Resumen Procesos II

Universidad de Pamplona

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Una Universidad incluyente y comprometida con el

desarrollo integral

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

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RESUMEN

PROCESOS INDUSTRIALES II, PRIMER CORTEE

PRESENTADO POR:

WILMER ALEXANDER SUREZ GELVEZ

(1094267587)


FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA

INGENIERIA QUIMICA

PAMPLONA N.S

2014





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RESUMEN

PROCESOS INDUSTRIALES II, PRIMER CORTE

PRESENTADO A:

Ing. Quim. Esp. CARLOS E. TORRES POVEDA

PRESENTADO POR:

WILMER ALEXANDER SUAREZ GELVEZ

(1094267587)


FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA

INGENIERIA QUIMICA

PAMPLONA N.S

2014





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PRIMER CORTE

ENLACE

Un enlace qumico se caracteriza por una situacin de mnima energa, respecto

a los tomos de partida que lo forman, de ah que la formacin de un enlace

qumico implique el desprendimiento de una energa, llamada energa de

enlace, que estabiliza al sistema. Anlogamente para romper el enlace debemos

aportar al sistema una energa denominada energa de disociacin. Se define la

distancia de enlace, como la distancia entre los ncleos de dos tomos; que hace

que las fuerzas atractivas entre cargas opuestas sean mximas, y las repulsivas

sean mnimas.

Regla del Octeto

La mayora de los tomos al formar los enlaces qumicos tratan de ganar

estabilidad, adquiriendo la configuracin electrnica del gas noble ms prximo

(8 electrones en su capa de valencia); para ello ganarn o perdern electrones si

se trata de un enlace inico, o bien lo compartirn si se trata de un enlace

covalente.

Esta regla tiene algunas excepciones:

El H solo necesita 2 electrones en su capa de valencia como el He.

Octete expandido, se da en elementos del tercer periodo y sucesivos, en los que al intervenir los electrones situados en orbitales de pueden tener

ms de 8 electrones al formar el enlace.

Octete incompleto, los compuestos de B tienen 6 electrones (BCl3) y los de Be 4 electrones (BeCl2)

Enlace inico (metal + no metal)

Se forma cuando se combinan tomos de una gran diferencia de

electronegatividad.

Propiedades:

- Punto de fusin alto

- Soluble en agua





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- No conduce electricidad en estado solido

- En estado acuoso si conduce electricidad

- Son frgiles (se deforman fcilmente)

Distinguimos dos procesos:

a) Formacin de los iones el metal pierde electrones y se transforma en un catin; mientras l no metal gana electrones y se transforma en un

anin.

b) La ordenacin de los iones de signo contrario formando una red cristalina. Se define el nmero de coordinacin o ndice de coordinacin

como el nmero de iones de signo opuesto, que rodea a un ion de un

determinado signo. La formacin de una red cristalina lleva consigo el

desprendimiento de una energa de red o energa reticular, que

bsicamente depende de la carga de los iones y de su tamao.

Todos los cristales inicos son elctricamente neutros, de forma que la frmula

del compuesto indica la proporcin en que se combinan cationes y aniones para

formar la red. Bsicamente existen dos tipos de redes:

a) la cbica centrada en las caras NaCl n= 6 y b) la cbica centrada en cuerpo CsCl n = 8.

El tipo de red que se forma depende de factores geomtricos como la relacin

de radios entre el catin y el anin.

ENLACE METALICO

tomos de un mismo elemento metlico pierden e- , catin resto metlico, nube

de e-.

- Punto de fusin alto (insoluble en agua)

- Punto de ebullicin alto

- Conducen la electricidad

- Se deforman sin romperse

ENLACE COVALENTE

Comparten electrones entre tomos no metlicos, adems existen enlace simple,

doble y triple.





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Polaridad: Existen molculas polares y no polares.

Enlace covalente polar: Similares electronegatividades, tomos iguales.

Enlace covalente no polar: tomos de distinta electronegatividad.

Enlace covalente coordinado: Cuando un par de electrones compartidos

pertenecen solo a un elemento.

FUERZAS INTERMOLECULARES

Fuerzas entre dipolo permanentes

Fuerza de enlace de hidrogeno

Fuerza entre dipolos transitorios ( fuerzas de London)

Fuerza entre molculas polares (dipolos permanentes)

METALES

Cuerpo simple, generalmente slido a temperatura ambiente, que es buen

conductor del calor y de la electricidad y que tiene un brillo caracterstico; se

emplea, a menudo en aleacin con otro metal, en la fabricacin de numerosos

objetos.

Conductores: Punto de fusin y ebullicin altos, en el cero absoluto los metales

adquieren una propiedad de superconductividad. Las propiedades ms comunes

son:

Maleables

Dctiles

Opacidad

Brillo

Color

Efecto termo inico foto elctrico

Materiales para ingeniera:

Metlicos: Alta corrosin, alta conductividad elctrica y buenas propiedades metlicas

Polimricos: Maleabilidad, deformidad, se degradan, bajo peso, resistencia a la corrosin y baja resistencia.





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Cermicos: Alta dureza, fragilidad (vidrio, loza,etc.) y aislante trmico.

Compuestos: Mezclas, herramientas de corte, recipientes de reactores, ligeros y dctiles a altas temperaturas.

Metlicos

Sustancias inorgnicas con estructura molecular definida, presentan buena

conductividad elctrica y trmica. Resistentes y ductiles a temperatura

ambiente. Se dilatan y contraen cuando hay un delta de temperatura. Son

altamente corrosivos. Se dividen en dos grupos los cuales son:

Metales ferrosos: Aceros (Fe, C, Ni, y Cu) y fundiciones ( Fe, Si, C y Mn)

No ferrosos: Al, Cu, Mg, Ni, Zn, Pb, Sn y Ti con sus respectivas aleaciones.

Cermicos

Son slidos inorgnicos no metlicos producidos mediante tratamiento trmico.

Comparados con los metales y plsticos son duros, no combustibles y no

oxidables pueden utilizarse en ambientes con temperatura alta, corrosivos y

tribolgicos. En dichos ambientes muchas cermicas exhiben buenas

propiedades electromagnticas, pticas y mecnicas. Una caracterstica

fundamental del trmino material incluye que puedan fabricarse en formas con

dimensiones determinadas.

Propiedades:

Alta temperatura de fusin Baja densidad Rigidez, dureza, resistencia estructural Resistencia a la corrosin Buenos aislantes trmicos y elctricos





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Polimricos

Compuesto orgnico, natural o sinttico, de elevado peso molecular constituido

por unidades estructurales repetitivas que se componen bsicamente de C, H, O,

N. Cadenas de gran tamao formadas por la unin covalente de varias unidades

monomricas.

Propiedades: Se conforman fcilmente por moldeo, para que sean reutilizables

y con un nivel aceptable de calidad, hay que aadir aditivos auxiliares para la mejora de las propiedades. Baja resistencia a la traccin, Uso limitado en

funcin de la temperatura (300C, 530C) gran coeficiente de dilatacin

trmica. Las uniones Van-der-Waals originan la buena ductilidad de algunos

polmeros y que sean blandosy su gran capacidad de deformacin plstica.

Clasificacin trmico-mecnica:

Termoplsticos: Compuestos derivados del petrleo blandos

Termoestables: Compuestos derivados del petrleo rgidos

Elastmeros: Deformacin elstica mayor del 200%

Materiales compuestos:

Hormign, pavimento y madera contrachapada.

Materiales electrnicos o semiconductores

Propiedades: -Resistencia mecnica- ductilidad- maleabilidad- rigidez- fatiga-

termofluencia y desgaste.

Fsicas: Elctricas- pticos- magnticos- trmico- elstico

Qumica: Enlace y corrosidad

Con el metal que se puede hacer?

Laminado, forjado, trefilado, doblado, extrusin, embutido y estirado.

Por medio de temperatura, humedad, corrosin y carga.

Metales ferrosos





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Los metales ferrosos o frricos contienen como elemento base el hierro. Si

observamos a nuestro alrededor, comprobaremos que la mayor parte de los

objetos que nos rodean tienen, en mayor o menor grado, partes fabricadas con

metales ferrosos (hierro, acero, fundicin).

La metalurga es la tcnica de extraccin, tratamiento y transformacin de los

metales para la fabricacin de los objetos ltimos. Siendo los productos

siderrgicos todos aquellos materiales frricos que han sufrido un proceso

metalrgico.

Metales no ferrosos

Resisten corrosin y oxidacin, tienen P.F. bajo, ms blandos, tienen menor

resistencia mecnica que los ferrosos y son ms difciles de obtener. A mayor

pureza, mayor P.F. y conductividad elctrica. Los metales aleados tienen mayor

dureza, mayor resistencia mecnica, menor alargamiento, menor conductividad

elctrica, menor P.F. y menor resistencia a la corrosin. Nombre Smbolo

(kg/dm3)

P.F.

(C)

Color Mineral Propiedades Aplicaciones Aleaciones y sus aplicaciones

Cobre Cu 8.8 1083 Rojizo Cuprita y

calcopirita

Ductil, maleable, conductor

elctrico y trmico

Cables, Tuberas,

serpentines, Caldera

Bronce (Cu - Sn) : Engranajes,

cojinetes y campanas

Latn ( Cu - Zn):Tornillera,

Manillas y clavijas

Estao Sn 7.3 231 Blanco

brillante

Casiterita

(SnO2)

Blando, maleable en frio.

No se oxida a temperatura

ambiente. Grito del Sn al

doblarse

Hojas de papel fino. Hojalata

(Sn-Acero-Sn)

Cu+Sn Bronce

Pb+Sn Soldadura blanda

Cu+Sb+Sn Materiales antifriccin

Plomo Pb 11.3 327 Grisaceo Galena

(PbS)

Blando, maleable, poco

tenaz, resistente a agentes

atmosfricos

Saneamiento, Pintura

antioxidante (minio-

Pb-O), metal antifriccin,

gasolina (rendimiento)

Soldadura blanda

Plomo duro : Pb +Sb

Material Antifriccin:

Pb+Sb+Sn+Cu+

Cinc Zn 7.14 419 Blanco

azulado

Blenda (ZnS) Resiste corrosin y

oxidacin. Alto coeficiente

de dilatacin, maleable y

poco tenaz

Fusibles, proteccin contra

incendios, chapas, canalones

recubrimientos de pilas (-)

Latn

Zamak (Cu+Al+Zn) Piezas

moldeadas Se aplica con pistola (

Metalizado ) o en bao fundido

(Galvanizado )

Cromo Cr 6.8 1900 Grisceo Cromita

(FeCr2O4)

Muy duro, alta resistencia a

la corrosin

Recubrimiento antioxidante,

objetos decorativos, aceros

inoxidables y para

herramientas

Aleaciones con el Acero

Niquel Ni 8.85 1450 Plateado

brillante

Nativo

(Ar+S)

meteoros

Niquelita

Muy tenaz, resistente a la

corrosin y oxidacin

Aceros inoxidables, industria

qumica, recubrimiento de

metles por electrlisis

Aceros aleados

Nicromo (Ni+Cr) Monedas

Compuestos qumicos mediante

Galvanizado

Wolframio

oTungsteno

W 19 3370 Blanco

plateado

Wolframita Resistente a altas

temperaturas. Dctil

Bujas, contactos elctricos,

filamentos bombillas, aceros

htas alta calidad

Aleaciones con el acero

Cobalto Co 8.6 1490 De blanco

rojizo al

azul

Cobaltina

Propiedades similares al Niquel Imanes permanentes, metales

duros (sinterizacin), Aceros

rpidos (muy duros)

Superaleaciones resistentes a altas

temperaturas (Turbinas de aviones)





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Cobre

El cobre est presente en la corteza terrestre principalmente en forma de

minerales sulfurados como la calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4) y

calcosina (Cu2S). El contenido en cobre de estos minerales es bajo, alrededor de

un 0.5% en minas a cielo abierto y hasta un 2% en minas subterrneas.

Obtencin

- Trituracin y molienda - Separacin por flotacin - Tostacin - Calcinacin - Reduccin - Reduccin

Estao

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 estao ms explotado es la casiterita (SnO2).

Proceso

- Lavado y trituracin - Tostacin - Reduccin - Afinado

Plomo

Propiedades:

- Densidad: 11,34 kg/dm3. - Punto de fusin: 327 C. - Resistividad; 0,22 Wmm2/m. - Resistencia a la traccin: 2 kg/mm2. - Alargamiento: 50 %.

El plomo posee las siguientes caractersticas:

- De color grisceo-blanco muy brillante cuando est recin cortado. - Muy blando y maleable - Buen conductor trmico y elctrico - Se oxida con facilidad, formando una capa de carbonato bsico que lo

autoprotege.





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- Reacciona con los cidos lentamente o formando capas protectoras (oxidacin Superficial)

- Resiste bien a los cidos clorhdrico y sulfrico, pero es atacado por el cido ntrico y el vapor de azufre.

- Forma compuestos solubles venenosos Pb(OH)2

Obtencin

- Tostacin (galena + slice + caliza + mat fundente oxido de plomo) - Fusin: horno alto coque + caliza + fundente Pb metlico +

escoria)

- Afinado: Pb bruto

Nquel

Propiedades

- Densidad: 8,85 kg/dm3. - Punto de fusin: 1450C. - Resistividad: 0,11 Wmm2/m. - Tiene un color plateado brillante y se puede pulir muy fcilmente. - Es magntico (lo atrae un imn como si fuese un producto ferroso). - Es muy resistente a la oxidacin y a la corrosin.

Obtencin

- Trituracin y molienda - Flotacin: separar sulfuros - Reduccin con carbono - Afinado por electrolisis: Ni puro

Titanio

Propiedades

- Densidad: 4,45 kg/dm3 - Punto de fusin: 1800 C. - Resistividad: 0,8 Wmm2/m. - Resistencia a la traccin: 100Kg/mm2 - Alargamiento: 5% - Se encuentra abundantemente en la naturaleza, ya que es uno de los

componentes de casi todas las rocas de origen volcnico que contienen

hierro. En la actualidad, los minerales de los que se obtiene el titanio

son el rutilo y la ilmenita





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Obtencin

- Cloruracin - Oxido titanio TiCCl4 altas temperaturas - Reduccin en atmosfera inerte = esponja de titanio - Fundicin esponja = lingote de metal

Aluminio: Obtencin aluminio

Propiedades

- Densidad: 2,7 kg/dm3 - Punto de fusin: 660 C. - Resistividad: 0,026 Wmm2/m. - Resistencia a la traccin: 10 - 20Kg/mm2 - Alargamiento: 50% - Es el metal ms abundante en la naturaleza. Se encuentra como

componente de arcillas, esquistos, feldespatos, pizarras y rocas

granticas, hasta constituir el 8 % de la corteza terrestre.

Obtencin

- Molienda - Mezcla ( Al + cal + soda + vapor) - Decantacin (molienda) - (Al2O3) almina

ALEACION

Es una mezcla con propiedades metlicas, aunque sea un componente debe ser

metlico.

Componente metlico

- Fe - Al - Cu - Pb

Componente no metlico

- P - S - Si - S - As





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Las aleaciones metlicas estn formadas por un agregado cristalino de dos o

ms metales o de metales con metaloides.

Las aleaciones se obtienen fundiendo los diversos metales en un mismo crisol y

dejando luego solidificar la solucin lquida formando una estructura granular

cristalina apreciable a simple vista o con el microscopio ptico.

La estructura queda conformada por diferentes microconstituyentes o fases

como son:

-Cristales simples o de componentes puros, cristalizados separadamente donde

cada cristal contiene un solo componente. En este caso la aleacin llamada

eutctica es una mezcla ntima de cristales formada cada uno de ellos de un solo

componente puro. Estas aleaciones son de poca aplicacin prctica debido a sus

bajas propiedades mecnicas.

Por su baja temperatura de fusin, se emplean casi exclusivamente para la

soldadura dulce. El ejemplo tpico lo constituye la aleacin plomo estao

empleada en la soldadura de lminas de cinc, cobre y latn.

-Cristales de elementos compuestos. Estos cristales estn formados por

compuestos qumicos de los componentes donde no es posible distinguir

separadamente los componentes originales como en el carburo de hierro que le

aporta dureza a los aceros que lo contienen.

-Cristales de solucin slida. Llamada as por semejanza con las soluciones

lquidas. Estn formados por una solucin slida de los componentes puros o

por uno de ellos y un compuesto qumico de ambos. Se forman debido a la

solubilidad de los componentes en el estado slido.

Cuando los cristales de solucin slida se forman con enfriamiento muy lento,

tienen estructuras muy homogneas y de buenas propiedades mecnicas para

emplearlos en la construccin de partes de mquinas.

Las propiedades de las aleaciones dependen de su composicin y del tamao,

forma y distribucin de sus fases o microconstituyentes. La adicin de un

componente aunque sea en muy pequeas proporciones, incluso menos de 1%

pueden modificar intensamente las propiedades de dicha aleacin.





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