Nombre: Denisse Ramrez Vivas

Paralelo: 1

DEBER PROCESOS DE MANUFACTURA

Profesor: Ing. Julin Pea E.

Fecha entrega: jueves 27 de noviembre, 2014

INTRODUCCIN A LOS PROCESOS DE MANUFACTURA Y PROCESOS SIDERRGICOS.

1. Explique los siguientes trminos:

a) Procesos de Manufactura.- Segn su sintaxis, en latn manus significa mano y factura es hacer, por lo tanto significa hacer con las manos, sin embargo debido a las nuevas tecnologas manufactura no es algo realmente realizado con las manos. Se define como el conjunto de actividades organizadas y programadas para la transformacin demateriales mediante la aplicacin de procesos fsicos y qumicos para alterar la geometra, propiedades, y/o apariencia de un material dado para hacer partes, productos, objetos oservicios tiles para la sociedad.

b) Diagrama PITOC.- Por sus siglas en ingles significa (Purchaser Input Transformation Output Customer) Permite definir, las entradas, transformacin, salida y producto final que va a tener el cliente, de una forma sencilla y sistemtica. Esta estructura bsica sirve para identificar la interrelacin y delimitacin de los procesos y laoptimizacinde los mismos.

c) Operaciones de procesamientos.- Las operaciones de proceso son aquellas que utilizan energa con el fin de alterar la forma, propiedades fsicas o apariencia de un objeto de un estado a otro con el fin de darle un valor agregado.

d) Operaciones de ensamblado.- Dos o ms partes son unidas para formar una nueva identidad. Pueden estar conectadas de manera permanente o semipermanente.

e) Capacidad de manufactura.- Son las limitaciones tcnicas y fsicas de una firma de manufactura y cada una de sus plantas.

2. Cul es la clasificacin de los procesos de manufactura?

Procesos que cambian la forma del material.

Procesos que provocan desprendimiento de viruta para obtener la forma, Terminado y tolerancias de las piezas deseadas.

Procesos para acabar superficies.

Procesos para el ensamble de materiales.

Procesos para cambiar las propiedades fsicas de los materiales.

3. Cite las ventajas y desventajas de la produccin masiva, moderada y limitada.

La produccin masiva es variable, y con frecuencia depende ms de los pedidos eventuales. La maquinaria empleada aqu es ms verstil salvo en la maquinaria para producir piezas especiales con ventas o pedidos restringidos. Aqu la cantidad de piezas que se fabrican puede variar de 250.000 a 100.000 por ao dependiendo de su complejidad. Las industrias con volmenes de produccin limitada son ms flexibles, y su volumen y produccin consiste en los lotes limitados depende de pedidos y ventas imprevistas. El equipo que se utiliza es mucho ms verstil aunque requiere de operadores ms competentes para llegar a conformar distintas tareas dependiendo de la pieza o conjunto comprometido. El cambio de productos es frecuente y en algunos casos, el beneficio por pieza producido excede al beneficio alcanzado si se acepta otro tipo de manufactura.

4. Cules son las dos subclases de procesos de ensamble? Proporcione un ejemplo de proceso de cada subclase.

Los procesos de unin permanente: Como por ejemplo los procesos de soldadura

Los procesos de unin semipermanente: Como por ejemplo el ensamble mecnico (ensamble a travs de pernos y elementos roscados, etc.).

5. Clasifique lo siguientes procesos en funcin del estado de la materia prima y sus propiedades.

Procesos mecnicos:

Torneado

Taladrado

Forja con martinete

Extrusin de plstico

Laminacin

Proceso de metalurgia de polvos:

Compactacin de polvos

Procesos qumicos:

Maquinado electroqumico

Oxicorte

Maquinado por descargas elctricas

Fundicin en arena

6. Desarrollar el diagrama de flujo de los procesos de manufactura de los siguientes productos:

a. Obtencin de electrodos

b. Fabricacin de compuertas radiales

Fundicin de chatarra

Centrifugado

Recocido

Enfriamiento y revestimiento

7. De los siguientes trminos dar una explicacin:

a. Arrabio.- Se obtiene fundiendo el mineral de hierro con coque y piedra caliza; su anlisis final depende, ante todo, de la clase de mineral utilizado.

b. Alto horno.- es la construccin para efectuar la fusin y la reduccin de minerales dehierro, con vistas a elaborar la fundicin.

c. Reduccin directa.- es el proceso mediante el que se emplean agentes reactivos reductores como gas natural, coque, aceite combustible, monxido de carbono, hidrgeno o grafito, obtenidos de lareformacin catalticadelCH4. El procedimiento consiste en triturar la mena de hierro y pasarla por un reactor con los agentes reductores, con lo que algunos elementos no convenientes para la fusin del hierro son eliminados. El producto del sistema de reduccin directa es el hierro esponja que consiste en unos pellets de mineral de hierro los que pueden ser utilizados directamente para la produccin de acero con caractersticas controladas.

d. Hierro esponja.- Es la reduccin del hierro en estado slido, empleando hidrgeno o monxido de carbono.

e. Hierro dulce.- o forjado es un material de hierro que posee la propiedad de poder serforjadoy martillado cuando est muy caliente (alrojo) y que se endurece enfrindose rpidamente. Funde a temperatura mayor de 1500C, es poco tenaz y puede soldarse mediante forja.

f. Lingote.- Barra de metal en bruto; se refiere al metal de los hornos aceleradores, moldeado en coquillas o lingoteras.

g. Calamina.- es unmineraldel grupo de lossilicatos, subgruposorosilicatos. Calamina en realidad no es un sinnimo, es el trmino que usaban los mineros para designar a la mezcla que apareca frecuentemente de hemimorfita,smithsonitaehidrocincita, en la parte alta de las minas deZinc.

8. Explicar las funciones de (dentro del alto horno):

a. Aire caliente: Es el de permitir al coque quemarse ms eficientemente y facilitar la formacin de monxido de carbono, que a su vez reacciona con el mineral de hierro, para producir hierro y bixido de carbono. E l empleo del aire caliente en sustitucin del fro, reduce en ms de un 70% la cantidad de coque utilizado. El aire se calienta hasta 500 C, aproximadamente, en precalentadores o estufas que consisten en unas estructuras cilndricas muy altas que queman el monxido de carbono gaseoso, que sale del alto horno. El flujo de aire caliente penetra al horno, a travs de toberas colocadas en su derredor, precisamente arriba del crisol.

b. Piedra caliza: Aadida en la carga, sirve como fundente y reacciona con la ganga del mineral para convertirla en una escoria fluida. La escoria flota arriba del metal fundido y se extrae a periodos frecuentes. El hierro se extrae con menos frecuencia a intervalos de 5 a 6 horas. Por cada tonelada de escoria y 6 ton de gas. La escoria puede ser utilizada para agregarla al concreto y para hacer lana mineral para aislamientos. El gas se lava y se utiliza para precalentar el aire, para generar potencia y para servir como combustible en otros hornos de planta.

c. Coque: Carga alterna, cumple el papel del combustible dentro del proceso.

9. Cules son los minerales de hierro existentes.

Siderita (FeCO3).

Hematites u oligisto (Fe2O3).

Goethita (FeO2H).

Magnetita (Fe3O4).

Limonita (Fe2O3 nH2O).

10. Cules son las impurezas principales en el arrabio que se eliminan en su mayor parte cuando se convierten en acero? Cmo se eliminan estas impurezas?

Carbono, Manganeso, Silicio, Fosforo, Azufre, Vanadio, Titanio. Todas estas impurezas se eliminan por oxidacin a excepcin del azufre que se elimina por reduccin desulfuracin.

11. Describa las diferencias entre acero efervescente agitado, calmado y semicalmado.

Acero efervescente.- Acero que no ha sido completamente desoxidado antes de ser vertido en el molde.

Acero calmado.- Es aquel que ha sido completamente desoxidado antes de ser vertido al molde.

Acero semicalmado.- Es el que est en un punto intermedio entre el acero efervescente y el acero calmado.

12. Cules son los hornos usados para convertir el arrabio metales ferrosos derretidos, mencione su nombre, combustible primario la carga de metal predominante y el producto obtenido (elabore una tabla)?

Convertidor Bessemer-Thomas.- consiste en una caldera con forma de pera forrada de acero y revestida por el interior con material refractario (materiales que soportan altas temperaturas), la parte superior est abierta.

Horno Siemens-Martin.- es un horno de reverbero. La solera se calienta exteriormente y se cargan el arrabio y la chatarra inclinados hacia un orificio de salida. La capacidad de estos hornos es muy variable: los hay hasta de 250 toneladas. La bveda es de ladrillo refractario de slice. Por el exterior circula aire fro para refrigerar. Los gases de la combustin pasan por unos recuperadores que invierten su sentido de circulacin con el aire carburante y producen temperaturas muy elevadas, a unos 1800 C. A dicha temperatura funde la chatarra y lingotes de arrabio solidificado bajo la llama producida en la combustin; se eliminan las impurezas y se consiguen aceros de una gran calidad para fabricar piezas de maquinaria. Su campo de aplicacin es muy amplio, ya que pueden fundir latones, bronces, aleaciones de aluminio, fundiciones y acero.

Horno de hogar abierto o crisol.- semeja un horno enorme, y se le denomina de esta manera porque contiene en el hogar (fondo) una especie de piscina larga y poco profunda (6 m de ancho, por 15 m de largo, por 1 m de profundidad, aproximadamente).

Horno de oxigeno bsico.- es un horno con forma de pera que puede producir unas 300 toneladas de acero en 45 minutos. Es muy parecido al Bessemer con la gran diferencia que a este horno en lugar de inyectar aire a presin se le inyecta oxgeno a presin, con lo que se eleva mucho ms la temperatura que en el Bessemer y en un tiempo muy reducido. La carga del horno est constituida por 75% de arrabio procedente del alto horno y el resto es chatarra y cal. La temperatura de operacin del horno es superior a los 1650C. Es el ms eficiente para la produccin de acero de alta calidad.

Horno elctrico.- ste es el horno ms verstil para fabricar acero, puede alcanzar una temperatura de 1930 C, temperatura que se puede controlar elctricamente. Existen hornos de arco elctrico que pueden contener hasta 270 toneladas de material fundido. Para fundir 115 toneladas se requieren aproximadamente tres horas y 50,000 Kwh. de potencia. Tambin en estos hornos se inyecta oxgeno puro por medio de una lanza.

13. Explique el proceso Bayer para la obtencin de aluminio.

14. En la fabricacin del magnesio desde el agua de mar, qu material puede remplazar la cscara de la ostra?

De la cscara de la ostra se obtiene carbonato de calcio para el proceso de fabricacin de magnesio que se llama reduccin trmica de la magnesia. Una alternativa puede ser la cascara de huevo que en su 94% est formado de carbonato de calcio y Segn el Departamento de Agricultura de Estados Unidos, el pas produjo alrededor de 91 mil millones de huevos en el 2006. Esto representa aproximadamente 455.000 toneladas anuales de cscara, por lo que se tendra una buena fuente para poder reemplazar a la cascara de la ostra. Tenemos tambin los esqueletos de los corales, minerales como la calcita, aragonito, caliza, travertino y mrmol.

15. Describa el mtodo Zn-Pb y el mtodo Electroltico para la obtencin de Zinc.

La extraccin por va hmeda (por electrlisis o hidrometalurgia)

La hidrometalurgia consiste en la produccin, purificacin o la eliminacin de metales o de componentes de metales a travs de reacciones qumicas. Este mtodo es principalmente utilizado en el tratamiento de las rocas que tienen un alto contenido de hierro. Se desarrolla en cuatro fases que son respectivamente: el tueste, la lixiviacin, la purificacin y la electrlisis.

- El tueste:

El tueste transforma elsulfuro de zinc en xido. El dixido de azufre obtenido permitir obtener cido sulfrico que, por una parte entrar en el proceso de fabricacin de agentes fertilizantes, y por otra parte continuar su proceso hacia la etapa siguiente denominada lixiviacin.

El dixido de azufre que se obtiene gracias a este proceso es transformado en cido sulfrico.

El mineral de zinc, despus de la tostacin, es llamado calcina.

- Lixiviacin

Durante la fase de lixiviacin, la calcina es tratada mediante una solucin diluida de cido sulfrico (180-190 g/l). Esta operacin se realiza a una temperatura de aproximadamente 60C y dura entre una y tres horas. En esta fase, queda todava un porcentaje que vara entre 10 y 25% de zinc insoluble que va a ser recuperado gracias a una operacin complementaria.

- Purificacin de la solucin

Despus de la lixiviacin, algunos elementos externos estn todava presentes en la solucin. Su eliminacin se realizar con la ayuda de polvo de zinc. La cantidad necesaria de polvo de zinc depende del porcentaje de impurezas que contiene la solucin. Esta purificacin dura entre una y ocho horas. Al final del proceso, se recuperan las partculas de zinc por filtracin.

- Electrolisis

Una vez purificada la solucin, se vierte en depsitos de electrolisis (tanques de cemento revestidos de PVC), constituidos por nodos de plomo y de ctodos de aluminio. Esta operacin necesita entre 30 y 40C y va a permitir al zinc depositarse en el ctodo de dnde se le despegar por pelaje (o stripping) cada 24, 48 o 72 horas, segn el caso.

La produccin por celda que contiene hasta 86 ctodos de 1,6 m, puede alcanzar 3 t/da.

El zinc obtenido es muy puro (99,995 %). Contiene menos de 50 ppm de impurezas, siendo el plomo la principal.

Finalmente el zinc obtenido es fundido y moldeado enlingotes, que es como ser comercializado en el mercado industrial.

EJERCICIOS DE FUNDICIN

1. Un molde tiene un bebedero de colada de longitud s 6.0 pulg. El rea de la seccin transversal en la base del bebedero es 0.5 pulg2. El bebedero conduce a un canal horizontal que alimenta la cavidad del molde, cuyo volumen es 75 pulg. Determine:

1. la velocidad del metal fundido que fluye a travs de la base del bebedero de colada,

1. la velocidad volumtrica de flujo y

1. el tiempo requerido para llenar la cavidad del molde.

1. El bebedero de colada que conduce al canal de un cierto molde tiene una longitud = 175 mm. El rea de la seccin transversal en la base del bebedero es 400 mm2. La cavidad del molde tiene un volumen = 0.001 m3. Determine:

1. la velocidad del metal fundido que fluye a travs de la base del bebedero,

1. la velocidad volumtrica de flujo y

1. el tiempo requerido para llenar la cavidad del molde.

1. Un metal fundido puede verterse en la copa de vaciado de un molde de arena a una velocidad estable de 70 pulg3/seg. El metal fundido inunda la copa de vaciado y fluye en el bebedero de colada. El rea de la seccin transversal es redonda con un dimetro en la parte superior de 1.375 pulg. Si el bebedero tiene 10.0 pulg de longitud, determine el dimetro adecuado en su base para mantener la misma velocidad volumtrica de flujo.

1. Se sabe que en la fundicin de acero bajo ciertas condiciones, la constante del molde para la regla de Chvorinov es Cm = 15 min/pulg2, segn experiencias previas. La fundicin es una placa plana cuya longitud == 12.0 pulg, ancho = 4.0 pulg y espesor = 0.75 pulg. Determine cunto tiempo tomar la fundicin para solidificar.

1. Se va a fundir en aluminio una parte en forma de disco, El dimetro del disco = 500 mm y su espesor = 20 mm. Si Cm = 2.0 seg/mm2 en la regla de Chvorinov, cunto tiempo tardar la fundicin en solidificar?