Propiedades de los Materiales

Definiciones

• Elasticidad: Capacidad de los materiales para volver a su forma original una vez desaparecida la fuerza aplicada.
• Plasticidad: Capacidad del material para conservar su forma deformada después de retirar la fuerza.
• Ductilidad: Capacidad del material para estirarse en hilos sin romperse.
• Maleabilidad: Capacidad del material para estirarse en láminas sin romperse.
• Dureza: Oposición de un material a ser rayado o penetrado por otro.
• Fragilidad: Tendencia del material a romperse en añicos cuando una fuerza impacta sobre él.
• Tenacidad: Resistencia que opone un cuerpo a la rotura cuando está sometido a esfuerzos lentos de deformación.
• Fatiga: Deformación de un material sometido a cargas variables.
• Maquinabilidad: Facilidad de un cuerpo para dejarse cortar por arranque de viruta.
• Resiliencia: Resistencia que opone un cuerpo a los choques o esfuerzos bruscos.

Esfuerzos

• Tracción: La fuerza tiende a alargar el objeto y actúa de manera perpendicular a la superficie que lo sujeta.
• Compresión: La fuerza tiende a acortar el objeto y actúa perpendicular a la superficie que lo sujeta.
• Flexión: La fuerza es paralela a la superficie de fijación y tiende a curvar el objeto.
• Torsión: La fuerza tiende a retorcer el objeto.
• Cortadura: La fuerza es paralela a la superficie que se rompe y pasa por ella.
• Pandeo: Similar a la compresión, pero se da en objetos con poca sección y gran longitud.

Ensayos de Materiales

• Ensayo de Dureza: Consiste en estirar lentamente una probeta de longitud y sección normalizadas del material a analizar hasta que se rompe. También se puede realizar ejerciendo una fuerza con un diamante o bola de acero sobre la pieza y midiendo la huella dejada.
• Ensayo de Fatiga: Consiste en hacer girar rápidamente una probeta del material a analizar mientras se deforma debido a la fuerza.
• Ensayo de Resiliencia: Consiste en determinar la energía necesaria para romper una probeta normalizada del material a analizar mediante un impacto realizado con un péndulo a una velocidad de 5-7 m/s.

Procesos Metalúrgicos

Horno Alto

Materia Prima

• Mineral de cobre: Antes de ser introducido en el horno, debe ser sometido a una serie de tratamientos.
• Carbón de coke: Creado artificialmente a partir de la hulla.
• Fundente: Compuesto por caliza.

Partes del Horno Alto

• Etalaje: Donde se introduce la carga por la parte superior.
• Crisol: Donde se depositan las gotitas de hierro.
• Bigotera: De aquí se extrae cada dos horas la escoria.
• Piquera de arrabio: Donde se extrae el hierro líquido del crisol.
• Convertidor: Convierte el arrabio en acero.

Funcionamiento del Horno Eléctrico

1. Se quita la tapadera y se introduce la chatarra y el fundente.
2. Se cierra el horno y se acercan los electrodos a la chatarra para que salte el arco eléctrico y comience a fundir la chatarra.
3. Cuando la chatarra está fundida, se inyecta oxígeno para eliminar los elementos indeseables.
4. Se inclina el horno y se extrae la escoria, añadiendo carbono y ferroaleaciones.
5. Se sigue calentando hasta que las adiciones se disuelvan y se unifiquen.
6. Se inclina el horno y se vierte el acero en la cuchara que lo llevará al área de moldeo.

Características del Horno Eléctrico

• Interiormente está recubierto de ladrillo refractario.
• Dentro del horno se puede llegar hasta los 3.500ºC.
• La carga que soporta es de 100 toneladas y cada hornada dura una hora.

Obtención de Metales

Cobre

Método 1 (Contenido > 10%)

1. Trituración y pulverización del mineral.
2. Separación de la mena y la ganga por agitación en agua.
3. Oxidación del mineral en un horno para eliminar el hierro.
4. Fusión en horno reverbero con fundente para formar escoria.
5. Refinación electrolítica para obtener 99,9% de pureza.

Método 2 (Contenido < 10%)

1. Trituración del mineral y adición de ácido sulfúrico.
2. Electrólisis para obtener el cobre.

Plomo

Características

• Muy maleable y blando.
• Color blanco-grisáceo.
• Se oxida fácilmente.
• Resiste el ácido clorhídrico y sulfúrico.

Aplicaciones

• En estado puro: óxido de plomo, tuberías, recubrimiento de baterías.
• Aleaciones: soldadura blanda a base de plomo y estaño.

Aluminio

1. Trituración y molienda de la bauxita.
2. Mezcla con sosa cáustica, cal y agua caliente.
3. Decantación para separar residuos.
4. Enfriamiento y adición de agua.
5. Precipitación de la alúmina.
6. Filtrado y calentamiento a 1200ºC para eliminar humedad.
7. Enfriamiento a temperatura ambiente.
8. Electrólisis de la alúmina disuelta en criolita fundida para obtener aluminio.

Estaño

1. Trituración y molienda de la casiterita.
2. Separación por decantación en agua.
3. Oxidación de los sulfuros de estaño en horno.
4. Reducción en horno reverbero.
5. Proceso electrolítico para obtener 99% de pureza.

Carbón de Coke

Creado artificialmente a partir de la hulla. Su misión es producir la combustión y el calor necesario para fundir la mena y generar reacciones químicas para que el óxido de hierro se convierta en arrabio. También soporta el peso de la materia prima para que no se aplaste y pueda arder en la parte superior del horno.

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