materiales no férreos y ciclo de utilización

MATERIALES NO FÉRREOS Y CICLO DE

UTILIZACIÓN

Toni Martínez Blasco

ÍNDICE

1.  Metales y aleaciones no férricas 2.  Materiales cerámicos 3.  Polímeros 4.  Termoplásticos 5.  Elastómeros 6.  Polímeros termoestables 7.  Los residuos 8.  Residuos sólidos urbanos 9.  Tratamientos de residuos sólidos urbanos 10. Técnicas de tratamiento de los RTP 11. Recuperación o reutilización de los RTP

METALES Y ALEACIONES NO FÉRRICAS

Introducción: resistencia específica Las aleaciones no férricas se clasifica en funcion del elemento mayoritario. Las más comunes son cobre, aluminio, magnesio y titanio. Los no férreos son todas aquellas aleaciones que no tienen como base el hierro La mayoría de las aplicaciones están relacionadas con la ligereza y la resistencia por eso Resistencia mecánica específica = Resistencia mecánica / Densidad

- El cobre sin alear es tan blando y dúctil que es difícil de mecanizar. - Resiste muy bien a la corrosión. - - La resistencia mecánica y el comportamiento ante la corrosión del cobre mejoran al alearlo - La aleación más común es el latón - Los bronces son aleaciones de cobre con estaño. Son más resistentes que los latones y tienen una gran resistencia a la corrosión

Cobre y sus aleaciones

Aluminio y sus aleaciones

- Se caracterizan por la relativa baja densidad, las elevadas conductividades eléctricas térmicas y la resistencia a la corrosión - Posee una elevada ductilidad - Su principal limitación es la baja temperatura de fusión (675 ºC) - Muy indicado para envases y contenedores de todo tipo - Cuando se alea con otro metal: aumenta la resistencia mecánica pero disminuye su resistencia a la corrosión -Elementos más comunes para alear: cobre, magnesio, zinc y silicio

Magnesio y sus aleaciones - Posee la menor densidad en comparación con los metales

estructurales - Se utiliza por su bajo peso - Sus aleaciones son inestables y susceptibles de corrosión marina,

pero resistentes a la corrosión atmosférica. - Los elementos más comunes de aleación son aluminio, cinc y

manganeso. -Adecuados para elementos sometidos a grandes aceleraciones

- Posee una densidad baja y un punto de fusión muy elevado

- Las aleaciones poseen una extremada resistencia, son muy dúctiles y fácilmente forjables

- Uno de sus inconvenientes es su alto poder de reacción con otros materiales a alta temperatura.

- resistencia a la corrosión muy elevada

Titanio y sus aleaciones

METALES CERÁMICOS

MATERIALES CERÁMICOS Compuestos unidos mediante enlaces iónicos y covalentes.

Los materiales cerámicos son duros, frágiles, alto punto de fusión, baja conductividad térmica y eléctrica, con una cierta estabilidad química y térmica, y alta resistencia a la compresión.

Materiales Cerámicos No Cristalinos (vidrios):

. Vidrios de silicato Sílice fundida, obtenida a partir del SiO2 . Vidrios modificados de silicato Los oxidos modificadores rompen la red de sílice cuando la relación oxígeno-silicio se incrementa significativamente . Vidrios de silicato Vidrios producidos a partir del fosfato de aluminio o de boro.

Diagramas de fases de los materiales cerámicos

Los diagramas de fase presentan soluciones sólidas, capas de miscibilidad y reacciones de tres fases. Se puede aplicar también la ley de la palanca para realizar los cálculos de determinación de las fases y de las composiciones de equilibrio

Conformación de materiales cerámicos

Los productos cerámicos son fabricados compactando polvos en matrices que son posteriormente calentadas a fuertes temperaturas para enlazar las partículas entre sí. Etapas del proceso de conformación son: 1. Preparación del material 2. Moldeado o fundido 3. Tratamiento térmico por secado o horneado a altas temperaturas

Técnicas de Conformado

-  Los productos fabricados por aglomeración de partículas pueden ser conformado por vía húmeda, plástica o seca. Métodos más utilizados son:

a) Prensado En Seco: para fabricar productos refractarios y componentes cerámicos electrónicos. Consiste en compactar los polvos b) Compactación Isostática: Los polvos cerámicos se carga en una matriz flexible que se encuentra dentro de una cámara de fluido hidráulico al que se le aplica presión. La fuerza compacta el polvo. Posteriormente, se somete a calentamiento para obtener la microestructura deseada. c) Compresión en caliente: Se obtienen piezas de alta densidad y propiedades mecánicas optimizadas, combinando la presión y los tratamientos térmicos. d) Moldeo en barbotina: Proceso de fundición por revestimiento. e) Extrusión: Los materiales cerámicos en estado plástico se pueden extrusionar a través de un troquel de embutir.

Tratamientos Térmicos

La última etapa en el proceso de conformación de un material cerámico. Formas:

1. Secado y eliminación de aglutinante. Eliminar el agua del cuerpo cerámico plástico antes de someterlo a altas temperatura

2. Sinterización: En primer lugar el material en polvo se compacta a altas presiones lo que produce una soldadura en frío y, por último, se utilizan altas temperaturas lo que produce la soldadura final de las partículas.

3. Vitrificación: Determinados productos contienen una fase vítrea. Mientras dura el tratamiento a altas temperaturas, la fase vítrea se licua y pasa a rellenar los poros del material.

Rotura De Los Materiales Cerámicos

Las cerámicas suelen ser materiales poco tenaces y presentan el llamado fenómeno de la factura frágil que consiste en la amplificación del esfuerzo en las grietas.

Material cerámico roto

POLÍMEROS

POLÍMEROS

Clasificación de los Polímeros:

- En función de mecanismo de la reacción de polimerización: Existen polímeros por adición y por condensación

-En función de la estructura del polímero: Se pueden encontrar polímeros en cadena y en red.

-En función del comportamiento del polímero frente al calor: Nos encontramos con polímeros termoplásticos, termoestables y elastómeros.

Son moléculas gigantes de origen orgánico, que tienen pesos moleculares muy grandes. El proceso químico para obtenerlos se denomina Polimerización

Polimerización por mecanismos: Adicción: tiene lugar porque un monómero tiene un doble enlace covalente entre dos átomos de carbono que se puede convertir en sencillo y se le puede añadir otro monómero, formando así una cadena. Esto se hace añadiendo agua oxigenada Condensación: esto ocurre por la acción del calor, la presión o la presencia de un catalizador

Grado de polimerización Describe la longitud promedio a la cual crece una cadena. Grado de polimerización= Masa molecular del polímero/ Masa molecular del monómero

Técnicas de conformado de polímeros termoplásticos

Extrusión: Moldeo por soplado:

Moldeo por inyección:

https://www.youtube.com/watch?v=Gm6HgSGT6DM

https://www.youtube.com/watch?v=H7I-br5M2mw

Conformado al vacío: Calandrado: Hilado:

Moldeo por compresión:

Moldeo por transferencia:

https://www.youtube.com/watch?v=c3Rdxs6jWks

TERMOPLÁSTICOS

Termoplásticos - Polietileno: Tipos LDPE baja densidad

y HDPE alta densidad. Material más utilizado por su bajo coste de producción y sus grandes aplicaciones industriales. Aislantes eléctricos, contenedores...

- Cloruro de polivinilo (PVC): Segundo más empleado. Alta resistencia química y facilidad para ser mezclado con gran cantidad de aditivos. PVC con o sin aditivos:Tuberías, ventanas, zapatos, chubasqueros...

-Polipropileno (PP): Tercero mas

empleado. Es muy barato. Resistencia química a la humedad y al calor, baja densidad, buena dureza superficial y una flexibilidad notable. Productos hogar, electrodomesticos...

- Polimetilmetacrilato (PMMA): Duro, rígido, transparente y ofrece buena resistencia a inclemencias del tiempo: acristalar aviones, embarcaciones...

- Poliamidas (náilones): Procesables por fusión. Capacidad de soporte de carga óptima a elevadas temperaturas, buena tenacidad, baja fricción y resistencia física. Soportes, piezas antifricción...

- Policarbonatos: Alta resistencia, tenacidad y estabilidad dimensional. Son buenos aislantes térmicos y son transparentes. Pantallas de seguridad, levas, engranajes...

- Poliésteres: Baja absorción de humedad y resistentes a muchos productos químicos y aislantes. Conectores, enchufes, relés...

ELASTÓMEROS

Elastómeros - Caucho natural: La materia prima es el

látex. Neumáticos

- Neopreno: Caucho sintético. Mala flexibilidad a bajas temperaturas y buena resistencia frente a la gasolina y los aceites. Recubrimientos de cables, alambres y mangueras

- Cauchos de silicona. Silicón: Son usados dentro de un rango de temperaturas comprendido entre -100ºC y 250ºC. Selladores, juntas de materiales, aislantes eléctricos...

POLÍMEROS TERMOESTABLES

Polímeros Termoestables

- Fenólicos: Es de bajo coste y posee

buenas propiedades como aislante térmico y eléctrico. Son fácilmente moldeables, pero limitados en el color (negro y marrón). Elevada dureza, rigidez y una notable resistencia química. Interruptores, conectores, botones, tiradores...

- Resinas epoxi: Bajo peso molecular en

estado líquido y son buenos lubricantes. Utilización: Como recubrimientos protectores y decorativos por su buena adhesión y gran resistencia mecánica y química. Recubrir latas y baterías

Capa de resina epoxi aplicada al suelo y a unos esquís

- Poliésteres insaturados: Baja viscosidad.

Susceptibles de ser mezclados con grandes cantidades de materiales de relleno y reforzantes. Utilizados para fabricar paneles de automóviles, prótesis, cascos de botes pequeños...

LOS RESIDUOS

Residuos RSU: Producen daños al medio ambiente y a la salud de las personas RTP: Residuos tóxicos y peligrosos, procedentes sobre todo de las

actividades industriales.

Residuos Sólidos Urbanos: Son los generados en los domicilios particulares, comercios, oficinas y servicios, así como todos aquellos que no tengan la calificación de peligrosos y que por su naturaleza o composición puedan asimilarse a los producidos en los anteriores lugares o actividades.

Tratamientos de los residuos sólidos urbanos

Vertedero controlado: Los residuos se depositan en células limitadas por franjas verticales y

horizontales de tierra. Los residuos se compactan y se cubren con tierra formando capas. Una vez que se ha rellenado el espacio. Se cubre de tierra y se le da función de espacio público de recreo

Incineración: Es caro, pero se produce menos volumen. Se trata de meter los

residuos en un horno a alta temperatura pero antes han sido extraídos los residuos gaseosos nocivos

Producción de metano: La descomposición natural de la materia orgánica produce un gas rico en metano. Este o se envía a la red de gas de la ciudad o se utiliza para producir energía eléctrica

Compostaje: A la materia orgánica se le extrae todos los líquidos que contiene y posteriormente se utiliza como abono o compost.

Técnicas de separacion y reciclado de materiales: Consiste en clasificar los residuos solidos urbanos. Separarlos por

tipos. Plasticos, papel, aluminio... Y posteriormente darles un segundo uso.

Residuos tóxicos y peligrosos

Aquellos que contienen una serie de sustancias, y en unas cantidades tales que suponen un riesgo tanto para la salud humana como para el medio ambiente.

Técnicas de tratamientos de los RTP

Incineración: Trata de exponer los RTP a elevadas temperaturas y el calor

producido se recupera en la combustión en forma de energía.

Tratamiento Físico-Químico: Se trata de dar a los residuos baños gastados de la industria de

transformados metálicos y contienen fundamentalmente sustancias de naturaleza inorgánica disueltas o en suspensión

Depósitos de seguridad: Vertedero emplazado sobre terrenos geológicos del suelo o subsuelo

destinado al almacenamiento de determinados residuos industriales considerados RTP, con el fin de que sus propiedades nocivas no puedan afectar al medio natural y ni a la salud humana