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La era de los metales, Acero de Damasco

El hierro esponja son pellets de hierro con cierta cantidad de aire, que se vuelve más manejable y transportable en comparación a lingotes sólidos. Es la materia prima para formar piezas de hierro. Una vez creado el hierro esponja se martilleaba para eliminar las impurezas, una vez purificado se metía en un crisol con polvo de carbón de leña. El crisol se volvía a poner en el horno y se elevaba la temperatura a unos 1200 grados centígrados. Así se formaba el wootz.

Pero, ¿Porque funcionaba tan bien el acero de Damasco y los europeos fracasaron en el uso del wootz? La clave esta en la forja, que es el manejo del acero a base de calor y golpes. Los herreros sirios utilizaban el wootz y forjaban sus aceros a temperaturas de aproximadamente 700 grados centígrados. A esta temperatura este tipo de aleación se vuelve extraordinariamente dúctil, una súper elasticidad para deformarse sin romperse, esta capacidad la aprovechaban para formas sus espadas y utensilios. Los europeos en cambio trataban de manejar el wootz a 1200 grados, a esta temperatura, que era a la que forjaban sus espadas, el wootz se volvía quebradizo y se desintegraba al primer golpe.

Este tipo de espadas de aleación se convirtieron en leyenda, a pesar de que a ciencia cierta, hoy en día no estamos absolutamente seguros de cómo se forjaban. Eran de calidad tan impresionante, que en enfrentamientos con otras civilizaciones como las europeas o mongolas, las espadas de acero de Damasco cortaban y rompían a sus contrapartes. Esto propició que durante la edad media estas piezas de acero se cotizaran altamente entre los nobles europeos y generales de la zona generando historias que se convertirían en la leyenda del acero de Damasco.

imágenes: armasblancas.com.ar pictures2.todocoleccion.net

Creación del Acero Pt.2

En el lugar de tratamiento se añadirán aditivos químicos que producen y aceleran cierto tipo específico de reacciones que logran mantener el acero con la cantidad perfecta de carbono y la consistencia deseada. El tipo de acero depende de la “contaminación” adecuada de carbono, esto es lo que lo diferencia del hierro común y también lo que le da su rigidez y flexibilidad.

De aquí se tiene que transportar a los moldes, principalmente con métodos de extrusión que les dan la forma de lingotes que también los enfrían y los endurecen. Estos lingotes cuadrados tienen aproximadamente diez metros de largo y quince o veinte centímetros de ancho. Como no se pueden utilizar de esta manera se requiere que se modifiquen, esto también se hace en la planta, donde se recalientan los lingotes metiendolos a un horno a casi 2000 grados centígrados por un par de horas para que se vuelva maleable el material.

De ahí los lingotes se meten a los formadores que son rodillos que presionan y modifican el acero, algunos rodillos especiales son tan poderosos que pueden reducir los lingotes de 15 centímetros a llegar hasta los 14 milímetros. También en este proceso se le puede cambiar la forma de la sección transversal, ya sea para volverlas barras cilíndricas o cuadradas o en hojas anchas y largas. El acero es tan maleable que se utiliza para muchos fines, como para carrocerías, varillas, columnas o tornillos. Las barras finalizadas se deben de poner a enfriar en camas de enfriamiento que permite que el enfriamiento se produzca de manera uniforme, ya que si no podría generar torsiones o malformaciones en los materiales.

fuentes: youtube.com

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Creación del Acero

El Acero, una aleación de hierro y carbón que sirve para hacer rascacielos, puentes o incluso navajas para afeitar es sin duda la columna vertebral de la industria, gracias a su increíble resistencia, maleabilidad y dureza.

Para producir acero se requiere hierro, que normalmente se extrae de una mina, pero también se puede obtener al reciclar el hierro que se recoge de chatarra de autos o latas de desecho. En las plantas de reciclaje se utilizan electroimanes, que pueden cargar hasta cinco toneladas de peso para transportar todos estos pedazos a la planta fundidora. De ahí la chatarra se coloca en cestos de metal que pueden llegar a cargar hasta sesenta toneladas, para transportarlos a hornos siderurgicos especiales. Estos hornos pueden ser de gas o eléctricos y llegan a temperaturas de hasta 1600 grados centígrados. Aquí es donde se vacían los cestos llenos de chatarra que se fundirán en unos sesenta minutos, una vez licuado el metal se recogen muestras que serán analizadas para calcular las impurezas y los posibles tratamientos que se le deban hacer.

A la mezcla ya derretida se le coloca un tubo que le inyecta oxígeno, para homogeneizar el hierro y liberar carbono, así como se hacía en el alto horno, además de que también acelera el proceso. El acero fundido se transporta en unos cucharones que pueden llegar a pesar más de sesenta toneladas y con una capacidad de más de cien toneladas de hierro, estos cucharones lo transportaran con el uso de grúas aéreas a otra zona donde serán tratados.

Imágenes: upload.wikimedia.org nostalgica.cl

El Alto Horno Pt.2

En la parte intermedia, con la ayuda de toberas se inyecta el aire enriquecido con oxígeno, lo que eleva la temperatura a unos dos mil grados centígrados, cuando el oxígeno entra en contacto con el carbón de coque produce monóxido de carbono que al ascender por el horno arranca oxígeno al hierro y se convierte en dióxido de carbono, en un proceso químico que se conoce como reducción.

El aire enriquecido con oxígeno eleva la temperatura a unos dos mil grados centígrados. Alrededor de un cincuenta por ciento del monóxido de carbono se recupera del horno y se utiliza en otros procesos como combustible. Las temperaturas alcanzadas en el etalage permite que se produzca la reducción del óxido de manganeso, se elimina el azufre y se funda el mineral de hierro. Una vez fundido el mineral se le conoce como el arrabio, que cae a la parte inferior del horno que se conoce como crisol, aquí se recoge el hierro fundido y la escoria.

El arrabio es un hierro metálico en forma líquida con un alto contenido de carbono e impurezas. En la parte inferior el arrabio fluye por un canal. Se extrae al romper un tapón de arcilla que esta en el inferior que se llama piquera, de ahí el material es colado a unos contenedores especiales llamados vagones termos. El arrabio tiene entre el 91% y 94% de hierro, y otros porcentajes pequeños de carbono, manganeso, azufre, fósforo y silicio. De aquí el arrabio se transportara a hornos especiales llamados convertidores donde será finalmente transformado en acero.

Fuentes: slideshare.net

imágenes: lup-img.buscafs.com estaticos.elmundo.es

Escorias

Las escorias son los materiales de desecho que quedan después de separar los minerales valiosos de la porción inutilizable de lo que se extrae. Existen varios tipos de desechos en los procesos de minería como la escoria, los materiales de sobrecarga y la piedra estéril que es todo lo que queda cuando se extrae y se filtra el producto deseado. Estos materiales rara vez son procesados y necesitan ser extraídos para llegar a los estándares de calidad necesarios por los clientes de las mineras.

Durante la edad de bronce en el mediterráneo ya estaban siendo utilizados un vasto número de procesos metalúrgicos y la escoria eran subproductos coloridos y de aspecto vidrioso, de colores azules y verdes. Su principal uso en ese entonces era en piezas de joyería o como polvo para añadirlo a el uso de ciertas cerámicas como las que han sido encontradas en excavaciones del antiguo Egipto.

Se conoce principalmente a la escoria como los restos en los productos metálicos después de su fundición, cuando se purifica la mezcla. En general se piensa que no tiene ningún uso, pero la verdad es que pueden ser utilizadas como un mecanismo de eliminación de residuos en la fundición del metal así como también pueden servir para controlar la temperatura y evitar la oxidación de los metales en forma líquida antes de entrar en el molde.

Las impurezas de los metales, normalmente óxidos, silicatos y compuestos de azufre se separan una vez que se derrite el metal y se pueden retirar del proceso. Cada proceso produce diferentes tipos de escorias, que también pueden contener calcio, magnesio y aluminio, y si no se extraen debidamente, estos compuestos pueden generar puntos débiles en las estructuras que se construyen con los minerales no filtrados.

Vía: jmcprl.net
Imágenes Vía:
suelosyescorias.com
cedexmateriales.vsf.es

Elementos, Cerio (Ce). Parte 1

El Cerio es un elemento químico de la tabla periódica, y es el más común de las tierras raras, perteneciente al grupo de los Lantánidos. Fue descubierto en Suecia por los químicos Jons Berzelius y Wilhelm Hisinger, e independientemente en alemania por Martin heinrich Klaproth en 1803. Fue nombrado en honor al planeta enano Ceres que había sido descubierto dos años antes.
Para obtener el cerio sus minerales que son la alanita, la monacita, la bastnasita y la hydroxyl bastnasita entre otros, se tiene que procesar de manera especial. Primero se muele y luego se le aplica una solución caliente de ácido sulfúrico para producir sulfatos solubles en agua y tierras raras. Se filtra y sus residuos ácidos son neutralizados con hidróxido de sodio. Se retiran los sedimentos de Torio que normalmente aparecen en estas muestras, de ahí se le da un tratamiento con oxalato de amonio para convertir las tierras raras en oxalatos no solubles. Los oxalatos  se convierten en óxidos por proceso de recocido químico, un proceso cuya finalidad es el ablandamiento y la recuperación o eliminación de estructuras internas. Estos óxidos se disuelven en ácido nítrico para excluir los otros componentes y así obtener sales de cerio. El metal de cerio se obtiene por técnicas de reducción metalo-térmicas.
En estado puro el cerio es un metal plateado que asemeja al hierro en color y brillo, pero que es suave, maleable y dúctil.
El factor más interesante del Cerio es su estructura electrónica variable lo que le da varios usos en las industrias tecnologicas.
Su principal aplicación es en los convertidores catalíticos que reducen las emisiones de gases de invernadero a la atmósfera por los motores de combustión interna. En particular el óxido de cerio se añade a los combustibles de tipo diesel. Otro uso es como agente de precisión en el pulido de componentes ópticos pues se cree que es el más eficiente agente encontrado hasta la fecha.

Vía:lenntech.es
redescolar.ilce.edu.mx

Imágenes vía:
periodictable.com
rincondelvago.com
rareearthelements.us
elementos.org.es
1.bp.blogspot.com

Elementos. Manganeso (Mn) Parte 2

Desde el siglo XVII se sospechaba que la pirolusita escondía un nuevo elemento, pero no fue que en 1774 el químico sueco Johan Gottlieb Gahn lo pudo aislar al separar el óxido de magnesio.

Este metal pronto se convertiría en algo más importante que su uso como productor de lejía que era en lo que se usaba comúnmente. Como otros metales de transición se agregó al acero y se comprobó que cambiaba sus características de acuerdo a la cantidad en que se mezclara. El problema en ese entonces era que el acero invariablemente contiene impurezas, entre ellas el azufre. Al mezclarse con el hierro formaba sulfuro de hierro que tiene una temperatura de fusión relativamente baja. En los puntos de mayor concentración de contaminación de sulfuro de hierro el metal se fundía bastante rápido convirtiéndose en puntos débiles. Es aquí donde entra el manganeso, ya que al añadirse a la mezcla se combinaba con el azufre con mayor fuerza que el hierro, “robandoselo” y evitando estos puntos débiles. Además el sulfuro de manganeso tiene un punto de fusión más alto que el acero convirtiendo este nuevo acero en una maravilla de la siderurgia.


Si se añade un 4-5% el acero se vuelve quebradizo al punto de que se puede romper con un martillo, sin embargo, en la búsqueda de un acero más resistente, el británico Sir Robert Hadfield descubrió que subiendo la concentración a un 12-15% las propiedades cambian radicalmente y se obtiene un acero con una extraordinaria resistencia a los impactos, creando de esta manera el acero Hadfield. Esta nueva aleación se utiliza para fabricar los cascos de los soldados británicos durante la primera guerra mundial ya que eran lo suficientemente resistentes para soportar las metrallas, algo muy común en la guerra de trincheras.

Hoy en día casi el 90% de la producción mundial de manganeso (unas 11 toneladas anuales) se destina al acero. Sus usos antiguos se siguen manteniendo aunque en mucha menor proporción. También se utiliza en la industria del aluminio para fabricar las latas de refrescos pues con un 1.5% de manganeso aumenta la resistencia a la corrosión del aluminio.

Fuentes:
trituradora-piedra.com.mx
eltamiz.com

Imágenes:
trituradora-piedra.com.mx
periodictable.com

eltamiz.com
eltamiz.com


Elementos. Cobalto (Co)

El Cobalto es un elemento químico de símbolo Co, con un número atómico de 27 que no se encuentra en su estado puro en la naturaleza. A través de un proceso de separación se puede obtener en forma pura. En está forma es un metal gris plateado brillante y duro.
En la antigüedad se utilizaba para generar el pigmento color azul, ampliamente usado en pinturas y joyería, así como también darle un distintivo color azul al cristal utilizado en los vitrales.
Su nombre proviene de la palabra alemana para un tipo de espíritu domestico que hacía maldades. En épocas medievales, los mineros sajones le dieron éste nombre al cobalto porque parecía plata pero no se podía extraer. Pensaron que un demonio les jugaba una broma, pero se debía a la rápida oxidación del metal.
Una estatua tibetana, que estuvo en propiedad de los nazis y ahora descansa en la colección privada de Munich donde se permite su estudio resultó que había sido creada a partir de un meteorito que cayó hace 15000 años, compuesto de una mezcla de hierro y cobalto.
Es en muchas maneras es similar al hierro ya que es de los pocos elementos que se puede magnetizar. Es muy bueno para hacer catalizadores ya que es muy dúctil. Los electromagnetos que se hacen de cobalto tienen responden muy rápidamente a cambios en la corriente por lo que se utilizan para hacer equipos de alta fidelidad como las bocinas de las televisiones y equipos de sonido. Se deben de utilizar en las televisiones de color, porque el campo magnético de otros más grandes distorsiona los colores, por lo que se necesitan magnetos muy pequeños y sensibles para que todo funcione correctamente.
En la guerra civil en áfrica en Cartago donde se mina el cobalto provocó una escasez del mineral por lo que las compañías productoras de televisores tuvieron que detener su producción hasta que el suministro del metal se recuperara.

Fuentes:
periodicvideos.cominfomine.commining.com

Imágenes: periodictable.com, mining.com


Ventajas de las Estructuras Metálicas

Actualmente las constructoras han optado por emplear estructuras metálicasporque su versatilidad y durabilidad les aportan numerosas ventajas.

Los componentes livianos en acero pueden armarse directamente en la obra, en un local de ensamblaje cercano, o bien, pueden ensamblarse en paneles en una fábrica. Un reducido equipo de trabajo puede ensamblarlos fácilmente, sin necesidad de maquinaria pesada o de invertir demasiado tiempo en una formación exhaustiva, además de que dichas estructuras se adaptan fácilmente al cableado, tuberías, ventanas, puertas y aislamientos.

Las construcciones realizadas con estructuras de acero ofrecen diseños visualmente agradables, durables y resistentes, a precios razonables. Sobre ellos se pueden emplearse numerosos acabados.

La reducción de costos, el simplificado de los procesos de construcción, y la mejora del desempeño de la estructura, permiten producir productos livianos en acero para construcciones en diversas dimensiones (casas unifamiliares, construcciones de altura media y grandes edificios), grados de resistencia y formas (vigas, viguetas para pisos, entramados para techos, etc.); tanto convencionales como personalizadas.

Imagen Vía: construmatica.com

Vía: tradecommissioner.gc.ca

Tipos de Bridas y sus Características

Estos son los tipos de bridas y sus características:

- Brida con cuello para soldar

Es utilizada con el fin de minimizar el numero de soldaduras en pequeñas piezas a la vez que contribuya a contrarrestar la corrosión en la junta.

Brida deslizante

Es la que tiene la propiedad de deslizarse hacia cualquier extremo del tubo antes de ser soldada y se encuentra en el mercado con cara plana, cara levantada, borde y ranura, macho y hembra y de orificio requiere soldadura por ambos lados.

- Brida roscada

Son bridas que pueden ser instaladas sin necesidad de soldadura y se utilizan en líneas con fluidos con temperaturas moderadas, baja presión y poca corrosión, no es adecuada para servicios que impliquen fatigas térmicas.

Brida loca con tubo rebordeado

Es la brida que viene seccionada y su borde puede girar alrededor de cuello, lo que permite instalar los orificios para tornillos en cualquier posición sin necesidad de nivelarlos.

Brida ciega

Es una pieza completamente sólida sin orificio para fluido, y se une a las tuberías mediante el uso de tornillos, se puede colocar conjuntamente con otro tipo de brida de igual diámetro, cara y resistencia.

Brida orificio

Son convertidas para cumplir su función como bridas de orificio, del grupo de las denominadas estándar, específicamente del tipo cuello soldable y deslizantes.

Brida embutible

Tiene la propiedad de ser embutida hasta un tope interno que ella posee, con una tolerancia de separación de 1/8′’ y solo va soldada por el lado externo.

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Imagen Vía: steelpipeschina.es