se emplea cuando el contenido en cobre del mineral
es inferior al 10%.
El procedimiento consiste en triturar todo el mineral
y añadirle ácido sulfúrico. Luego, mediante un
proceso de electrólisis, se obtiene el cobre.
Proceso de obtención del cobre por vía seca.
a) El mineral de cobre (1) se tritura (2) y se pulveriza
en un molino de bolas (3), un cilindro con agujeros
muy finos, por donde saldrá el mineral pulverizado,
con unas bolas de acero.
b) Para separar la mena de la ganga, se introduce el
mineral en polvo en un depósito lleno de agua (4) y
se agita. El mineral, más pesado, se irá al fondo,
mientras que la ganga flotará y se sacará por arriba.
c) El mineral concentrado se oxida parcialmente (sólo
el hierro, no el cobre) en un horno (5). Se suele
colocar en una cinta transportadora metálica que se
mueve lentamente al mismo tiempo que se calienta
la mena. Así se consigue separar el hierro del cobre.
d) Se funde en un horno de reverbero (6),
añadiéndole fundente (sílice y cal) para que reaccione
con el azufre y el óxido de hierro y forme la escoria. El
7
cobre aquí obtenido (7) tiene una pureza aproximada
del 40 % y recibe el nombre de cobre bruto o cobre
blíster. Si se quiere obtener un cobre de pureza
superior al 99,9 % (9), es necesario un refinado
electrolítico en la cuba (8).
1.1.3. ZINC
1.1.3.1. DEFINICION
Es conocido desde la más remota antigüedad, pero no se consiguió
aislarlo de otros elementos y, por tanto, obtenerlo en estado puro hasta el
siglo XVII. (Anexo 05)
Los minerales más empleados en la extracción del zinc son:
blenda (SZn 40 a 50% de cinc)
calamina (SiO4Zn2-H2O menor del 40% de Zinc)
“Otro uso principal del zinc es estructural, pero el zinc puro rara vez es utilizado para este fin. Los elementos de aleación principales en las aleaciones en base al zinc son el aluminio, cobre y magnesio; imparten resistencia y proporcionan control dimensional durante la fundición y colada del metal. Las aleaciones base zinc se utilizan ampliamente en la fundición a presión para la manufactura de producción como bombas de combustibles y parrillas de automóviles, componentes para aparatos domésticos como aspiradoras, lavadoras y equipo de cocina, así como varias partes de maquinaria y equipo de fotograbado. (Kalpakjian, et al, 2009, p.170).
1.1.3.2. PROPIEDADES
Densidad: 7,14 kg/dm 3
Punto de fusión: 419°C
Resistividad: 0,057 Ω·mm 2/m
Resistencia a la tracción:
Piezas moldeadas: 3 kg/mm 2 .
Piezas forjadas: 20 kg/mm 2 . Alargamiento: 20%.
1.1.3.3. CARACTERÍSTICAS
Color blanco azulado
Es muy resistente a la oxidación y corrosión en el aire y
en el agua, pero poco resistente al ataque de ácidos y
8
sales.
Tiene el mayor coeficiente de dilatación térmica de todos
los metales.
A temperatura ambiente es quebradizo, pero entre 100 y
150 °C es muy maleable.
1.1.3.4. OBTENCIÓN DEL ZINC
Al igual que ocurría con el cobre, dependiendo de la concentración del
mineral de cinc se emplean dos procedimientos de obtención:
Vía seca (concentraciones mayores del 10%)(Anexo 06)
Vía húmeda (concentraciones inferiores al 10%)(Anexo 07)
1.1.4. PLOMO
1.1.4.1. DEFINICION
Se empieza a utilizar, aproximadamente, en el año 5000 a. C.,
adquiriendo gran importancia durante el periodo romano y a partir del siglo
xix. Contienen plomo los minerales: (Anexo 08)
Galena SPb (el más empleado)
Cerusita CO3Pb Anglesita SO4Pb
El plomo se utiliza frecuentemente en los metales como capa de protección, del mismo modo que la pintura para la madera. En efecto, muchos de los metales no ferrosos forman capas protectoras. Los procesos comunes de recubrimiento incluyen la inmersión, la metalización y la electrodeposición. (Delmar, 1970, p.177).
1.1.4.2. PROPIEDADES
Densidad: 11,34 kg/dm 3 .
Punto de fusión: 327 °C.
Resistividad; 0,22 Ω·mm2/m.
Resistencia a la tracción: 2 kg/mm 2 .
Alargamiento: 50 %.
1.1.4.3. CARACTERÍSTICAS
9
De color grisáceo-blanco muy brillante cuando está
recién cortado.
Muy blando y maleable
Buen conductor térmico y eléctrico
Se oxida con facilidad, formando una capa de carbonato
básico que lo autoprotege.
Reacciona con los ácidos lentamente o formando capas
protectoras (oxidación superficial)
Resiste bien a los ácidos clorhídrico y sulfúrico, pero es
atacado por el ácido nítrico y el vapor de azufre.
Forma compuestos solubles venenosos Pb(OH) 2
1.1.4.4. OBTENCIÓN DEL PLOMO
Consta básicamente de cuatro fases (Anexo 09)
1.1.5. CROMO
1.1.5.1. DEFINICION
Es un metal que se emplea especialmente en metalurgia. Su nombre
"cromo" (derivado del griego chroma, "color") se debe a los distintos
colores que presentan sus compuestos. (Anexo 10)
1.1.5.2. PROPIEDADES
Densidad: 6,8 kg/dm3.
Punto de fusión: 1900°C.
Resistividad: 1,1 Ω·mm2/m.
1.1.5.3. CARACTERÍSTICAS
Tiene un color grisáceo acerado.
Es muy duro y tiene un gran acritud.
Resiste muy bien la oxidación y corrosión.
Se emplea como:
o cromado brillante: para objetos decorativos.
o cromado duro: para la fabricación de aceros
inoxidables y aceros para herramientas..
10
1.1.6. OTROS MATERIALES :
Níquel
Wolframio o tungsteno
Cobalto
1.2. LIGEROS: : Su densidad es comprendida entre 2 5 kg /dm3
1.2.1. ALUMINIO
1.2.1.1. DEFINICION
Es el metal más abundante en la naturaleza. Se encuentra como
componente de arcillas, esquistos, feldespatos, pizarras y rocas graníticas,
hasta constituir el 8 % de la corteza terrestre. No se encuentra en la
naturaleza en estado puro, sino combinado con el oxígeno y otros
elementos. El mineral del que se obtiene el aluminio se llama bauxita
Al2O3- 2H2O, que está compuesto por alúmina y es de color rojizo.
(Anexo11)
“Los factores de importancia en la selección de aluminio (AL) y de sus aleaciones con su elevada relación resistencia al peso, su elevada conductividad térmica y eléctrica, su no toxicidad, su reflectividad su apariencia y su facilidad de conformado y de maquinabilidad, también son magnéticos” (Kalpajan, Schmid, 2002, p 157).
1.2.1.2. PROPIEDADES
Densidad: 2,7 kg/dm3
Punto de fusión: 660 °C.
Resistividad: 0,026 Ω·mm2/m.
Resistencia a la tracción: 10 - 20Kg/mm2
Alargamiento: 50%
1.2.1.3. CARACTERÍSTICAS
11
Es muy ligero e inoxidable al aire, pues forma
una película muy tina de óxido de aluminio
(Al2O3) que lo protege.
Es buen conductor de la electricidad y del calor.
Se suele emplear en conducciones eléctricas
(cables de alta tensión) por su bajo peso.
Es muy maleable y dúctil.
1.2.1.4. OBTENCIÓN DEL ALUMINIO
El método Bayer es el más empleado por resultar el más
económico. Consta de dos fases: Obtención de la alúmina
1. La bauxita se transporta desde la mina al lugar de
transformación (cerca de puertos, ya que la mayoría se
importa) (Anexo 12)
2. Se tritura y muele hasta que queda pulverizada.
3. Se almacena en silos hasta que se vaya a consumir.
4. En un mezclador se introduce bauxita en polvo, sosa
cáustica, cal y agua caliente. Todo ello hace que la bauxita
se disuelva en la sosa,
5. En el decantador se separan los residuos (óxidos que se
hallan en estado sólido y no fueron atacados por la sosa).
6. En el intercambiador de calor se enfría la disolución y se le
añade agua. (Anexo 13)
7. En la cuba de precipitación, la alúmina se precipita en el
fondo de la cuba.
8. Un filtro permite separar la alúmina de la sosa.
9. La alúmina se calienta a unos 1200°C en un horno, para
eliminar por completo la humedad.
10. En el refrigerador se enfría la alúmina hasta la
temperatura ambiente.
1.2.1.5. TITANIO
12
1.2.1.5.1. DEFINICION
Es un metal abundante en la naturaleza; se considera que es el
cuarto metal estructural más abundante en la superficie terrestre y el
noveno en la gama de metales industriales. No se encuentra en estado
puro sino en forma de óxidos, en la escoria de ciertos minerales de hierro y
en las cenizas de animales y plantas. (Anexo 14)
“El titanio no aleado, conocido como titanio comercialmente puro, tiene una excelente resistencia a la corrosión para aplicaciones donde la consideración de resistencia es secundaria. Se agregan elementos de aleación como el aluminio, el vanadio, el molibdeno, el manganeso y otras aleaciones de titanio, a fin de impartir propiedades como son una mejor capacidad de trabajo, una mayor resistencia y una mayor capacidad de endurecimiento.” (Kalpakjian, et al, 2009, p.166).
1.2.1.6. PROPIEDADES
Densidad: 4,45 kg/dm3
Punto de fusión: 1800 °C.
Resistividad: 0,8 Ω·mm2/m.
Resistencia a la tracción: 100Kg/mm2
Alargamiento: 5%
1.2.1.7. CARACTERÍSTICAS
Es un metal blanco plateado que resiste
mejor la oxidación y la corrosión que el acero
inoxidable.
Las propiedades mecánicas son análogas, e
incluso superiores, a las del acero, pero tiene
la ventaja de que las conserva hasta los 400
°C.
1.2.1.8. OBTENCIÓN DEL TITANIO
Es un proceso complejo que encarece extraordinariamente el
producto final. Se emplea casi exclusivamente el método
Kroll, que consta de tres fases (Anexo 15)
1.3. ULTRALIGEROS: : Su densidad es menor de 2 kg /dm3
13
1.3.1.1. MAGNECIO
1.3.1.1.1. DEFINICION
Es el séptimo elemento en abundancia constituyendo del orden del
2 % de la corteza terrestre y el tercero más abundante disuelto en el agua
de mar. El ion magnesio es esencial para todas las células vivas. El metal
puro no se encuentra en la naturaleza. Una vez producido a partir de las
sales de magnesio, este metal alcalino-térreo es utilizado como un
elemento de aleación. (Anexo 16)
“El magnesio (Mg) es el metal de Ingeniería más ligero disponible, y tiene buenas características de amortiguamiento de las vibraciones. Se utilizan sus aleaciones en aplicaciones estructurales y no estructurales siempre que el peso sea una consideración de primera importancia.” (Kalpakjian, et al, 2009, p.162).
1.3.1.2. PROPIEDADES
Densidad: 1,74 kg/dm3
Punto de fusión: 650 °C.
Resistividad: 0,8 Ω·mm2/m.
Resistencia a la tracción: 18Kg/mm2
Alargamiento: 5%
1.3.1.3. CARACTERÍSTICAS
Tiene un color blanco, parecido al de la plata.
Es maleable y poco dúctil.
Es más resistente que el aluminio.
En estado líquido o en polvo es muy inflamable
( flash de las antiguas cámaras de fotos)
1.3.1.4. OBTENCIÓN DEL MAGNECIO
Existen dos métodos, dependiendo del mineral de magnesio:
Electrolisis y reducción (Anexo 17)
1.3.2. BERILIO
14
1.3.2.1. DEFINICION
El berilio, metal raro, es uno de los metales estructurales más
ligeros, su densidad es cerca de la tercera parte de la del aluminio. En la
table de arriba se muestran algunas de las propiedades físicas y
químicas importantes del berilio. El berilio tiene diversas propiedades
poco comunes e incluso únicas. (Anexo 18)
“El berilio es también un elemento de aleación y sus aleaciones de cobre y níquel se utilizan en aplicaciones que incluyen resortes (berilio y cobre), contactos eléctricos y herramientas libres de chispas para uso en ambientes explosivos como minas y la producción de polvos de metal. El berilio y su oxido son tóxicos, no deben inhalarse el polvo y humos asociados. ” (Kalpakjian, et al, 2009, p.170).
1.3.2.2. PROPIEDADES
Densidad: 1848 kg/ m3
Punto de fusión: 1560k(1287 °C)
1.3.2.3 CARACTERÍSTICAS
Es un elemento alcalinotérreo bivalente, tóxico,
Es de color gris, duro, ligero y quebradizo.
Se emplea principalmente como endurecedor en
aleaciones, especialmente de cobre.
1.3.2.4 OBTENCIÓN DEL TITANIO
La reducción se logra, térmicamente, con la adición de magnesio al fluoruro de
berilio, y, electrolíticamente, con el cloruro de berilio. Más del 90% del metal se
obtiene por el proceso térmico.
15
ANEXO 01
http://neetescuela.com/%C2%BFpor-que-se-llama-la-peste-del-estano/
ANEXO 02
16
ANEXO 03
http://www.granadanatural.com/ficha_minerales.php?cod=32
ANEXO 04
ANEXO 05
http://dymmetal.elhorticultor.org/zinc-o-cinc-elemento-quimico-esencial/
17
ANEXO 06
ANEXO 07
ANEXO 08
http://curiosidades.batanga.com/5198/caracteristicas-del-plomo
18
ANEXO 11
http://www.itespresso.es/la-carcasa-del-nuevo-iphone-podria-ser-de-metal-liquido-
101081.html
ANEXO 12
20
ANEXO 13
ANEXO 14
http://www.invertirenoro.es/otros-metales-preciosos/el-titanio.html
21
ANEXO 15
ANEXO 16
http://html.rincondelvago.com/magnesio_1.html
ANEXO 17
22
ANEXO 18
http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/Berilio.htm
23
CONCLUSIONES
Al terminar esta unidad hemos dejado claro cuáles son los metales no ferrosos, que los identifica, que los caracteriza, como están formados y que tipo de utilidad tienen ellos para nosotros, en nuestro diaria vivir como el cinc, poco alterable, se utiliza para los canalones y las cubiertas de las casas. El aluminio está presente en ventanas, puertas y portones gracias a su resistencia a la intemperie. El cobre es inalterable al agua y al vapor de agua. El acero galvanizado, acero recubierto, se utiliza para puertas de garajes y barandillas.
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