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PROCESOS

INDUSTRIALES

Mg. Ing. Roberto Dávila Moran

LA INDUSTRIA DE LOS METALES

ORIENTACIONES Para que usted pueda lograr los objetivos de cada semana ponga en practica las siguientes recomendaciones: 1.Estudiar las ayudas que el profesor entrega. 2.Realizar las actividades que al final se sugiere. 3.Cualquier duda consulte, no se la guarde.

CONTENIDOS TEMÁTICOS 1 La industria de los metales 1.1 La industria siderúrgica 1.2 Aspectos ambientales relacionados a la industria metalúrgica 2 La industria de los minerales no metálicos 2.1 El cemento 2.2 Pintura

se usa para denominar a los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad, poseen alta densidad, y son sólidos en temperaturas normales (excepto el mercurio); sus sales forman iones electropositivos (cationes) en disolución. La ciencia de materiales define un metal como un material en el que existe un solape entre la banda de valencia y la banda de conducción en su estructura electrónica (enlace metálico). Esto le da la capacidad de conducir fácilmente calor y electricidad, y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo que le da su peculiar brillo.

Los metales se obtienen a partir de minerales que forman por parte de las rocas.

La extracción de los minerales se realiza:

*MINAS A CIELO ABIERTO. Se el filón se encuentra a escasa profundidad.

*MINAS SUBTERRANEAS: Si el filón se encuentra a gran profundidad

Existen varios criterios de clasificación de los metales.

METALES FERROSOS: Son aquellos cuyo componente principal es hierro.

METALES NO FERROSOS: son materiales metálicos que no contienen hierro o que lo contiene en muy pequeñas cantidades

Al tacto, los materiales metálicos son duros, no adherentes, fríos y muy suaves si su superficie ha sido pulida o tallada

Las propiedades físicas se ponen de manifiesto ante estímulos como la aplicación de fuerzas, la electricidad, el calor o la luz. PROPIEDADES MECANICAS: son relativas a la aplicación de fuerzas. Cabe destacar las siguientes: dureza, tenacidad, plasticidad, maleabilidad. PROPIEDADES TERMICAS: son las relativas del calor: conductividad, térmicas, dilatación, fusibilidad, soldabilidad. PROPIEDADES ELECTRICAS I MAGNETICAS: los metales permiten el paso de la corriente eléctrica con facilidad

La propiedad química mas importante de los metales es su elevada capacidad de oxidación.

El impacto medio ambiental de los materiales tecnológicos puede llevar a ser muy grave por ello cabe destacar una importante propiedad ecológica

Se recogen y clasifican los diferentes metales. Las latas de aluminio y acero se comprimen para llevarlas a la planta de reciclado. Las latas comprimidas se meten en una trituradora para desmenuzarlas. OBJETOS RECICLABLES DE METAL: Latas de conservas Latas de cerveza Tapas de metal Botones de metal Papel aluminio Bolsa interior de la leche en polvo Alfileres Alambre Cacerola de aluminio Etc.

1.1 La industria siderúrgica

Usos en la industria Metales que están destinados a un uso especial, son el antimonio, el cadmio o el litio.

Los pigmentos amarillos y anaranjados del cadmio son muy buscados por su gran estabilidad, como protección contra la corrosión, para las soldaduras y las aleaciones correspondientes y en la fabricación de baterías de níquel y cadmio. También se le utiliza como estabilizador en los materiales plásticos y como aleación para mejorar las características mecánicas del alambre de cobre. Su producción se lleva a cabo en el momento de la refinación de zinc, con el que está ligado, se trata de un contaminante peligroso.

Usos de los metales en la industria El litio, metal ligero, se emplea principalmente en la cerámica y en los cristales. Para la obtención del aluminio mediante electrólisis. Para soldar, en las pilas y en las baterías para relojes. En medicina (tratamiento para los maníaco-depresivos) y en química. El níquel, a causa de su elevada resistencia a la corrosión, sirve para niquelar los objetos metálicos, con el fin de protegerlos de la oxidación y de darles un brillo inalterable en la intemperie. El denominado "hierro blanco" es, en realidad, una lamina de acero dulce que recibe un baño de cloruro de zinc fundido, y a la que se da después un revestimiento especial de estaño.

1.2 Aspectos ambientales relacionados a la industria metalúrgica

Minería en el Perú

En la actualidad, los metales especialmente: oro, cobre, estaño, plomo, plata, zinc y hierro y los no metálicos: fosfatos, yeso, bentonita, baritina, mármol, calizas y diatomitas constituyen los principales productos de exportación nacional y representan el 50% del total de nuestras exportaciones.

PROTECCION DEL MEDIO AMBIENTE

Límites Máximos Permisibles de Emisión son los estándares, legalmente establecidos de elementos contaminantes contenidos en las emisiones provenientes de actividades mineras

Son las acciones de orden técnico, legal, humano, económico y social, para evitar la degradación del medio ambiente, a niveles que afecten los ecosistemas, la salud y el bienestar social

Desarrollo Sostenible significa satisfacer las necesidades sociales, económicas , ambientales, sin perjudicar la capacidad de las futuras generaciones de satisfacer las propias

Consecuencias de la minería a nivel ambiental La

minería a cielo abierto Es por definición una actividad extractiva no sustentable.

El hecho que mejor lo demuestra es que, para obtener un gramo de oro es necesario remover, triturar y procesar químicamente una tonelada de piedra.

Inicio del proyecto minero Se destruye el bosque y la cubierta vegetal

1º. Cortan todos los árboles 2º. Retiran toda la cubierta vegetal,

2º. Raspan la tierra fértil hasta dejar al descubierto la roca. 3º. Retiran y trasladan toda esta materia fértil como material de desecho.

.

Para sacar el mineral

Usan explosivos (dinamita) para aflojar la roca que contiene el mineral

Con maquinaria pesada remueven la roca y la transportan

.

La roca la pasan por un primer molino para triturarla

.

Luego pasan los terrones a un segundo molino para que quede hecho polvo

.

A través de una banda transportan el material triturado a unos tanques

.

En los TANQUES forman una mezcla pastosa

en los PATIOS .

La mezcla pastosa se traslada a unos PATIOS (encima de unos plásticos) Y se riega durante varios meses con agua y cianuro

.

Una cantidad de cianuro del tamaño de un grano de arroz es suficiente para matar una persona Un poquito de cianuro del tamaño de un grano de arroz Es suficiente para matar una persona

Sustancias químicas como el cianuro empiezan a actuar atrayendo como un imán las partículas de metal. Y ese caldo empieza a escurrir…

.

El caldo que contiene agua con los químicos y el metal escurre hasta las PILAS

.

También queda una gran cantidad de agua y rocas sin metal Este material contaminado se descarga en PATIOS

.

El proceso de extraer metales tiene las siguientes consecuencias:

CONSECUENCIAS DE LA MINERÍA

.

Destrucción del bosque y de la cubierta vegetal

. .

Se modifica el entorno por las grandes remociones de tierra y las voladuras de los cerros hechas con explosivos

Después de utilizar el sistema de minado

Las tierras quedan inútiles para usos tradicionales por decenas de años

.

El agua de lluvia lava la buena tierra empobreciendo los suelos

Se sedimenta en el lecho del río el material de desecho de la mina (polvo)

.

Lo que hace que el agua no pueda ser utilizada río abajo

.

Se contaminan y disminuyen los depósitos de agua del subsuelo Entonces las nacientes se secan, se merman y contaminan los ríos.

Las minas necesitan mucha agua para sacar el mineral

.

Una mina gasta 250 000 litros de agua por hora

Una familia campesina necesita 30 litros por día

.

Esto quiere decir que lo que una familia utiliza en 20 años la empresa minera lo gasta en sólo una hora.

El uso de maquinaria y de explosivos tiene impacto en la salud por el polvo, el ruido y las vibraciones

.

El polvo produce: - asma

- ojos secos, ojos llorosos, conjuntivitis en gran escala.

La minería produce conflictos intracomunitarios, con el gobierno y las mismas empresas

.

2 . La industria de los minerales no metálicos • Características principales de los minerales: son de origen natural se encuentran en estado sólido poseen una combinación química única son materiales inertes.

• Minerales no metálicos:

Son también conocidos como "minerales industriales" Son de menor densidad que los metálicos Sus precios en el mercado son mucho más estables

Minerales no metálicos • • • • • • • •

azufre (S), boro (B), carbonato de calcio (CaCO3), carbonato de litio (Li²Co³), cloruro de sodio (NaCl), nitratos (HN0³), yodo (I), Diamante y varios más.

La sal es un mineral abundante en todo el mundo, principalmente en los océanos.

• Potencial No-Metálico Perú también tiene un gran potencial en minerales no-metálicos • tales como el mármol travertino, diatomita (primer productor de América del Sur), • bentonita y boratos. • En efecto, el Perú está entre los pocos países en el mundo en los que se pueden encontrar depósitos de estos minerales.

2.1 El cemento

¿QUÉ ES EL CEMENTO? • El cemento es un material inorgánico finamente pulverizado, que al agregarle agua, ya sea sólo o mezclado con arena, grava u otros materiales similares, tiene la propiedad de fraguar y endurecer, incluso bajo el agua, en virtud de reacciones químicas durante la hidratación y que, una vez endurecido, conserva su resistencia y estabilidad.

PROCESO DE FABRICACION DEL CEMENTO 1ª Fase: Obtención y preparación de las materias primas. 2ª Fase: Homogeneaización, molienda del crudo y precalentador de ciclones.

3ª Fase: Fabricación de clinker: Horno y Enfriador.

4ª Fase: Molienda de clinker y Expedición.

PROCESOS DE FABRICACIÓN DEL CLÍNKER

• Consiste en llevar la mezcla homogeneizada a hornos rotatorios a grandes temperaturas aproximadamente a 1500 °C. • • • •

Vía Seca. Vía semi-seca. Vía semi-húmeda. Vía húmeda.

PROCESO DE VÍA SECA • La materia prima es introducida en el horno en forma seca y pulverulenta. • El sistema del horno comprende una torre de ciclones para intercambio de calor en la que se precalienta el material en contacto con los gases provenientes del horno.

PROCESO DE VÍA HÚMEDA • Este proceso es utilizado normalmente para materias primas de alto contenido en humedad.

Procesos de vía semi-seca y semi-húmeda • El material de alimentación se consigue añadiendo o eliminando agua respectivamente, al material obtenido en la molienda de crudo. • Gránulos con un 15-20 % de humedad

Molienda de clinker y Expedición. Yeso y Adiciones: El yeso (sulfato cálcico deshidratado) se le añade al clinker, previamente al molido, en proporción del 3 al 5%

• Molienda del Cemento: Se lleva a cabo en molinos de bolas similares en su forma a los molinos de crudo. Controlar la temperatura para que no

• Expedición Finalmente el cemento es almacenado en silos de los que parte hacia su uso.

COMPOSICION QUIMICA • El cemento se compone: • Arcilla: Son silicatos hidratados de alúmina y de cal. • ALUMINATO • SILICATO TRICALCICO

PROPIEDADES FISICAS DEL CEMENTO

• FINURA DEL CEMENTO. • PESO ESPECÍFICO O DENSIDAD APARENTE DEL CEMENTO. • CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO.

TIPOS Y CLASES DE CEMENTO

MERCADO DE CEMENTO La mayor parte del cemento se comercializa en bolsas de 42.5 K. y el resto a granel. Las bolsas por lo general, son fabricadas en papel krap extensible tipo Klupac con variable contenido de hojas, que usualmente están entre dos y cuatro.

• Todas las fábricas disponen de facilidades para el despacho de cemento a granel.

En nuestra industria se produce tipos y clases de cemento que son requeridos en el mercado nacional, según la construcción de la infraestructura necesaria para el desarrollo, la edificación y las obras de urbanización. Los diferentes tipos de cemento que se encuentran en el mercado cumplen estrictamente con las normas nacionales e internacionales

Un cemento hidráulico producido mediante la pulverización del clinker, compuesto esencialmente de silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente una o más de las formas de sulfato de calcio, como una adición durante la molienda.

tipo 1, Normal es el cemento portland destinado a obras de concreto en general

tipo 2, Es para obras de concreto en general y obras expuestas a la acción moderada de sulfatos o donde se requiera moderado calor de hidratación, cuando así sea especificado.

tipo 5, resistente a los sulfatos es el cemento Portland del cual se requiere alta resistencia a la acción de los sulfatos.

El cemento es una sustancia particularmente sensible a la acción del agua y de la humedad, por lo tanto para salvaguardar sus propiedades, se deben tener algunas precauciones muy importantes, entre otras: Inmediatamente después de que el cemento se reciba en el área de las obras si es cemento a granel, deberá almacenarse en depósitos secos, diseñados a prueba de agua, adecuadamente ventilados y con instalaciones apropiadas para evitar la absorción de humedad.

EL CEMENTO Y EL MEDIO AMBIENTE

EL CEMENTO Y EL MEDIO AMBIENTE • El cemento es un material básico en el desarrollo sostenible, evidenciando un excelente desempeño ecológico. • Tradicionalmente el concreto se ha utilizado predominantemente como material de construcción en las casas habitación, hospitales, vías de comunicación e irrigación, contribuyendo a mejorar el nivel de vida la población. Esto ha sido posible por su economía, fácil disponibilidad y adecuación a variados requerimientos.

EL CEMENTO Y EL MEDIO AMBIENTE • El concreto es inmejorable en las obras destinadas a mantener el equilibrio ecológico. El concreto se utiliza en la captación, tratamiento, almacenamiento y distribución del agua potable en las ciudades. Con concreto también se construyen las plantas de tratamiento de las aguas residuales, para evitar la contaminación de ríos y mares. Además es un material necesario en la defensa de riveras para impedir el desborde de los ríos.

2.2 Pintura

Las pinturas

(revestimientos orgánicos) son sustancias líquidas, que a través del proceso, una vez correctamente aplicadas, ( decorar superficie), se transforman en un film sólido. Los componentes principales de las pinturas son los pigmentos los vehículos . los solventes . Aglutinantes . aditivos menores. que, utilizados en cantidades pequeñas también son responsables de propiedades importantes.

• Pigmentos: Son sustancias sólidas en forma de polvo fino, cuya función básica es dar a las pinturas color y opacidad y en otros casos resistencia a la corrosión o resistencia mecánica. Se utilizan pigmentos orgánicos, inorgánicos y cargas minerales, también llamadas pigmentos inertes .

• Vehículo o ligante: Sustancia liquida tiene x función resistencia, color, opacidad, corrosión, consistencia ,son resinas o mezclas de resinas, que poseen una parte sólida que constituye la película una vez seca la pintura. Las propiedades y clasificación de los diversos tipos de pintura se basan en la resina o mezcla de resinas empleadas para su fabricación. Los vehículos más comunes son los siguientes: alquídicos, acrílicos, vinílicos, celulósicos, epoxis, poliuretánicos, silicónicos.

• Solventes:

Los más comunes son el agua y líquidos orgánicos volátiles, cuya función es dar a las pinturas la adecuada consistencia de aplicación. Como se evaporan durante el proceso de secado no permanecen en el revestimiento seco. Sin embargo, la correcta elección de los solventes tiene influencia en la formación de la película.

• Aditivos: Son sustancias de muy diversa naturaleza química, que se añaden en pequeñas proporciones para modificar ciertas características u otorgar propiedades especiales. A título de ejemplo mencionamos secantes, antipiel, antisedimentantes, fungicidas, bactericidas y agentes dispersantes.

¿Cómo se fabrica una pintura?

MAQUINARIA PARA EL PROESO Para la dispersión o molienda de los pigmentos se emplean diferentes equipos, según conveniencia o disponibilidad: los dispersores cinéticos ("Cowles"), los molinos de esferas, ya sea verticales u horizontales los molinos de bolas o los molinos de cilindros

El proceso de dispersión comienza con la carga del vehículo, el agregado de solventes y aditivos con el agitador girando a baja velocidad. A continuación se agregan sucesivamente los diferentes tipos de pigmento, empezando con los de más difícil mojado. A medida que se va espesando la masa, se aumenta la velocidad del dispersor para facilitar la incorporación de la totalidad de los pigmentos y cargas minerales.

La dispersión continúa por 15 a 20 minutos, y debido a la fricción interna la temperatura de la masa tiende a aumentar, lo cual en forma controlada, resulta beneficioso para el proceso.

COMPLETADO En esta etapa se lleva la base de molienda a una concentración más cercana al nivel que tendrá en la pintura terminada, estabilizándola y haciéndola más fácil de manejar, ya que por razones técnicas y económicas la dispersión de pigmento siempre se realiza a la mayor concentración posible. Para esta dilución se utilizan resina y solventes compatibles con la base de molienda y generalmente se incluyen aditivos que ayudan en la estabilización. se transfiere a un tanque de dilución de capacidad adecuada, equipado con un agitador mecánico y un dispositivo de descarga. Con la pasta de molienda en agitación, se completa el agregado de los productos que componen la formulación, empezando con el vehículo, solventes y los aditivos líquidos. Se le agregan concentrados de pigmentos. UTILIZACION TECNOLOGIA DE PUNTA ". La utilización de espectrofotómetros electrónicos acoplados a computadoras equipadas con el software adecuado, resultan de gran ayuda para el colorista en el ajuste de color.

DILUCIÓN En esta última etapa se ajusta la consistencia de la pintura por el agregado de solvente, y de ser necesario se ajusta el brillo. Se envía una muestra al Laboratorio de control de calidad, y obtenida la aprobación respectiva se procede al filtrado y envasado de la pintura terminada FILTRACION Y ENVASADO

Etapa final del proceso de fabricación, quedando el material listo para su expedición.

RIESGOS LESIONES EN MANOS Y PIES  AFECCIONES EN LA PIEL  PROYECCIONES DE PARTICULAS EN LOS OJOS  SOBREESFUERZOS  CONTACTOS ELECTRICOS DIRECTOS E INDIRECTOS

 ATMOSFERAS TOXICAS, IRRITANTES  AMBIENTE PULVIGENO

MEDIDAS PREVENTIVAS  ALMACENAR PINTURAS Y DISOLVENTES EN LUGAR ESPECIFICO  SE PROHIBE ALMACENAR PINTURAS Y DISOLVENTES SIN CERRAR

 ILUMINACION MINIMA DE 100 LUX EN ZONAS DE TRABAJO  ILUMINACION MEDIANTE PORTALAMPARAS ESTANCOS Y AISLANTES  ESCALERAS DE MANO TIPO TIJERA Y CADENILLA LIMITADORA  PROHIBIDO FUMAR O COMER EN ESTANCIAS  MAQUINAS CON DOBLE AISLAMIENTO DE PROTECCION  PROHIBIDA LA FORMACION DE ANDAMIOS CON BIDONES O SIMILAR  OPERACIONES DE LIJADO BAJO CORRIENTES DE AIRE  EMPLEO DE COLAS Y DISOLVENTES EN LUGARES VENTILADOS

EQUIPOS DE PROTECCION INDIVIDUAL  CASCO DE POLIETILENO CON EL MARCADO CE CAT. II  ROPA DE TRABAJO CUBRIENDO LA TOTALIDAD DEL CUERPO  PANTALLA FACIAL CON VISOR DE REJILLA

 BOTAS DE SEGURIDAD CLASE II  GUANTES DE PROTECCION CONTRA AGENTES QUIMICOS  GUANTES DE PRECISION EN PIEL FLOR  GAFAS PANORAMICAS CON TRATAMIENTO ANTIEMPAÑANTE  CINTURON DE SEGURIDAD CAT. III  MASCARILLAS CON FILTROS CONTRA POLVOS Y VAPORES ORGANICOS

CONCLUSIONES Y/O ACTIVIDADES DE INVESTIGACIÓN SUGERIDAS CONTRIBUCION DE LOS MINERALES AL DESARROLLO DEL PAIS.

GRACIAS