Materiales Industriales

ESTRUCTURA DEL TRABAJO COLABORATIVO 1 DE MATERIALES INDUSTRIALES

1. Introducción a la unidad. Como trabajo personal (individual):

1.1 Realizar una síntesis del tema: Capitulo Uno: ciencia e ingeniería de materiales. Historia de los materiales. El diseño y la ingeniería: una perspectiva desde los materiales del modulo uno y de las primeras 6 diapositivas del elemento didáctico para el aprendizaje No 2 METAL DEL CIELO (ver en el recurso para seguir aprendiendo) según la estrategia de aprendizaje denominada síntesis, recuerde que una síntesis es diferente a un resumen. (Ver en la caja de herramientas para el aprendizaje la estrategia de aprendizaje: síntesis y resumen.)

1.1. SINTESIS

HISTORIA DE LOS MATERIALES

La historia de los materiales está relacionada con la historia del hombre, ya que nuestros antepasados utilizaban los elementos que les proporcionaba la naturaleza para fabricar herramientas y utensilios para facilitar sus trabajos.

El uso de los materiales es indispensable para obtener y fabricar las herramientas que se utilizan en los diferentes campos, la fabricación de estas herramientas y equipos se llevan a cabo a través de la industrialización, la cual da origen a la ciencia de Ingeniería de materiales y se encarga de crear nuevos materiales y mejorar las propiedades de los que existen actualmente.

La estructura y la composición de los materiales son factores que influyen en las propiedades que poseen, las cuales permiten seleccionar el material más adecuado para una determinada aplicación.

EL DISEÑO Y LA INGENIERIA: UNA PERSPECTIVA DESDE LOS MATERIALES

Hoy en día la forma como se diseñan los productos cambian a medida de su desarrollo y evolución, esto se debe a las necesidades del mercado, para el diseño de los equipos y herramientas es importante tener en cuenta las matemáticas las cuales permiten el análisis de las condiciones de trabajo y diseño.

En el campo de las ciencias de los materiales es donde el ingeniero evalúa la consecución de los materiales más adecuados que permiten desarrollar la materia prima en productos de bien o de consumo para garantizar el éxito del producto en el mercado.

En el ámbito profesional se da un mal uso a la terminología de los materiales ejemplos: existen gran variedad de polímeros pero a todos se les llama plásticos, también se suele confundir el término hierro con el de acero, los cuales poseen una gran diferencia en propiedades mecánicas.

Los conceptos de materiales pueden fundamentarse en la estructura, composición química, las propiedades, características físico-químicas y termodinámicas de los sistemas y del procesamiento, etc. Es importante ampliar el panorama de los nuevos materiales que se utilizan en ingeniería y que son poco conocidos los cuales se encuentran dentro de los grupos convencionales de metales, cerámicos, polímeros y compuestos.

Podemos apoyar a la pequeña y mediana empresa dando a conocer los requisitos de calidad, características y producción de los diferentes materiales que son utilizados como materia prima para la fabricación de sus productos con el fin de mejorar y que sean cada vez más competitivos.

Los programas de tecnología e ingeniería deben evolucionar cada vez más este conocimiento, ampliando su cobertura de investigación y presentando propuestas para poder atender las necesidades del sector productivo y diseñando estrategias con el sector manufacturero industrial.

METAL DEL CIELO

El origen del hierro comienza con su identificación en los meteoritos, los cual llevo a definirlo en varias lenguas como el metal del cielo.

Dos definiciones importantes que se tienen en el origen de los metales son:

Metalurgia: la cual corresponde a la aplicación de los conocimientos físicos y químicos a la extracción, purificación y modificación de los metales.

Siderurgia: Es la metalurgia del hierro. Abarca los procesos de obtención de productos con base hierro.

Los orígenes del hierro comienzan desde el año 4000 A.C. en Egipto Sumeria en donde lo utilizaban para fabricar puntas y ornamentos.

Dos términos que se suelen confundir su terminología son el acero y el hierro, a continuación encontramos sus definiciones.

ACERO: Material metálico constituido esencialmente de hierro y carbono (hasta 2% aprox., comercialmente hasta 1% aprox. La composición química del acero se puede variar adicionando algunos elementos, Cr, Ni, Mo, Cu, etc., para conferir características específicas para cada una de sus múltiples aplicaciones.

HIERRO FUNDIDO: Es un material metálico constituido esencialmente por hierro, carbono y silicio, con tenores de carbono generalmente mayores a 2%.

La obtención del acero se realiza bajo dos diferentes tipos de siderurgias:

Integradas: El proceso está constituido por las etapas de Reducción, Afino y Conformación. Se parte de mineral de hierro para producir acero.

Semi-Integradas: El proceso se conforma de las etapas de Afino y Conformación. Se parte de chatarra y/o hierro esponja/arrabio para producir acero.

1.2 De las dos primeras diapositivas del elemento didáctico para el aprendizaje No 1: INDUCCIÓN A LOS MATERIALES (ver en el recurso para seguir aprendiendo), realizar las siguientes actividades:

1.2.1 Elaborar un glosario con cada unos de los conceptos que se observa en dicha diapositivas organizado en el orden del alfabeto.

1.2.1. GLOSARIO

ALTO HORNO: Un alto horno es un horno especial en el que tienen lugar la fusión de los minerales de hierro y la transformación química en un metal rico en hierro llamado arrabio. Está constituido por dos troncos en forma de cono unidos por sus bases mayores. Mide de 20 a 30 metros de alto y de 4 a 9 metros de diámetro; su capacidad de producción puede variar entre 500 y 1500 toneladas diarias.

CHATARRA: Es el conjunto de trozos de metal de desecho, principalmente hierro. La chatarra de hierro es utilizada en la producción de acero, cubriendo un 40% de las necesidades mundiales. El porcentaje de uso varía según el proceso de fabricación utilizado.

COLADA CONTINUA: es un procedimiento con el que se producen barras que avanzan y se solidifican a medida que se va vertiendo el metal líquido en una lingotera sin fondo, que se alimenta indefinidamente.

Con este proceso se pueden formar, directamente del acero líquido, secciones semiacabadas sin tener que pasar por la fase de lingote y las etapas de recalentamiento y de laminación de desbaste.

El proceso de colada continua consiste en colocar un molde de cobre con la forma que se desea obtener debajo de un crisol, el que con una válvula o una artesa puede ir dosificando material fundido al molde (esta operación generalmente se realiza a través de una artesa). Antes de empezar el siguiente paso se ha de llenar por completo el crisol para conseguir la continuidad del proceso. Por gravedad el material fundido pasa por el molde, el que está enfriado por un sistema de agua, al pasar el material fundido por el molde frío se convierte en pastoso y adquiere la forma del molde. Posteriormente el material es conformado con una serie de rodillos que al mismo tiempo lo arrastran hacia la parte exterior del sistema. Una vez conformado el material con la forma necesaria y con la longitud adecuada el material se corta y almacena.

CONVERTIDOR DE OXIGENO: Es donde el arrabio líquido traído directamente del alto horno es transformado en “ACERO”. Es un horno en forma de pera revestido interiormente con ladrillo refractario y exteriormente de chapa metálica y está sujeto por dos muñones que hace que el horno gire a 360º. Y que puede producir una cantidad aproximadamente de 300 toneladas de acero en alrededor de 45 minutos.

COQUE: Es un combustible obtenido de la destilación de la hulla calentada a temperaturas muy altas en hornos cerrados y a la cual añaden calcita para mejorar su combustión, que la aíslan del aire, y que sólo contiene una pequeña fracción de las materias volátiles que forman parte de la misma. Es producto de la descomposición térmica de carbones bituminosos en ausencia de aire. Cuando la hulla se calienta desprende gases que son muy útiles industrialmente; el sólido resultante es el carbón de coque, que es liviano y poroso.

COQUERIA: Es la fábrica donde se obtiene coque, quemando hulla.

DESBASTE: Corresponde a la reducción del área transversal del material en caliente antes de ingresar al tren continuo de laminación, en este proceso el material reduce su área por medio de estiramiento al pasar por un numero de pases determinado, quedando del área requerida para ingresar a la primera máquina del tren de laminación en caliente.

ESCORIA: Es un residuo metalúrgico que a veces adquiere la categoría de subproducto, ya que se puede utilizar como material de construcción, bloques o como aislante de la humedad y en la fabricación de cemento y vidrio. La escoria, como se comento anteriormente, se recoge por la parte inferior del alto horno por la piquera de escoria

ESTACIÓN DE AFINO: En la estación de afino, se aplica energía eléctrica con un transformador y su aparellaje eléctrico correspondiente, similar al horno de fusión, para conseguir o mantener la temperatura del acero durante su afino, añadiendo a la vez los materiales de aditivos necesarios para obtener la calidad del acero requerida.

HORNO ELECTRICO: Es el horno que se utiliza en las acerías semiintegradas en el cual se produce la fusión de chatarra, arrabio o hierro esponja con la utilización de energía eléctrica como fuente de calor. La energía

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