domingo, 25 de mayo de 2014

6.5.- NANOTECNOLOGÍA



La nanotecnologia es el conjunto de conocimientos y técnicas que permiten controlar la producción de estructuras a escala atómica. Debe su nombre al prefijo nano- que, aplicado a la unidad de longitud, equivale a 10 -9 metros y se representa con el símbolo nm.

                 



6.5.1. Aplicaciones de la nanotecnología.



 La posibilidad de producir de forma controlada estructuras nanométricas está aplicandose a campos muy diversos.


  • Catalizadores basados en zeolitas, minerales con poros inferiores a un nanómetro, utilizados para fragmentar las grandes moléculas de hidrocarburos para fabricar gasolina.


  • Almacenamiento de datos. Obtención de microchips con transistores más pequeños que permiten menor consumo energético y mayor velocidad de cálculo.


  • Encapsulado de fármacos. Esferas lípidos, liposomas, de 100 nm que encapsulan un fármaco para mejorar su dosificación.


  • Recubrimientos para mejorar la dureza de cerámicas, filtros solares muy selectivos, implantes biomédicos.


  • Investigación biomédica y nuevas técnicas de diagnóstico, como los puntos cuánticos que permiten visualizarla migración de células cancerosas.








6.4.4 MATERIAS PRIMAS

6.4.4. Otros materiales.

Papel: El papel es un material constituido por una delgada lámina elaborada a partir de pulpa de celulosa, una pasta de fibras vegetales molidas suspendidas en agua, generalmente blanqueada, y posteriormente secada y endurecida, a la que normalmente se le añaden sustancias como polipropileno o polietileno con el fin de proporcionarle características especiales. Las fibras que lo componen están aglutinadas mediante enlaces por puente de hidrógeno. También se denomina papel, hoja, o folio, a un pliego individual o recorte de este material.

TIPOS DE PAPEL:

Hay muchos tipos distintos de papel, quizás los mas comunes sean.

  • Papel de Acetato: el de las trasparencias

  • Papel de Burbuja: es un plástico que está lleno de esas burbujas que a todo el mundo le chifla explotar. Si alguien tiene un antojo (de explotar), se vende en rollos contínuos de 0.60 m. de ancho.

  • Papel de Carta: Originalmente, este nombre inglés se daba al papel que se utilizaba para la impresión de acciones (bonds) y que precisaba lo que en aquel momento era de una cierta calidad. Actualmente, es equivalente a lo que se denomina «papel offset», cuya calidad permite una impresión con bordes definidos pero que no lleva ningún recubrimiento (estucado).

  • Papel Cebolla: hay quien llama así al papel de seda, pero los que más se refieren al papel vegetal

  • Papel Reciclable: o retales de papel clasificados y separados de otros desperdicios sólidos y destinados a su uso como materia prima

  • Papel Reciclado: el que ya se usó una vez

  • Papel Vinilo: “en imprenta se suele denominar comunmente como “vinilo” a un tipo de papel plástico con uno de los lados adhesivo. Se imprime por un lado y luego se pega.

  • Papel de Fumar: se usa para liarse cigarrillos. Es muy fino y bastante traslúcido. En aspecto se encuentra entre el papel vegetal y el de seda.

  • Papel Higiénico: lo usamos para limpiarnos.
 

6.4. MATERIAS PRIMAS.


6.4.3. Plásticos.

Los plásticos son materiales formados por pequeñas moléculas llamadas monómeros que se
unen formando cadenas de gran longitud denominadas polímeros. El proceso por el que los
monómeros se unen unos a otros formando polímeros se denomina polimerización. Debido a
todo esto, la palabra polímero es sinónimo de plástico.

El nombre de plástico es debido a su propiedad más significativa, la plasticidad. La plasticidad
consiste en la capacidad de un material para mantener la forma después de haber sido

deformado. La propiedad opuesta a la plasticidad es la elasticidad.

HISTORIA:

Los plásticos son materiales modernos, inventados en 1860 como resultado de un concurso 
realizado en 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collarder 
ofreció una recompensa de 10.000 dólares a quien consiguiera un sustituto del marfil natural, 
destinado a la fabricación de bolas de billar. Una de las personas que compitieron fue el 
inventor norteamericano John Wesley Hyatt, quien desarrolló el celuloide. Si bien Hyatt no ganó el premio, consiguió un producto muy comercial que sería vital para el posterior desarrollo de la industria cinematográfica de finales de siglo XIX. 

En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland sintetizó un polímero de gran interés comercial. Se bautizó con el nombre de baquelita y fue el primer plástico totalmente sintético de la historia

 A lo largo del siglo XX el uso del plástico se hizo extremadamente popular y llegó a sustituir a otros materiales tanto en el ámbito doméstico, como industrial y comercial.

MATERIAS PRIMAS PARA FABRICAR PLÁSTICOS:

Los plásticos son materiales orgánicos, es decir, su componente principal es el carbono. En los 
inicios (siglo XIX) las materias primas eran principalmente de origen animal y vegetal
posteriormente se empleó como materia prima el alquitrán derivado del carbón y a partir de 
1930 y hasta la actualidad, se emplean los hidrocarburos, fundamentalmente el petróleo y en 
menor medida el gas natural. 

PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS:


1) Mala conductividad eléctrica (aislantes): recubrimiento de cables.

2) Mala conductividad térmica (aislantes): mangos de sartenes, aislamiento de edificios.

3) Buena resistencia mecánica (depende del tipo de plástico): En general resisten bien la
tracción (fabricación de cuerdas). Hay plásticos muy resistentes como el policarbonato, el
ABS, la fibra de carbono o el Kevlar.

4) Buena resistencia a los agentes químicos: Permiten envasar productos corrosivos y
resisten bien la intemperie. Esto presenta la desventaja de que la mayoría no son
biodegradables y si no se reciclan o se recogen adecuadamente, permanecen en el medio
ambiente.

5) Baja densidad: son muy ligeros, la mayoría flora en el agua.

6) Economía: son muy baratos salvo excepciones (Kevlar, Nomex, Goretex)

7) Facilidad de fabricación y versatilidad.

8) Plasticidad: se moldean con facilidad.

9) Combustibilidad: arden con facilidad. Inconveniente: no soportan altas temperaturas.
Ventaja: facilita la fabricación por moldeo.

10) Facilidad para combinarse con otros materiales.

TIPOS DE PLÁSTICOS:





FIBRAS TEXTILES:

Las fibras son materiales que tienen una longitud muy superior a su diámetro, de forma que su 
unión permite hacer hilos y con los hilos se hacen tejidos.

Clasificación de las Fibras Textiles Según su Origen: 

o Fibras Naturales: proceden directamente de la naturaleza.
o Fibras Artificiales: La materia prima es de origen natural, pero se hace pasar una masa del
material por una hilera, obteniendo una fibra continua.
o Fibras Sintéticas: similares a las artificiales, pero la materia prima es de síntesis química. 








6.4 MATERIAS PRIMAS

6.4.2. El coltán.

Es un mineral óxido. La columbita está compuesta por óxidos de niobio, hierro y manganeso, y la tantalita está compuesta por óxido de tantalio, hierro y manganeso en cualquier proporción. Estos óxidos constituyen una solución sólida en ambos minerales. Son escasos en la naturaleza y dan un claro ejemplo de materiales que han pasado de ser considerados simples curiosidades mineralógicas a estratégicos para el avance tecnológico debido a sus nuevas aplicaciones.
Se trata de un mineral que se utiliza para fabricar componentes claves de los móviles, smartphones y dispositivos electrónicos portátiles cada vez más potentes y sofisticados. 

El Coltán es un mineral muy escaso que sólo se encuentra en unas cuantas zonas de nuestro planeta, como Tailandia ( 5%), Brasil 5(%), Australia (10%) y África Central (80%, la mayor parte en la República del Congo).
Por esta razón es llamado "El mineral de la guerra". Periódicamente se le menciona en los medios como responsable indirecto (en parte) de la atroz guerra crónica que sufre la República Democrática del Congo (donde se hallan las mayores reservas mundiales de coltán). Actualmente se encuentra en estudio su extracción en la comunidad autónoma de Galicia por una empresa canadiense.



      


6.4 MATERIAS PRIMAS





Materias primas:


Se conocen como materias primas a la materia extraída de la naturaleza y que se transforma para elaborar materiales que más tarde se convertirán en bienes de consumo.

Las materias primas que ya han sido manufacturadas pero todavía no constituyen definitivamente un bien de consumose denominan productos semielaborados, productos semiacabados o productos en proceso, o simplemente materiales.

                                    

6.4.1 Metales. Extracción de metales.

Los metales se caracterizan por su buena conductibilidad térmica y eléctrica, su brillo
característico llamado metálico, no se combinan con el hidrógeno, si se combinan con el
oxigeno formando óxidos y son sólidos a temperatura ordinaria, excepto el mercurio que es
líquido.
La metalurgia es la técnica de la obtención y tratamiento de los metales.
Los metales en estado nativo, es decir en estado metálico, más o menos puros, son muy 
raros. Sin embargo el oro, la plata, el cobre y el mercurio pueden encontrarse en estado 
nativo. 
Lo más frecuente es encontrar el metal combinado con oxígeno, silicio, azufre, etc. La parte 
del mineral formada por la combinación metálica recibe el nombre de mena, mientras que las 
impurezas del mineral forman la ganga o estéril.


Proceso de preparación de los minerales:
  • Tratamiento mecánico de los minerales: tiene por finalidad llevar el mineral a una finura determinada por: 
  1. Trituración.
  2. Molienda.
  • Concentración: separación del compuesto metálico de la ganga.
  1. Concentración Hidromecánica (decantación).
  2. Separación Magnética.        
  • Tratamientos térmicos de los minerales: su finalidad es obtener productos fácilmente manejables sometiendolos a calor.
  1. Calcinación.
  2. Tostación.
  • Aglomeración
  1. Con Cal.
  2. Por sinterización.
Este sería el proceso de preparación de los minerales para obtener los metales. Dependiendo de si son metales FERROSOS o NO FERROSOS se distinguen:

-NO FERROSOS (sin hierro):
  • Por electrolisis: se separa el metal mediante una corriente eléctrica.
-FERROSOS (con hierro):
  • Siderurgia integral:
El Horno Alto: es un horno de cuba, o sea, una gran cavidad formada por dos troncos de 
conos desiguales, unidos por su base mayor. 

                                           
Las materias primas para la obtención del arrabio son: 
  1. Mineral de hierro tratado. 
  2. Carbón de coque: creado mediante un proceso de destilación de la hulla.
  3. Fundente: normalmente se emplea cal, obtenida a partir de la piedra caliza. 
Funcionamiento del horno alto: 

-La carga de las materias primas se efectúa por la boca superior del horno llamada tragante. 

-El mineral, el coque y el fundente caen en capas alternativas a la cuba, que se va gradualmente ensanchando hacia abajo hasta la zona denominada vientre. 
A partir de ahí el horno vuelve a estrecharse en la zona llamada etalaje y se hace cilíndrico en 
la parte inferior, donde se encuentra el crisol cuyo fondo se denomina solera. 
El crisol tiene dos orificios de salida, uno en la parte inferior denominado piquera y otro en la 
parte superior que se llama bigotera o piquera de escoria. 
A la altura del etalaje y alrededor del horno alto, existen unas bocas llamadas toberas por 
donde entra aire caliente (a una temperatura de 750-800°C).
 
-El horno alto está fabricado con ladrillos refractarios (resistentes a altas temperaturas) 
forrados exteriormente con planchas de acero. 

-En la parte superior de la cuba el mineral se va desecando (zona de deshidratación) entre 
los 200º C y los 400ºC. Según va funcionando el horno, el mineral va bajando por su propio 
peso y llega a la parte inferior de la cuba que constituye la zona de reducción: 
                                                    Fe O + CO Fe + CO2 
Esto se efectúa a temperaturas que van de los 400ºC a los 1400ºC. Estas grandes 
temperaturas se alcanzan por la combustión del carbón con el aire que entra en gran 
cantidad por las toberas junto a las cuales se alcanza una temperatura de más o menos 
                                           1800ºC: C + O2 CO2 + 8000 kcal. 

-A la altura del etalaje el hierro que ha perdido el oxígeno empieza a fundirse y a disolver el 
carbono combinándose en parte en la zona de carburación: 
                                                           3 Fe + C Fe3 C 

-Este hierro fundido con el carbono disuelto, cae al crisol. 
Al mismo tiempo, la ganga se ha combinado con el fundente y se ha hecho líquida, quedando 
encima del hierro fundido por su menor peso específico, constituyendo así la escoria. Esta escoria se deja salir por la bigotera. 

-El arrabio fundido se sangra periódicamente dejándolo salir por la piquera, que se abre con 
un largo hierro puntiagudo, tapándose de nuevo con un trozo de arcilla refractaria cuando se 
ha vaciado el crisol. 
 
-El arrabio se lleva en estado líquido a la acería, cargándolo en recipientes (cucharas) o en 
vagones de ferrocarril especiales llamados torpedos. Tanto las cucharas como los torpedos 
son de acero, recubiertos interiormente de material refractario. También se puede verter en 
lingoteras donde se forman lingotes de arrabio o hierro de primera fusión que se almacenan 
para su posterior utilización. 
 
El funcionamiento del horno alto es continuo, periódicamente se va cargando por arriba, en 
pequeñas dosis, cada 10 ó 15 minutos y van saliendo los productos por debajo. El sangrado 
se realiza unas cinco veces al día, aproximadamente cada cinco horas. Los hornos pueden 
producir entre 500 a 2000 toneladas de arrabio cada 24 horas. El alto horno trabaja en 
funcionamiento continuo de 6 a 10 años, después de los cuales tiene que ser demolido y 
vuelto a reconstruir.