EL COBRE:
Ya eran conocidas en épocas prehistóricas las primeras herramientas y enseres fabricados de cobre. Si bien no se sabe con exactitud la fecha del descubrimiento de este metal, se sabe que fue durante la época neolítica, aproximadamente, en el 8000 a.C.
De símbolo Cu el cobre es uno de los metales de mayor uso, de apariencia metálica, color pardo rojizo, dúctil, tenaz y tan maleable que puede extenderse en laminas tan delgadas que dejan paso a rayos luminosos; es muy buen conductor del calor y de la electricidad y cuando se le frota exhala un olor propio particular. Es un elemento químico de cuerpo simple. Su punto de fusión es de 1.083°C mientras que su punto de ebullición es de unos 2.567°C. Su densidad es de 8,9 gr/cm3 y su masa atómica es de 63,546.
El cobre ocupa el lugar 15 en abundancia en los elementos de la corteza terrestre. Frecuentemente se encuentra agregado con otros metales como el oro, plata, bismuto y plomo, apareciendo en pequeñas partículas en rocas, aunque se han hallado masas compactas de hasta 420 toneladas.
Hoy en día, la demanda de cobre en el mundo es muy alta; sin embargo, éste, al estar siendo reemplazado por sustancias químicas artificiales, ha perdido su valor original, y su precio, tiende a disminuir.
Utilizaciones del Cobre
El cobre tiene una gran variedad de aplicaciones debido a sus ventajosas propiedades, como son su elevada conductividad del calor y electricidad, la resistencia a la corrosión, así como su maleabilidad y ductilidad, además de su belleza.
Debido a su extraordinaria conductividad, superada solo por la plata, el uso más extendido del cobre se da en la industria eléctrica. Su ductilidad permite transformarlo en cables de cualquier diámetro a partir de 0,025 mm. La resistencia del alambre del cobre para ser estirado es de 4200 kg/cm2. Al tener estas propiedades, un alambre de cobre puede ser usado tanto en cables y líneas de alta tensión en el exterior, como en circuitos simples dentro de una casa ((lámparas y maquinaria eléctrica en general). También se puede usar en motores, transformadores, generadores y aparatos electromagnéticos.
Sin embargo, este extraordinario metal ha tenido usos más prácticos a lo largo de la historia. Desde la acuñación de monedas hasta simples sartenes, ollas y útiles de cocina. Incluso, en el tiempo de los grandes galeones y barcos de guerra, se acostumbraba a reforzar la quilla de los barcos de madera, para así evitar un hundimiento ante una posible colisión. También, debido a su belleza y maleabilidad, el cobre se ha utilizado mucho para la fabricación de objetos ornamentales.
Sin embargo, uno de los más importantes usos del cobre es para la fabricación de aleaciones. Estas al ser más resistentes que el cobre puro, no pueden ser usadas en la fabricación de alambres de electricidad. No obstante, su resistencia a la corrosión es casi tan buena como la del cobre puro, y son de fácil manejo. Las aleaciones más importantes son el latón (cobre más zinc) y bronce (cobre más estaño). Ambas se emplean en grandes cantidades. Algunas aleaciones menos conocidas son el monel (cobre más níquel) y la alpaca o plata alemana (cobre más cinc más níquel) un metal blanco que puede ser confundido con la plata.
Por último algunas disoluciones del cobre tienen la propiedad de disolver la celulosa, por lo que el rayón (seda artificial fabricada a partir de la celulosa) contiene cobre a su vez. También se emplea en fungicidas, pesticidas e incluso, como pigmento para pinturas y coloraciones.
El cobre en su estado natural
El cobre se ha encontrado h coexistido junto con nuestro planeta por millones de años. ¿Pero será tan fácil extraerlo, limpiarlo y purificarlo para tener como resultado, el metal brilloso y rojizo que todos conocemos?
Para extraer los filones de cobre se usan generalmente sólo dos métodos. El primero, comúnmente llamado “a tajo abierto” consiste en enormes canteras que parecen estrados de un anfiteatro gigantesco. Los estrado son abiertos con explosivos que remueven toneladas de material y a lo largo de ellos se instalas vías de transporte que llevan el material a la fundición. El segundo es por medio de galerías subterráneas; se explotan primero los niveles superiores de producción para dejar caer el mineral a lo niveles inferiores desde donde son transportados.
Para aprender como es el proceso del refinamiento de este metal, primero tenemos que entender que este no siempre se presenta de la misma forma. Así como éste puede encontrarse en bruto, casi intacto, también puede encontrarse en diferentes estados, tales como óxidos y sulfuros de este mismo. Sin embargo, hay un proceso común para todos los tipos que tiene como objetivo el fundir y luego “armar” lingotes o weavers (bloques de cobre puro).
~ Cobre en bruto: se tritura, se lava y se prepara en barras después de fundirlo previamente en grandes hornos a altas temperaturas
~ Óxidos y carbonatos de cobre: antes de ser fundido, deben ser reducidos con carbono.
~ Sulfuros de cobre: las menas más importantes tienen frecuentemente solo este tipo de cobre. A menudo, no contiene más de un 12% de cobre puro, llegando incluso a sólo un 1%. Estos deben ser triturados y concentrados por flotación antes de continuar con el resto de los procesos.
El cobre en el mundo
En el mundo, las principales fuentes de cobre son la calcoprita y la bornita (sulfuros mixtos de hierro y cobre), seguidos por la carcosina y la corvellina (sulfuros de cobre), la primera muy común en Chile, y la segunda, la principal fuente de cobre de EE.UU. También es común en este país la enargenita (un sulfuarsenato de cobre) y la malaquita (un carbonato básico del mismo). En Chile, sin embargo, aparte de la carcosita, es muy abundante la atacamita (un cloruro básico) que debe su nombre a la región de Atacama, por encontrarse con más abundancia en esta región. Europa sólo presenta la azurita (otro carbonato básico del cobre), la cual también se encuentra en Australia, Yugoslavia, Sudáfrica y México.
Los principales exportadores de este metal en el mundo son: Chile (con casi el 25% de la reserva mundial), EE.UU (aunque su cobre no es de tan buena calidad), Sudáfrica y Libia, Rusia (incluyendo algunos países de la ex UU.RR) Y México.
Cobre, amigo y adversario de la salud humana
El cobre es un mineral que ha demostrado tener efectos beneficios y potenciales efectos toxicos para la salud del ser humano, dependiendo de la cantidad que se ingiera.
En 1993 la OMS incluye el cobre en forma provisional en un listado de los elementos quimicos con significacion para la salud humana y recomenda³ una ingesta minima diaria de cobre para todas las personas.
Las hipotesis de que el cobre en altas concentraciones es toxico se ponen en evidencia con las investigaciones cientificas con relacion a este elemento, sobre aspectos de salud humana y medio ambiente, generando controversias respecto de algunos de sus efectos beneficios y adversos.
Grupos de expertos de la Union Europea y la OMS coinciden en que el cobre es esencial para la vida en ciertas cantidades que el organismo humano pueda almacenar y mantener en equilibrio, siendo estas proporciones las siguientes: en el periodo de gestacion, especialmente durante el tercer trimestre, es indispensable que la madre tenga una adecuada ingesta de cobre con el fin de satisfacer las demandas de su bebe durante y despues del embarazo, para que los pequeños Organos, sistemas y funciones del cuerpo tengan un buen desarrollo. Se recomienda ingerir de 3 a 4 mg de cobre cada día para que se pueda tener una dieta sana y balanceada.
Los recien nacidos obtienen el cobre de las reservas de su cuerpo que se han almacenado durante la gestacion. El bebe utiliza estas reservas hasta que ingiera sus propios alimentos, ya que la leche materna contiene un bajo nivel de este elemento.
Los niños obtienen el cobre en forma natural a traves de su dieta. Este se encuentra en alimentos ricos en minerales como son las verduras, legumbres, cereales, nueces, frutas e incluso chocolates, ademas de las carnes y los pescados. Se recomienda ingerir de 0.5 a 1 mg diario de cobre dependiendo del peso del niño.
En los adultos el cobre es defensor de la salud y se recomienda ingerir a diario entre 2 a 4 mg, que debe ser suministrado por via alimenticia y en mucha menor proporcion en el agua que tomamos.
El cobre es un elemento esencial para la salud del cuerpo humano en condiciones normales (no alteradas en nuestra cadena alimenticia); a diferencia de otros elementos esenciales, es una sustancia que en altas concentraciones puede ser toxico. Se debe tener un equilibrio, porque si se acumulan ciertas cantidades de cobre pudiera resultar toxico y si se carece de este esencial elemento se pueden presentar consecuencias en la salud. Existen personas que pueden ingerir elevadas cantidades de cobre a lo largo de su ciclo vital y una vez que se satisfacen las necesidades que el organismo requiere, el cobre puede acumularse en diferentes organos y tejidos, y es entonces cuando empieza a presentar efectos cronicos toxicos. Por ejemplo, demasiado cobre en la sangre ha sido asociado con infecciones frecuentes, nauseas, dolores de cabeza, enfermedades hepaticas, leucemia, ataques cardiacos y artritis reumatoide.
Cuando se tiene deficiencia de cobre en el organismo se pueden presentar los siguientes sintomas o enfermedades: el mal de San Vito, enfermedad de los nervios conocida popularmente, que se caracteriza por un movimiento involuntario de los musculos de la cara y las extremidades; abortos espontaneos y partos prematuros; anemia o insuficiencia de globulos rojos; osteoporosis y niveles altos de colesterol.
Otras de las consecuencias de la alta acumulacion de cobre en el tejido hacen que se presenten activacion de enzimas y destruccion de membranas, lo cual puede causar mutaciones del ADN, cirrosis hepatica o enfermedades hereditarias como el mal de Wilson y Menkes, que ocasiona la retencion de cantidades excesivas de cobre en el higado; la acumulacion de cobre en el sistema nervioso central produce daño neurologico y en algunos aspectos tiene cierto parecido con la enfermedad de Parkinson, la cual puede acompañarse de manifestaciones siquiatricas, y la aparicion en la cornea de un anillo parduzco pericorneal (anillo Kayser-Fleisher). El daño a los tejidos puede disminuir sometiendo en forma temprana a los pacientes con un bajo contenido de cobre, junto con una terapia con compuestos que disminuyan la absorcion del cobre (el mas usado es el zinc) y medicamentos que favorecen la eliminacion de exceso de cobre.
Algunas recomendaciones para prevenir la presencia de altas concentraciones de cobre en los seres humanos son: evitar los alimentos como higado, que tienen alta concentracion de cobre ( 3 mg en 120 gr); no utilizar la primera agua del dia para beber, ya que las tuberias son de cobre y si el agua se queda depositada en toda la noche va a tener un contenido muy alto de este elemento, por lo que se sugiere dejar pasar el agua por 2 minutos antes de ingerirla.
En los ultimos años la OMS (1998) ha presentado al cobre provisionalmente en el listado de los elementos que pueden causar daños a la salud humana; por su parte, la Union Europea ha incluido por primera vez el cobre en un listado similar y el estado de California, en Estados Unidos, ha establecido un nuevo limite maximo para el cobre en agua potable muy por de bajo de la norma de la OMS y de la Agencia de Proteccion al Medio Ambiente de Estados Unidos de America (USEPA); reduciendo el uso del cobre para cañerias y facilitando la aplicacion de materiales alternativos.
PROPIEDADES DEL ESTAÑO:
El estaño es muy dúctil y maleable a 100 °C de temperatura y es atacado por los ácidos fuertes. Ordinariamente es un metal blanco plateado, pero a temperaturas por debajo de los 13 °C se transforma a menudo en una forma alotrópica (claramente distinta) conocida como estaño gris, que es un polvo amorfo de color grisáceo con una densidad relativa de 5,75.
Debido al aspecto moteado de los objetos de estaño que sufren esta descomposición, a esta acción se la denomina comúnmente enfermedad del estaño o peste del estaño. Al doblar una barra de estaño ordinaria, ésta emite un sonido crepitante llamado grito del estaño, producido por la fricción de los cristales. El estaño ocupa el lugar 49 entre los elementos de la corteza terrestre. El estaño ordinario tiene un punto de fusión de 232 °C, un punto de ebullición de 2.260 °C y una densidad relativa de 7,28. Su masa atómica es 118,69.
El mineral principal del estaño es la casiterita (o estaño vidrioso), SnO2, que abunda en Inglaterra, Alemania, la península de Malaca, Bolivia, Brasil y Australia. En la extracción de estaño, primero se muele y se lava el mineral para quitarle las impurezas, y luego se calcina para oxidar los sulfuros de hierro y de cobre. Después de un segundo lavado, se reduce el mineral con carbono en un horno de reverbero; el estaño fundido se recoge en la parte inferior y se moldea en bloques conocidos como estaño en lingotes. En esta forma, el estaño se vuelve a fundir a bajas temperaturas; las impurezas forman una masa infusible. El estaño también puede purificarse por electrólisis. El estaño es un metal muy utilizado en centenares de procesos industriales en todo el mundo. En forma de hojalata, se usa como capa protectora para recipientes de cobre, de otros metales utilizados para fabricar latas, y artículos similares. El estaño es importante en las aleaciones comunes de bronce (estaño y cobre), en la soldadura (estaño y plomo) y en el metal de imprenta (estaño, plomo y antimonio). También se usa aleado con titanio en la industria aerospacial, y como ingrediente de algunos insecticidas. El sulfuro estaño (IV), conocido también como oro musivo, se usa en forma de polvo para broncear artículos de madera. Los países mayores productores de estaño son China, Indonesia, Perú, Brasil y Bolivia.
QUE ES EL TREFILADO:
Se entiende por trefilar a la operación de conformación en frío consistente en la reducción de sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través de un orificio cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado. Los materiales más empleados para su conformación mediante trefilado son el acero, el cobre, el aluminio y los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.
Características del trefilado
El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es paulatinamente menor. Esta disminución de sección da al material una cierta acritud en beneficio de sus características mecánicas.
Dependiendo de la longitud y el diámetro de las barras a trabajar, varían las reducciones que se pueden llegar a obtener mediante este proceso. A las barras de hasta 15 mm de diámetro o mayores, se les suele dar una ligera pasada para mejorar el acabado superficial y las tolerancias dimensionales reduciendo su diámetro hasta 1,5 mm. En otros tamaños más pequeños, se puede llegar a conseguir reducciones del 50%, y en otros alambres de hasta el 90% en pasadas sucesivas, partiendo en un estado del material de recocido y antes de que necesite un nuevo recocido con el fin de eliminar su acritud. Se fabrican alambres de hasta 0,025 mm y menores, variando el número de hileras por los que pasa el alambre y con varios recocidos de por medio.
La disminución de sección en cada paso es del orden de un 20% a un 25% lo que da un aumento de resistencia entre 10 y 15 kg/mm2. Pero alcanzado cierto límite, variable en función del tipo de acero, no es aconsejable continuar con el proceso de trefilado pues, a pesar que la resistencia a tracción sigue aumentando, se pierden otras características como la flexión.
Las ventajas que aporta el trefilado propias del conformado en frío son las siguientes: buena calidad superficial, precisión dimensional, aumento de resistencia y dureza, y por supuesto la posibilidad de producir secciones muy finas.
Mandriles para el trefilado
Muchas de las varillas, alambres, tubos de pared estrecha y perfiles especiales, se producen mediante un trefilado en frío. Dependiendo del producto que queramos obtener, realizaremos un trefilado simple, con mandril fijo o con mandril flotante:
Diferentes procesos de trefilado.
Las diferentes operaciones que se realizan durante este proceso son:
-Patentado: Tratamiento térmico que consiste en calentar el alambre hasta 950ºC, y una vez alcanzada dicha temperatura; enfriarlo bruscamente en un baño de plomo a 500ºC. Este tratamiento tiene por objeto dar al alambre una estructura dúctil que permite el trefilado
-Decapado. Consiste en preparar y limpiar el material, eliminando el óxido que puede haberse formado en las superficies del material, en laminaciones anteriores. Normalmente se hace mediante ataques químicos y posteriormente se realiza una limpieza con agua a presión.
-Trefilado. Los lubricantes y diferentes máquinas son los factores principales. Se suele utilizar de lubricantes la parafina y el grafito en solución coloidal o finamente dividido.
-Acabado. Una vez que ya ha salido el material de la hilera, se le somete a operaciones de enderezamiento, eliminación de tensiones y, a veces, algunos tratamientos isotérmicos para conseguir mejoras en las características mecánicas del producto.
EL CATALIZADOR:
(un elemento insustituible)
Desde hace unos cuantos años, el catalizador se ha convertido en una pieza indispensable en el vehículo. Actualmente, la desaparición de la gasolina con plomo y la creciente incorporación de motores diesel con inyección regulada electrónicamente, que también requieren del concurso de este componente, han convertido al catalizador en un elemento obligatorio en cualquier automóvil.
Sin embargo, el catalizador es un elemento bastante desconocido por parte del usuario, que no llega a comprender la fragilidad del mismo y la necesidad de un correcto mantenimiento que dilate en el tiempo su sustitución, en general bastante onerosa.
Partes de un catalizador
Exteriormente, el catalizador es un recipiente de acero inoxidable, frecuentemente provisto de una carcasa-pantalla metálica antitérmica, que protege los bajos de las altas temperaturas alcanzadas.
En su interior, contiene un soporte cerámico o monolito, de forma oval o cilíndrica, con una estructura de multiples celdillas en forma de panal, con una densidad aproximada de unas 450 celdillas por pulgada cuadrada.
La superficie de este monolito se encuentra impregnada con una resina que contiene elementos nobles metálicos, tales como Platino (Pt) y Paladio (Pd), que permiten la función de oxidación, más Rodio (Rh), que interviene en la reducción. Estos metales actúan como catalizadores, es decir, transforman los gases de escape.
DIFERENCIA ENTRE VIDRIO Y CRISTAL:
La presencia de plomo ablanda el vidrio . El plomo agrega al vidrio masa y hace que el vidrio difracte la luz, así, irradia los rayos de sol que salen del mismo produciendo los típicos tonos del arco iris
Una diferencia básica entre el vidrio y el cristal y que a la vez condiciona el resto de diferencias, no es otra que la presencia del cristal en la naturaleza (solo el cristal).
Como hemos dicho, el cristal se encuentra en la naturaleza de diferentes formas, tales como el cuarzo o el cristal de roca mientras que el vidrio es el resultado de la fusión de ciertos ingredientes como el sílice, la sosa, la cal o el óxido de plomo, imitando siempre al cristal natural. Pero ojo, siempre hay excepciones, ya que existen vidrios creados en la naturaleza, como la obsidiana que se forma por el calor y los "detritos" generados en el interior de los volcanes.
El cristal es homogéneo, posee una estructura molecular simétrica y ordenada, confiriéndole así un aspecto “cristalino” y transparente, mientras que el vidrio tiene una estructura totalmente contraria a ésta.
Esto provoca que cuando se produce la rotura por impacto de ambos materiales, esta es completamente diferente para cada uno de ellos, el cristal debido a su tenacidad y comoposicion, hace una rotura lineal mientras que el vidrio se desmorona por completo.
ACEROS EN LA AUTOMCION:
Aqui dejo un link que me parece muy interesante y que viene bastante bien explicado todo el tema de los aceros empleados en la automoción.
http://www.centro-zaragoza.com:8080/web/sala_prensa/revista_tecnica/hemeroteca/articulos/R41_A1.pdf
DIAGRAMA Fe – C:
La adición de elementos de aleación al hierro influye en las temperaturas a que se producen las transformaciones alotrópicas. Entre estos elementos, el más importante es el carbono.
El diagrama hierro-carbono, aun cuando teóricamente representa unas condiciones metastables, se puede considerar que en condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas representa cambios de equilibrio.
En el diagrama aparecen tres líneas horizontales, las cuales indican reacciones isotérmicas. La parte del diagrama situada en el ángulo superior izquierdo de la figura se denomina región delta. En ella se reconocerá la horizontal correspondiente a la temperatura de 1493ºC como la típica línea de una reacción peritéctica.
a máxima solubilidad del carbono en el hierro delta (de red cúbica centrado en el cuerpo) es 0,10 % de C, mientras que el Fe gamma (de red cúbica centrado en las caras) disuelve al carbono en una proporción mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta región es muy pequeño ya que no se efectúa ningún tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas.
La siguiente línea horizontal corresponde a una temperatura de 1129ºC, esta temperatura es la de solidificación del eutéctico.
La mezcla eutéctica, por lo general, no se ve al microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase gamma no es estable y experimenta otra transformación durante el enfriamiento.
La última línea horizontal, se presenta a los 722ºC, esta línea corresponde a la temperatura de formación del eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento lento la fase gamma debe desaparecer.
En función del contenido de carbono suele dividirse el diagrama de hierro-carbono en dos partes: una que comprende las aleaciones con menos del 2 % de carbono y que se llaman aceros, y otra integrada por las aleaciones con más de un 2 % de carbono, las cuales se llaman fundiciones. A su vez, la región de los aceros se subdivide en otras dos: una formada por los aceros cuyo contenido en carbono es inferior al correspondiente a la composición eutectoide (0,77 %C) los cuales se llaman aceros hipoeutectoides, y la otra compuesta por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0,77 y 2 %, y que se conocen por aceros hipereutectoides.
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