FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ACATLN

INGENIERA CIVILMateria:QUMICATRABAJO DE INVESTIGACIN:LA METALURGIA EN LA INGENIERA CIVILPROFESOR:Anselmo llanos riveraALUMNOS:CAMPOS OCHOA DULCE LILIANAMACIAS TORRES DANIEL OCTAVIOGRUPO: 2202

ndiceINTRODUCCIN ------------------------------------------------------------------------ 3MATERIALES METLICOS -------------------------------------------------------------5COMPARACIN DE LOS METALES Y NO METALES-------------------------------6LOCALIZACIN EN LA TABLA PERIDICA-----------------------------------------7METALURGIA----------------------------------------------------------------------------8ETAPAS DE LA METALURGIA EXTRACTIVA--------------------------------------9SIDERURGIA----------------------------------------------------------------------------10ALTO HORNO---------------------------------------------------------------------------12LAS REACCIONES QUMICAS--------------------------------------------------------13FUNDICIN-----------------------------------------------------------------------------14ETAPAS DEL PROCESO---------------------------------------------------------------14ACERO-----------------------------------------------------------------------------------16LAS APLICACIONES MS TPICAS SON-------------------------------------------17VENTAJAS / DESVENTAJAS---------------------------------------------------------19EL ALUMINIO--------------------------------------------------------------------------20LAS APLICACIONES------------------------------------------------------------------21COBRE----------------------------------------------------------------------------------22COBRE EN USOS COMUNES--------------------------------------------------------23COMPARACIN ENTRE EL ACERO Y EL ALUMINIO.--------------------------24HIERRO---------------------------------------------------------------------------------25CONCLUSIN-------------------------------------------------------------------------26GLOSARIO-----------------------------------------------------------------------------27Listado de MATERIALES -----------------------------------------------------------28

Introduccin:Material de construccin para uso en la ingenieraUn material de construccin es una materia prima o con ms frecuencia un producto manufacturado, empleado en la construccin de edificios u obras de ingeniera civil.OrgenesDesde sus comienzos, el ser humano ha modificado su entorno para adaptarlo a sus necesidades. Para ello ha hecho uso de todo tipo de materiales naturales que, con el paso del tiempo y el desarrollo de la tecnologa, se han ido trasformando en distintos productos mediante procesos de manufactura de creciente sofisticacin. Los materiales naturales sin procesar (arcilla, arena, mrmol) se suelen denominar materias primas, mientras que los productos elaborados a partir de ellas (ladrillo, vidrio, baldosa) se denominan materiales de construccin.Los primeros materiales empleados por el hombre fueron el barro, la piedra, y fibras vegetales como madera o paja.CaractersticasLos materiales de construccin se emplean en grandes cantidades, por lo que deben provenir de materias primas abundantes y baratas. Por norma general, ningn material de construccin cumple simultneamente todas las necesidades requeridas: la disciplina de la construccin es la encargada de combinar los materiales para satisfacer adecuadamente dichas necesidades.Propiedades de los materiales Densidad: relacin entre la masa y el volumen Higroscopicidad: capacidad para absorber el agua Coeficiente de dilatacin: variacin de tamao en funcin de la temperatura Conductividad trmica: facilidad con que un material permite el paso del calor Resistencia mecnica: capacidad de los materiales para soportar esfuerzos Elasticidad: capacidad para recuperar la forma original al desaparecer el esfuerzo Plasticidad: deformacin permanente del material ante una carga o esfuerzo Rigidez: capacidad de los materiales de soportar cargas con poca deformacin, es la resistencia a la deformacin.Para llevar mas a fondo este interesante tema de los materiales y su relacin es importante menciona a la ciencia de los materiales que da paso a la investigacin de Estructura, Proceso, Funcionamiento y Propiedades de los diferentes materiales que nos encontramos en la amplia gama de la construccin.La ciencia de materiales es un campo multidisciplinario que estudia conocimientos fundamentales sobre las propiedades fsicas macroscpicas de los materiales y los aplica en varias reas de la ciencia y la ingeniera, consiguiendo que stos puedan ser utilizados en obras, mquinas y herramientas diversas, o convertidos en productos necesarios o requeridos por la sociedad.Incluye elementos de la qumica y fsica, as como las ingenieras qumica, mecnica, civil y elctrica o medicina, biologa y ciencias ambientales. La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcin de sus propiedades y su estructura atmica. Son los siguientes:Metales, Cermicos, Polmeros y materiales compuestos.ArenaEl principal componente de la arena es la slice o dixido de silicio (SiO2). De este compuesto qumico se obtiene: Vidrio, material transparente obtenido del fundido de slice. Fibra de vidrio, utilizada como aislante trmico o como componente estructural (GRC, GRP)ArcillaLa arcilla es qumicamente similar a la arena: contiene, adems de dixido de silicio, xidos de aluminio y agua. Barro, compactado "in situ" produce tapialPiedraLa piedra se puede utilizar directamente sin tratar, o como materia prima para crear otros materiales. Entre los tipos de piedra ms empleados en construccin destacan: Granito, actualmente usado en suelos (en forma de losas), aplacados y encimeras. De esta piedra suele fabricarse el: Adoqun, ladrillo de piedra con el que se pavimentan algunas calzadas. Cal, xido de calcio (CaO) utilizado como conglomerante en morteros, o como acabado protector. Yeso, sulfato de calcio semihidratado (CaSO4 1/2H2O), forma los guarnecidos y enlucidos. Escayola, yeso de gran pureza utilizado en falsos techos y molduras. Cemento, producto de la calcinacin de piedra caliza y otros xidos.El cemento mezclado con arena y grava forma: Hormign, que puede utilizarse solo o armado. Hormign, empleado slo como relleno. Hormign armado, el sistema ms utilizado para erigir estructuras

Y llegamos a nuestro tema principal:Materiales MetlicosLos Metales ms utilizados en la construccin son el Hierro, el Plomo, el Cinc, el Cobre, el Estao y el Aluminio. Estos elementos estn divididos en tres categoras: metales, no metales y metaloides, aqu destacaremos los elementos metlicos y no metlicos.El primero se alea con carbono para formar: Acero, empleado para estructuras, ya sea por s solo o con hormign, formando entonces el hormign armado. Perfiles metlicos Redondos Acero inoxidable Acero cortnOtros metales empleados en construccin: Aluminio, en carpinteras y paneles sandwich. Zinc, en cubiertas. Titanio, revestimiento inoxidable de reciente aparicin. Cobre, esencialmente en instalaciones de electricidad y fontanera. Plomo, en instalaciones de fontanera antiguas. La ley obliga a su retirada, por ser perjudicial para la salud.Estos elementos estn divididos en tres categoras: metales, no metales y metaloides, aqu destacaremos los elementos metlicos y no metlicosHablemos de los metales y sus principales caractersticasDilatacin:Los Metales tienen una amplia dilatacin, en parte debido a su conductibilidad. stas son perceptibles frecuentemente incluso con los cambios de temperatura ambiental.Maleabilidad:Puede modificarse la forma de los Metales y reducirlos a lminas de poco espesor a temperatura ambiente, por estirado, martillado o presin continua.Densidad: Es variable en los Metales. El metal en estado lquido es menos denso que en el estado slido, debido al aumento de volumen que experimenta con el calor.ConductibilidadLa conductibilidad elctrica de los Metales aumenta con la temperatura. Es mxima en el estado de pureza, reducindose a medida que se encuentran en l otros elementos, como por ejemplo el aluminio y el fsforo en el Cobre.

MetalesLa mayor parte de los elementos metlicos exhibe el lustre brillante que asociamos a los metales. Los metales conducen el calor y la electricidad, son maleables (se pueden golpear para formar lminas delgadas) y dctiles (se pueden estirar para formar alambres). Todos son slidos a temperatura ambiente con excepcin del mercurio (punto de fusin =-39 C), que es un lquido. Dos metales se funden ligeramente arriba de la temperatura ambiente: el cesio a 28.4 C y el galio a 29.8 C. En el otro extremo, muchos metales se funden a temperaturas muy altas. Por ejemplo, el cromo se funde a 1900 C.Los metales tienden a tener energas de ionizacin bajas y por tanto se oxidan (pierden electrones) cuando sufren reacciones qumicas. Los metales comunes tienen una relativa facilidad de oxidacin. Muchos metales se oxidan con diversas sustancias comunes, incluidos 02 Y los cidos.Se utilizan con fines estructurales, fabricacin de recipientes, conduccin del calor y la electricidad. Muchos de los iones metlicos cumplen funciones biolgicas importantes: hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, cobre, manganeso, cinc, cobalto, molibdeno, cromo, estao, vanadio, nquel,....NO METALESLos no metales varan mucho en su apariencia no son lustrosos y por lo general son malos conductores del calor y la electricidad. Sus puntos de fusin son ms bajos que los de los metales (aunque el diamante, una forma de carbono, se funde a 3570 C). Varios no metales existen en condiciones ordinarias como molculas diatmicas. En esta lista estn incluidos cinco gases (H2, N2, 02, F2 y C12), un lquido (Br2) y un slido voltil (I2). El resto de los no metales son slidos que pueden ser duros como el diamante o blandos como el azufre. Al contrario de los metales, son muy frgiles y no pueden estirarse en hilos ni en lminas. Se encuentran en los tres estados de la materia a temperatura ambiente: son gases (como el oxgeno), lquidos (bromo) y slidos (como el carbono). No tienen brillo metlico y no reflejan la luz. Muchos no metales se encuentran en todos los seres vivos: carbono, hidrgeno, oxgeno, nitrgeno, fsforo y azufre en cantidades importantes. Otros son oligoelementos: flor, silicio, arsnico, yodo, cloro.COMPARACIN DE LOS METALES Y NO METALESMetalesno metales

Tienen un lustre brillante; diversos colores, pero casi todos son plateados.Los slidos son maleables y dctilesBuenos conductores del calor y la electricidadCasi todos los xidos metlicos son slidos inicos bsicos.Tienden a formar cationes en solucin acuosa.Las capas externas contienen poco electrones habitualmente trss o menos.No tienen lustre; diversos colores.Los slidos suelen ser quebradizos; algunos duros y otros blandos.Malos conductores del calor y la electricidadLa mayor parte de los xidos no metlicos son sustancias moleculares que forman soluciones cidasTienden a formar aniones u oxianiones en solucin acuosa.Las capas externas contienen cuatro o ms electrones*.

* Excepto hidrgeno y helio

LOCALIZACIN EN LA TABLA PERIDICA

MetalesCorresponde a los elementos situados a la izquierda y centro de la Tabla Peridica (Grupos 1 (excepto hidrgeno) al 12, y en los siguientes se sigue una lnea quebrada que, aproximadamente, pasa por encima de Aluminio (Grupo 13), Germanio (Grupo 14), Antimonio (Grupo 15) y Polonio (Grupo 16) de forma que al descender aumenta en estos grupos el carcter metlico).No MetalesLos no metales son los elementos situados a la derecha en la Tabla Peridica por encima de la lnea quebrada de los grupos 14 a 17 y son tan solo 25 elementos. (Incluyendo el Hidrgeno). Colocados en orden creciente de nmero atmico, los elementos pueden agruparse, por el parecido de sus propiedades, en 18 familias o grupos (columnas verticales). Desde el punto de vista electrnico, los elementos de una familia poseen la misma configuracin electrnica en la ltima capa, aunque difieren en el nmero de capas (periodos). Los grupos o familias son 18 y se corresponden con las columnas de la Tabla Peridica.MetalurgiaLos metales en su mayora provienen de los minerales. Los metales ms abundantes en la corteza terrestre que existen en forma mineral son: aluminio, hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, titanio, y manganeso. El agua de mar es una rica fuente de iones metlicos como Na+, Mg+ y Ca+. La obtencin del elemento puro como el hierro, aluminio, entre otros se logra mediante procesos metalrgicos.La metalurgia trata de las operaciones mecnicas y qumicas necesarias para la extraccin de los metales con relacin a sus aplicaciones, como densidad, dureza, elasticidad, tenacidad, conductividad, etc.La metalurgia es la tcnica de la obtencin y tratamiento de los metales desde minerales metlicos hasta los no metlicos. Tambin estudia la produccin de aleaciones, el control de calidad de los procesos vinculados as como su control contra la corrosin. Adems de relacionarse con la industria metalrgica.

La metalurgia implica varios pasos: (1) explotacin de las minas (Obtencin del metal a partir del mineral que lo contiene en estado natural, separndolo de la ganga)(2) concentracin de la mena o su preparacin por algn otro medio para el tratamiento posterior (3) reduccin del mineral para obtener el metal libre (El afino, enriquecimiento o purificacin: eliminacin de las impurezas que quedan en el metal)(4) refinacin o purificacin del metal (5) mezclado del metal con otros elementos para modificar sus propiedades. Este ltimo proceso produce una aleacin, es decir, un material metlico compuesto de dos o ms elementos. (Elaboracin de aleaciones)

Despus de su extraccin de la mina, por lo general la mena se tritura, se muele y luego se trata para concentrar el metal deseado. La etapa de concentracin se apoya en las diferencias de propiedades entre el mineral y el material indeseable que lo acompaa, que se conoce como ganga. Por ejemplo, los gambusinos buscadores de oro usaban una batea para enjuagar la ganga y separarla de las pepitas de oro, ms densas. Otro ejemplo es la magnetita, un mineral de hierro que se puede concentrar moviendo la mena finamente molida sobre una banda transportadora que pasa por una serie de imanes.Etapas de la metalurgia extractiva Transporte y almacenamiento; Conminacin Clasificacin Separacin metal - ganga Purificacin y refinacin Operaciones bsicas de obtencin de metales: Operaciones fsicas: triturado, molido, filtrado (a presin o al vaco), centrifugado, decantado, flotacin, disolucin, destilacin, secado, precipitacin fsica. Operaciones qumicas: tostacin, oxidacin, reduccin, hidrometalurgia, electrlisis, hidrlisis, lixiviacin mediante reacciones cido-base, precipitacin qumica, electrodeposicin y cianuracin.Dependiendo el producto que se quiera obtener, se realizarn distintos mtodos de tratamiento. Uno de los tratamientos ms comunes es la mena ya que es conveniente en el aspecto econmico, consiste en la separacin de los materiales de desecho, normalmente entre los materiales hay arcilla y minerales de silicatos, a esto se le puede denominar como ganga. Para ello, es til el uso del mtodo de la flotacin que consiste que durante el proceso que la mena se muele y se vierte en agua que contiene aceite y detergente. Esta mezcla liquida al batir se va a producir una espuma que va a trabajar con la ayuda del aceite las partculas del mineral de forma selectiva y donde va ir arrastrando hacia la superficie de la espuma dichas partculas y dejando en el fondo la ganga.Para su extraccin de la mena se utiliza las amalgamas que es la aleacin de mercurio con otro metal o metales. Se disuelve la plata o el oro, contenido en la mena para formar una amalgama liquida, que se separa con facilidad del resto de la mena. Es por ello que se usa el oro y la plata se recuperan a travs de la destilacin del mercurio.

SiderurgiaSe denomina siderurgia (del griego , sderos, "hierro") a la tcnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de ste o de sus aleaciones. El proceso de transformacin del mineral de hierro comienza desde su extraccin en las minas. El hierro se encuentra presente en la naturaleza en forma de xidos, hidrxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros. Los ms utilizados por la siderurgia son los xidos, hidrxidos y carbonatos. Los procesos bsicos de transformacin son los siguientes: xidos -> hematita (Fe2O3) y la magnetita (Fe304) Hidrxidos -> Limonita Carbonatos -> Siderita o carbonato de hierro (FeCO3)Estos minerales se encuentran combinados en rocas, las cuales contienen elementos indeseados denominados gangas. Parte de la ganga puede ser separada del mineral de hierro antes de su envo a la siderurgia, existiendo principalmente dos mtodos de separacin: Imantacin:Consiste en hacer pasar las rocas por un cilindro imantado de modo que aquellas que contengan mineral de hierro se adhieran al cilindro y caigan separadas de las otras rocas, que precipitan en un sector aparte. El inconveniente de este proceso reside en que la mayora de las reservas de minerales de hierro se encuentra en forma de hematita, la cual no es magntica. Separacin por densidad:Se sumergen todas las rocas en agua, la cual tiene una densidad intermedia entre la ganga y el mineral de hierro. El inconveniente de este mtodo es que el mineral se humedece siendo esto perjudicial en el proceso siderrgico.Una vez realizada la separacin, el mineral de hierro es llevado a la planta siderrgica donde ser procesado para convertirlo primeramente en arrabio y posteriormente en aceroSiderurgias integrales y acerasSe denomina siderurgia o siderurgia integral a una planta industrial dedicada al proceso completo de producir acero a partir del mineral de hierro, mientras que se denomina acera a una planta industrial dedicada exclusivamente a la produccin y elaboracin de acero partiendo de otro acero o de hierro.Procesos en plantas integrales

Una planta integral tiene todas las instalaciones necesarias para la produccin de acero en diferentes formatos.Hornos de coque: obtener del carbn coque y gas.Altos Hornos: convertir el mineral en hierro fundidoAcera: conversin del hierro fundido o el arrabio en aceroMoldeado: producir grandes lingotes (tochos o grandes piezas de fundicin de acero)Las materias primas para una planta integral son mineral de hierro, caliza y coque. Estos materiales son cargados en capas sucesivas y continas en un alto horno donde la combustin del carbn ayudada por soplado de aire y la presencia de caliza funde el hierro contenido en el mineral, que se transforma en hierro lquido con un alto contenido en carbono.Debido al coste de la energa y a los esfuerzos estructurales asociados con el calentamiento y coladas de un alto horno, estas instalaciones primarias deben operar en campaas de produccin continua de varios aos de duracin. Incluso durante periodos de cada de la demanda de acero no es posible dejar que un alto horno se enfre, aun cuando son posibles ciertos ajustes de la produccin.Las siderrgicas integrales son rentables con una capacidad de produccin superior a los 2.000.000 de toneladas anuales y sus productos finales son, generalmente, grandes secciones estructurales, chapa pesada, redondos pesados, rieles de ferrocarril y, en algunos casos, palanquillas y tubera pesada.Un grave inconveniente ambiental asociado a las siderrgicas integrales es la contaminacin producida por sus hornos de coque, producto esencial para la reduccin del mineral de hierro en el alto horno.Por otra parte, con el fin de reducir costes de produccin las plantas integrales pueden tener instalaciones complementarias caractersticas de las aceras especializadas: hornos elctricos, coladas continuas, trenes de laminacin comerciales o laminacin en fro.La capacidad mundial de produccin de acero en plantas integrales est cerca de la demanda global, as la competencia entre productores hace que slo sean viables los ms eficaces. Sin embargo, debido al alto nivel de empleo de estas instalaciones, los gobiernos a menudo las ayudan financieramente antes de correr el riesgo de enfrentarse a miles de parados. Estas medidas llevan, internacionalmente, a acusaciones de prcticas comerciales incorrectas (dumping) y a conflictos entre pases.

Alto hornoUn alto horno tpico est formado por una cpsula cilndrica de acero de unos 30 m de alto forrados con un material no metlico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El dimetro de la cpsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es mximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno est dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque.Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vaca) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por vlvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza.

Esquema de un alto horno:Evolucin del alto hornoLa investigacin y la modernizacin actuales se centran en mejorar la rentabilidad y la duracin de la instalacin. Tambin se tiene muy en cuenta el limitar el impacto ambiental del alto horno.Mejoras econmicasCircuito de preparacin y carga de materias primas polivalente y configurable. La poca en que la carga de un alto horno estaba formada slo por el mineral y el coque ya ha pasado. Algunos hornos pueden remplazar el mineral por desechos ferrosos y realizar mezclas con minerales de diferentes calidades. Es esencial controlar con precisin la disposicin de las cargas de mineral en la boca de carga del horno.La adaptacin a combustibles ms baratos, sustituyendo el coque por una inyeccin de carbn, gas natural o fueloil en los inyectores. La evolucin de los precios de cada uno de estos combustibles ha justificado la sustitucin del fueloil por carbn triturado a partir de la segunda crisis del petrleo.1Las reacciones qumicasEl alto horno es un reactor qumico, cuyo funcionamiento contra corriente (los gases suben mientras que los slidos se dirigen hacia abajo) le proporciona un rendimiento trmico excelente.Reacciones principales: La primera consiste en reducir mediante el monxido de carbono los xidos de hierro presentes en el mineral de hierro. Produccin del agente reductor CO (monxido de carbono):Dado el exceso de carbono y la temperatura, hay una conversin de todo el oxgeno en monxido de carbono.El coque tiene dos funciones: Por la combustin, se produce el agente reductor (a), sobre todo a la salida de las toberas. La reaccin es altamente exotrmica, se alcanzan temperaturas de 2200 C.Se consume el dixido de carbono (CO2), producido por la reduccin de los xidos de hierro (c) para regenerar el agente reductor (CO), de los xidos de hierro.En el horno, el oxgeno reacciona con el carbono del coque para formar monxido de carbono:2C(s) + 02 (g) 2CO(g) D H = -221 kJEl vapor de agua presente en el aire tambin reacciona con el carbono:C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) D H = + 131 kJ La reaccin del coque con el oxgeno es exotrmica y suministra calor para la operacin del horno, pero su reaccin con el vapor de agua es endotrmica. Por tanto, la adicin de vapor de agua al aire proporciona un medio para controlar la temperatura del horno.En la parte superior del horno, la piedra caliza se calcina (Ec. 22.98). Tambin en este caso el CO y el H2 reducen los xidos de hierro. Por ejemplo, las reacciones importantes del Fe304 son:Fe304(S) + 4CO(g) 3Fe(S) + 4CO2 (g) D H = -15 KJFe304(S) + 4H2(g) 3Fe(S) + 4H20(g) D H = + 150 KJ

Tambin se produce la reduccin de otros elementos presentes en la mena en las partes ms calientes del horno, donde el carbono es el agente reductor principal.

FundicinSe denomina fundicin y tambin esmelter al proceso de fabricacin de piezas, comnmente metlicas pero tambin de plstico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.

Colado del metal fundido.La fundicin en arena consiste en colar un metal fundido, tpicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latn y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida.Para la fundicin con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente ms pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como "flotacin del molde", que ocurre cuando la presin del metal empuja la arena por encima de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria.Etapas del procesoDiseo del modeloLa fundicin en arena requiere un modelo a tamao natural de madera, plstico y metales que define la forma externa de la pieza que se pretende reproducir y que formar la cavidad interna en el molde.Para el diseo del modelo se debe tener en cuenta una serie de medidas derivadas de la naturaleza del proceso de fundicin: Debe ser ligeramente ms grande que la pieza final, ya que se debe tener en cuenta la contraccin de la misma una vez se haya enfriado a temperatura ambiente. El porcentaje de reduccin depende del material empleado para la fundicin.A esta dimensin se debe dar una sobremedida en los casos en el que se d un proceso adicional de maquinado o acabado por arranque de viruta. Las superficies del modelo debern respetar unos ngulos mnimos con la direccin de desmoldeo (la direccin en la que se extraer el modelo), con objeto de no daar el molde de arena durante su extraccin. Este ngulo se denomina ngulo de salida. Se recomiendan ngulos entre 0,5 y 2. Incluir todos los canales de alimentacin y mazarotas necesarios para el llenado del molde con el metal fundido. Si es necesario incluir portadas, que son prolongaciones que sirven para la colocacin del macho.Los moldes, generalmente, se encuentran divididos en dos partes, la parte superior denominada cope y la parte inferior denominada draga que se corresponden a sendas partes del molde que es necesario fabricar. Los moldes se pueden distinguir: Moldes de arena verde: estos moldes contienen arena hmeda. Moldes de arena fra: usa aglutinantes orgnicos e inorgnicos para fortalecer el molde. Estos moldes no son cocidos en hornos y tienen como ventaja que son ms precisos dimensionalmente pero tambin ms caros que los moldes de arena verde. Moldes no horneados: estos moldes no necesitan ser cocidos debido a sus aglutinantes (mezcla de arena y resina). Las aleaciones metlicas que tpicamente se utilizan con estos moldes son el latn, el hierro y el aluminio.Las etapas que se diferencian en la fabricacin de una pieza metlica por fundicin en arena comprende: Compactacin de la arena alrededor del modelo en la caja de moldeo. Para ello primeramente se coloca cada semimoldeo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarn perfectamente.Actualmente se realiza el llamado moldeo mecnico, consistente en la compactacin de la arena por medios automticos, generalmente mediante pistones (uno o varios) hidrulicos o neumticos. Colocacin del macho o corazones. Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, ser necesario disponer machos, tambin llamados corazones que eviten que el metal fundido rellene dichas oquedades. Los machos se elaboran con arenas especiales debido a que deben ser ms resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos para su colocacin en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras del molde y se sujetan. Siempre que sea posible, se debe prescindir del uso de estos corazones ya que aumentan el tiempo para la fabricacin de una pieza y tambin su coste. Colada. Vertido del material fundido. La entrada del metal fundido hacia la cavidad del molde se realiza a travs de la copa o bebedero de colada y varios canales de alimentacin. Estos sern eliminados una vez solidifique la pieza. Los gases y vapores generados durante el proceso son eliminados a travs de la arena permeable.

Enfriamiento y solidificacin. Esta etapa es crtica de todo el proceso, ya que un enfriamiento excesivamente rpido puede provocar tensiones mecnicas en la pieza, e incluso la aparicin de grietas, mientras que si es demasiado lento disminuye la productividad. Adems un enfriamiento desigual provoca diferencias de dureza en la pieza. Para controlar la solidificacin de la estructura metlica, es posible localizar placas metlicas enfriadas en el molde. Tambin se puede utilizar estas placas metlicas para promover una solidificacin direccional. Adems, para aumentar la dureza de la pieza que se va a fabricar se pueden aplicar tratamientos trmicos o tratamientos de compresin. Desmoldeo. Rotura del molde y extraccin de la pieza. En el desmoldeo tambin debe retirarse la arena del macho. Toda esta arena se recicla para la construccin de nuevos moldes. Desbarbado. Consiste en la eliminacin de los conductos de alimentacin, mazarota y rebarbas procedentes de la junta de ambas caras del molde.

Acero:Proceso de produccinEl acero es una aleacin de hierro y carbono. Se produce en un proceso de dos fases. Primero el mineral de hierro es reducido o fundido con coque y piedra pmez, produciendo hierro fundido que es moldeado como arrabio o conducido a la siguiente fase como hierro fundido. La segunda fase, la de aceracin, tiene por objetivo reducir el alto contenido de carbono introducido al fundir el mineral y eliminar las impurezas tales como azufre y fsforo, al mismo tiempo que algunos elementos como manganeso, nquel, hierro o vanadio son aadidos en forma de ferro-aleaciones para producir el tipo de acero demandado.En las instalaciones de colada y laminacin se convierte el acero bruto fundido en lingotes o en laminados; desbastes cuadrados (gangas) o planos (flog) y posteriormente en perfiles o chapas, laminadas en caliente o en fro.PRODUCTOS SIDERURGICOSLos productos siderrgicos se clasifican en funcin del contenido en carbono. Principalmente en dos: Aceros, como mximo un 2.03 % de carbono1. Fundiciones, ms de 2.03 % de carbono y un mximo de 6.67 % CLos aceros a su vez se clasifican en funcin de su calidad, o sea el porcentaje de impurezas admitidas; o bien para realizarles futuros tratamientos. Se clasifican en : Aceros de construccin: Son los aceros ms normales, tienen un amplio margen de admisin de impurezas. Aceros Inoxidables: Son aceros cuyo elemento principal de aleacin son (aparte del carbono), el NIQUEL Y CRONO; tienen un margen ms estrecho en cuando a admitir impurezas. Su principal caracterstica es que tiene ms resistencia que los aceros normales y un mejor comportamiento ante la corrosin. Aceros para temple y revenido: Son aceros de mayor calidad: tienen un margen muy estrecho en cuando a impurezas se refiere, casi no se admiten. Son usados principalmente para practicarles tratamientos trmicos de temple y revenido, para fabricar por ejemplo piezas que van a estar sometidas a grandes esfuerzos. Aceros para T.T. Superficiales: No se admiten impurezas. Acero como material de construccin es muy utilizado debido a su rpida colocacin, y sus ptimas propiedades a Traccin pero al ser un producto industrial su calidad es buena y su aplicacin como armadura para Hormign es extendida en todo el mundo. Acero TenazAlta capacidad de absorber energa si se reduce la cantidad de C o aumenta la cantidad de Mn o los dos. Se convierte en acero tenaz a temperaturas bajas. Tambin ocurre eso si el acero fundido es tratado con aluminio, produciendo el tamao de grano ms pequeo.Estructuras de acero; entre las cuales podemos encontrar las obras de edificacin como de ingeniera civil tales como: Cubiertas (Cerchas), Postes de suministro elctrico, Puentes, Refuerzos de estructuras existente, apeos, Escaleras, altillos, etc.Las aplicaciones ms tpicas son:

MATERIALPROPIEDADESESQUEMA

Barras de acero para hormign:Las barras de acero han de estar recubiertas (con recubrimiento) de hormign para que no se oxiden. La alcalinidad del hormign protege las barras de acero

Las barras de acero

Se necesita acero para dar ductilidad al hormign

Tonillos negros Tiene cantidad < 0.5% C Han de aguantar cargas a cortante y flexin Resistencia a traccin: 391-590 MPa Mnimo lmite elstico: 235-314 MPa

Cables de Puentespropiedades mecnicas necesarias:

alta resistencia dureza resistencia a la fatiga: debido a las cargas fluctuantes del trfico y cargas del viento. resistencia a la corrosin la fabricacin en fro: 0.75-0.85 % C y 0.5%-0.7% Mn resistencia a traccin: 1600 MPa Aceros galvanizados con una superficie de Zinc esto mejora la resistencia.

Revestimientos de AceroSon paneles no estructurales. Pero debe ser resistente y rgido para reducir el coste en la cantidad del materia

Tornillos de alta resistencia: Las dos partes son conectadas por friccin Tornillos de alta resistencia. Son aceros de baja aleacin: Cr-Mo, Ni-Cr-Mo

Acero de rales de tren. TranvaNecesita ser duro y con alta resistencia al desgaste. El paso de los trenes produce cargas dinmicas y los rales han de ser resistentes a la fatiga.

Son aceros con alta dureza y resistencia utilizando aceros con medio-alto contenido en carbono y con relativo alto contenido de manganeso.

La friccin produce un calentamiento de la superficie, luego se enfra y se produce martensita, es una microestructura frgil. Las cargas cclicas pueden producir fisuras en la superficie y esto lleva a la rotura.

VENTAJAS / DESVENTAJAS

Ventaja:1. Se hace ms ligera la estructura, puesto que lleva menos Kg de acero.1. Se consiguen mejores comportamientos mecnicos que con una armadura normal.

Desventajas:Muchos aceros presentan deficiencias:1) baja dureza y por debajo de 21C es un material frgil.2) Bajo lmite elstico3) Baja resistencia a la corrosinEn los ltimos aos se ha encarecido mucho el acero por lo que es un material no-econmico y desde el punto de vista medioambiental, su produccin conlleva un alto gasto energtico1. Control de la calidad del acero1. Problemas originados por la corrosin de la armadura, al ser los aceros ms finos

EL ALUMINIOEl Aluminio es uno de los elementos ms abundantes en la tierra; constituye el 7.3% de su masa. En su forma natural, solamente existe en combinacin con otros materiales.Es un metal blanco con matiz ligeramente azulado. Se obtiene por electrlisis de la bauxita en criolita fundida. Muy dctil y maleable, puede obtenerse en hilos o en hojas, como el Oro. El Aluminio es resistente al aire por cubrirse de una capa de xido invisible, como un barniz que le protege, por ser muy adherente. Las aguas potables y cidos le atacan.Puede soldarse con soplete o elctricamente, debindose emplear fundentes para eliminar la capa de xido.El Aluminio es un material sustentable. Ms del 55% de la produccin mundial de Aluminio se realiza utilizando energa hidroelctrica renovable. Casi la totalidad de los productos de Aluminio pueden ser reciclados para producir nuevos productos, sin perder su calidad y propiedades. Es por ello que el creciente uso del Aluminio reciclado en diferentes aplicaciones le da el reconocimiento de metal verde.Caractersticas: 1. No tiene temperatura de transicin: se puede usar para bajas temperatura. 1. Es ligero, aunque tres veces menos resistente que el acero1. Por su estructura cristalina (CCCaras), tiene buenas caracteristicas para deformar. 1. Es dctil y maleable 1. Es resistente a la corrosin gracias a la oxidacin natural que se da en su superficie que lo protege en su interior. 1. APTO para moldeo, laminacin, conformado por estirado, extrusin y embuticin1. Nunca se usa el Al puro, sino en aleacin, Al-Si, Al -Mn, Al-Mn-Mg.La resistencia a la corrosin puede ser mejorada por ANODIZADO, puesto que la capa que se crea naturalmente es muy fina y con este proceso se hace mayor; es un proceso que se hace con un bao electroltico en cido sulfrico, con lo que se queda una capa extremadamente porosa, que hace que cerrarla por inmersin en agua, por lo que el xido se hidrata y obtenemos una capa resistente, protectora, compacta,dura y TRANSPARENTE por lo que le podemos dar color.Anodizacin Anodizado es una tcnica utilizada para modificar la superficie de un material. Se conoce como anodizado a la capa de proteccin artificial que se genera sobre el aluminio mediante el xido protector del aluminio, conocido como almina. Esta capa se consigue por medio de procedimientos electroqumicos, de manera que se consigue una mayor resistencia y durabilidad del aluminio.Con estos procedimientos se consigue la oxidacin de la superficie del aluminio, creando una capa protectora de almina para el resto de la pieza. La proteccin del aluminio depender en gran medida del espesor de esta capa (en micras).El nombre del proceso deriva del hecho que la pieza a tratar con este material hace de nodo en el circuito elctrico de este proceso electroltico.La anodizacin es usada frecuentemente para proteger el aluminio y el titanio de la abrasin, la corrosin, y para poder ser tintado en una amplia variedad de colores.Las tcnicas de anodizado han evolucionado mucho con el paso del tiempo y la competencia en los mercados por lo que pasamos de una capa de xido de aluminio con el color gris propio de este xido hasta la coloracin posterior a la formacin de la capa hasta obtener colores tales como oro, bronce, negro y rojo. Las ltimas tcnicas basadas en procesos de interferencia ptica pueden proporcionar acabados tales como azul, gris perla y verde.Hay distintos mtodos de coloracin de las capas de xido formadas: coloracin por sales y coloracin por tintes siendo la primera opcin la ms habitual y la que ms calidad en acabado y durabilidad garantiza.Como tcnica reciente se est desarrollando los acabados por interferencia (azul, gris y verde) basados en modificaciones posteriores del poro del xido de aluminio formado en la etapa propia de anodizado. Esta modificacin microscpica del poro se consigue mediante reproduccin de condiciones de temperatura, concentraciones de electrolito, voltajes, superficie de carga afectada y caractersticas de la aleacin. El control de estas variables y la reproducibilidad de las condiciones del proceso son las que determinan el acabado azul, gris o verde.Las aplicaciones ms tpicas son:MATERIALUSO EN LA CONSTRUCCINESQUEMA

Lacado de aluminioProcedimiento especial de proteccin de la superficie de los perfiles de Aluminio con una capa de pintura aplicada, puede ser en polvo o lquida.

Carpintera exterior de aluminio

Aplomado y nivelacin.Comprobacin sellada con paramentos.Comprobacin golpes y araazos.Comprobacin cierres y ajustes.Funcionamiento persianas

Laminas de aluminio

Las lminas de aluminio son frescas, muy livianas, antimagnticas y resistentes a la corrosin

Cobre:El cobre (smbolo qumico Cu y de nmero atmico 29). Es un elemento qumico de color rojizo metlico cuya principal caracterstica es ser uno de los mejores conductores de la electricidad. Por ello, se utiliza habitualmente para fabricar cableado elctrico. Otra de sus caractersticas es su condicin de metal duradero, pudindose reciclar un nmero ilimitado de veces sin perder sus cualidades iniciales.Su historia se remonta a la prehistoria, cuando fue utilizado junto con la aleacin cobre-estao, el bronce. El cobre, de vital importancia, es el metal ms utilizado justo por detrs del aluminio y el hierro. Entre otros, se encuentra en algunos alimentos como el marisco, las legumbres o las nueces. Igualmente, el agua potable cuenta con cierta cantidad de cobre. Es un metal de poca dureza que destaca por ser fcil de mecanizar. Ello permite que pueda adoptar formas de lminas de cobre o forjas a travs de determinados procesos de fabricacin. El uso del cobre se emplea, sobretodo, en la fabricacin de cables elctricos, para lo cual, se utiliza cobre puro 100%. Sus caractersticas:Resistente: El cobre posee una combinacin de propiedades naturales que le dotan de una alta resistencia. El tubo de cobre no sufre corrosin, no se degrada con el tiempo, y conserva inalterables sus caractersticas fsicas y qumicas. La mejor prueba es la larga tradicin del cobre en aplicaciones exteriores: expuesto al ambiente, en instalaciones vistas, no necesita ningn tratamiento de acabado.Duradero: Al ser un material resistente y noble, es lgico que el cobre asegure una prolongada vida til a las instalaciones, incluso las sometidas a las ms duras condiciones se conservan en excelente estado y ptimo rendimiento durante dcadas. El cobre no pierde sus cualidades con el paso del tiempo, la que se traduce en dos beneficios directos: rentabilidad y largos aos de tranquilidad.Fcil de instalar: Gracias al sistema de soldadura por capilaridad y al reducido espesor de las condiciones, el montaje en el lugar de la obra es sencillo, rpido y limpio, incluso en edificios habitados. El cobre se puede trabajar en el taller y prefabricar montajes en serie que despus se transportan fcilmente a la obra gracias a la ligereza de los tubos. As se abaratan los costos, por el ahorro de tiempo y de mano de obraResistencia a la corrosin:El cobre debido a sus caractersticas, es sin duda el metal apropiado para la fabricacin de tuberas. El cobre tiene la particularidad de cubrirse de una capa de xido que penetra en el metal solo unas cuantas micras, esta capa sirve de proteccin indefinida, de ah que las tuberas de cobre tengan un excelente comportamiento frente a la totalidad de los materiales de construccin y de los fluidos a conducir, asegurando as una larga vida til.Fcil de unir:Debido a los sistemas de unin que se emplean en las tuberas de cobre; soldadura capilar y compresin en tuberas rgidas y de compresin en tuberas flexibles; as como la ligereza del material y el uso de herramientas mnimas y ligeras, las uniones se efectan con gran facilidad y rapidezCuadro del cobre en usos comunes en la construccin:MaterialUso en la construccinEsquema

TuberaLas tuberas de cobre se fabrican sin costura, lo que permite tener espesores de pared mnimos calculados para resistir perfectamente las presiones de trabajo que se presentan en cualquier instalacin- Drenaje- Riego- Industrial- Minera- Dragado- Aguas residuales

LaminaAleacin para techos, gran maleabilidad, resistencia

Accesorios Tubera rgida tipo N, M, L, K y DWV Tubera flexible RST, L y K Tubera nitrogenizada L y K Tubera flexible de usos generales Tubera rgida forrada con polietileno Tubera para control de temperatura Tubera flexible para refrigeracin forrada con polietileno

Soldadura unin permanente y las partes soldadas se vuelven una sola unidad forma ms econmica de unir componentes Menos escoria que disponer.

El cuadro siguiente expresa la comparacin entre las Caractersticas Fsicas y Mecnicas entre el Acero y el Aluminio.

Caractersticas Fsicas y MecnicasPerfiles Laminados Acero (A37, A42, A52)Aluminio

Peso Especfico (gr/cm3)7,852,70

Punto de Fusin (C)1535658

Coeficiente de Dilatacin Trmica Lineal (10-6 C-1)1123

Resistividad Elctrica (microhmios-cm2/cm)192,8

Resistencia a Traccin (N/mm2)370-620250-300

Lmite Elstico 0,2 (N/mm2)240-360270

Mdulo de Elasticidad (N/mm2)200.00065.000

HierroPirometalurgia del hierroLa operacin pirometalrgica ms importante es la reduccin del hierro. ste est presente en muchos minerales, pero las fuentes ms importantes son los minerales de xidos de hierro: hematita, Fe203. y magnetita, Fe304. La reduccin de estos xidos se lleva a cabo en un alto horno como el que se ilustra en la figura. Un alto horno es un reactor qumico muy grande capaz de operar de manera continua. Los hornos mayores tienen ms de 60 m de altura y 14 m de ancho. Cuando operan a plena capacidad, producen hasta 10,000 toneladas de hierro al da. El alto horno se carga por la parte superior con una mezcla de mena de hierro, coque y piedra caliza. El coque es hulla que ha sido calentada en ausencia de aire para expulsar los componentes voltiles; contiene alrededor de 85 a 90 por ciento de carbono. El coque sirve como combustible que produce calor a medida que se quema en la parte baja del horno. Este material es tambin la fuente de los gases reductores CO y H2. La piedra caliza, CaC03, sirve como fuente del xido bsico en la formacin de escoria. El aire, que entra en el alto horno por el fondo despus de un precalentamiento, es tambin una materia prima importante, pues se requiere para la combustin del coque. La produccin de 1 Kg. de hierro crudo, llamado hierro de arrabio, requiere aproximadamente 2 Kg. de mena, 1 Kg. de coque, 0.3 Kg. de piedra caliza y 1.5 Kg. de aire.Resumen:El empleo del hierro como material para estructuras de edificacin no tiene lmites, debido a sus buenas cualidades tcnicas. En esta obra, el autor ha pretendido dar una idea clara sobre las propiedades tcnicas del hierro, sus formas comerciales, las uniones de los elementos, la tcnica constructiva, el clculo de los diversos elementos metlicos y sus aplicaciones.Se ha procurado en este libro, dar una idea clara de los minerales que constituyen el hierro y los mtodos de obtencin empleados, las propiedades tcnicas, formas comerciales, uniones de los elementos, tcnica constructiva, clculo de los diversos elementos metlicos y de sus aplicaciones prcticas.

CONCLUSINLa clasificacin ms fundamental de los elementos qumicos es en metales y no metales.La mayora de los elementos se clasifican como metales. Los metales se encuentran del lado izquierdo y al centro de la tabla peridica. Los no metales, que son relativamente pocos, se encuentran el extremo superior derecho de dicha tabla.

Los metales se caracterizan por ser buenos conductores del calor y la electricidad, mientras los no metales carecen de esa propiedad. Los no metales forman enlacen covalentes, con excepcin del hidrgeno que puede formar enlace covalente e inico.

Una parte importante de la metalurgia es la produccin de metales a partir de sus memas, y consta de tres etapas tratamiento preliminar, reduccin y refinado.

Los elementos qumicos metlicos y no metlicos son los constituyentes bsicos de la vida del humano.

La corteza terrestre est compuesta en su mayor parte por oxgeno y silicio. Estos elementos qumicos, junto con el aluminio, el hierro, el calcio, el sodio, el potasio y el magnesio, constituyen el 98,5% de la corteza terrestre.

GLOSARIOElemento:Son sustancias que no pueden descomponerse en otras ms simples mediante cambios qumicos.

Metales: Elementos que son buenos conductores del calor y la electricidad y tienen tendencia a formar iones positivos en los compuestos inicos.

No metales: Elemento que por lo general son malos conductores del calor y la electricidad.Compuesto:Son sustancias puras formadas por dos o ms elementos diferentes, combinados en una proporcin constante.Enlace qumico:Es la fuerza de unin que existe entre dos tomos, para adquirir la configuracin electrnica estable de los gases inertes y formar molculas estables.

Materiales ms utilizados en construccin (materia prima: metal)A Acero Acero al Carbono Acero Aleado Acero Calmado Acero Colado Acero Corrugado Acero Corten Acero de Aleacin Acero Dulce Acero Efervescente Acero Estirado en Fro Acero Estructural Acero Galvanizado Acero Hipoaleado de Gran Resistencia Acero Inoxidable Acero Intemperizado Acero Laminado Acero Negro Acero Suave Aluminio Aluminio Anodizado Aluminio en Fachadas Ligeras Arco Elctrico Arco VoltaicoB BronceC Chapa Chapa de Metal Estirado Chapa de Metal Expandido Chapa Galvanizada Chapa Nervada Chapa Perforada Chatarra Cinc Cobre Cromo CtodoD Deploy DuraluminioE Electrlisis EstaoF Falso Techo del Caf del Baluarte Fundicin FusinH Hierro Hierro Colado Hierro ForjadoK KeyL Latn Latn de Aluminio

L cont. Latn Naval Latn Ordinario Latn RojoM Manganeso Metal Desplegado Metal en Interiores Metal MuntzN NquelP Pasivacin Plomo Proceso de Fabricacin del Acero a Partir de Chatarra Propiedades del Acero Aleado Proteccin Catdica Proteccin Electroltica PUNTpart OverHead GlazingR Reciclado del Aluminio Recubrimiento Textil que Protege contra la Radiacin ElectromagnticaT Tipos de Acero Tratamientos del Aluminio TumbagaZ Zinc

Bibliografahttp://rincondediego.blogspot.mx/2009/04/el-hierro-en-la-construccion.htmlhttp://www.google.com.mx/imgres?q=COBRE+USOS26