Tema uso de los no metales en los procesos industriales




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TRABAJO PROCESOS FÍSICO-QUIMICOS

TEMA

USO DE LOS NO METALES EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES

INTEGRANTES

FRAANCISCO ALARCON

FRANCISCO ORTEGA

RAFAEL GOMEZ YANETH

LUIS SALSEDO

ROINER JARAMILLO

YEISON DIAZ ARIAS

LORENA NIVIA

JHON PAEZ

LEIDY OLIVIA

DOCENTE:

RAFAEL GUTIÉRREZ CERA

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA

FACULTA DE INGENIERÍA

SANTAMARTA D.T.C.H

2011

INTRODUCCIÓN

El hombre en la búsqueda de superar sus propios retos, ha siempre intentado mejoras sus propios desafíos ya superados, y producto de la investigación continua a encontrado en la naturaleza un grupo de elementos para su desarrollo que ha clasificado en una categoría especifica, el siguiente trabajo vamos a entregar una completa información sobre como los elementos conocidos como NO METALES se encuentran involucrados en los procesos de transformación de materia, más que todo usados para fines industriales, empezaremos presentando cuales son estos elementos y algunas de sus propiedades, con lo cual nos ayudares de la tabla periódica, vamos a presentar, como en el recorrido del desarrollo industrial y humano, el hombre saca provecho de los atributos de estos elementos para crear tecnología y desarrollar las ya existentes, como estos elementos en combinación con algunos de sus compañeros de la tabla periódicas han sido capaces de mejorar en concepto de rapidez y economía algunos de los procesos industriales, cuáles han sido las implicaciones del uso de estos materiales y una perspectiva lateral del uso de los mismos.

OBJETIVOS

Objetivo general

  • Conocer la participación de los elementos clasificados como no metales en los procesos de transformación industrial

Objetivos específicos

1) entender la importancia de los no metales en los procesos de transformación de materia

2) identificar algunos procesos industriales donde se usen los no metales en la industria.

3) preparar al estudiante para enfrentar retos con los que encontrara en su ámbito laboral.

CONTENIDO

1) Definición

2) Propiedades

2.1) el petróleo y sus usos

3) En estado natural y extracción

4) Implicaciones en los procesos

5) Impacto económico

6) Impacto ambiental.

7) Investigaciones

8) Conclusión

DEFINICIÓN


Carbono(C):
Estado Natural: Libre en dos formas: diamantes y grafito. Combinado se encuentra en la mayoría de los compuestos químicos. 

Propiedades: Diamante: densidad 3,45g/ml, duro, frágil y muy estable. Grafito: muy blando, color negro, buen conductor de calor y electricidad.

Usos: Diamante: en joyería, y en la fabricación de instrumentos para cortar láminas delgadas. Grafito: fabricación de electrodos, lápices. Como combustible en forma de hulla, antracita, lignito y gas natural (Butano, Propano). 
Oxígeno (O):
Estado Natural: Solo: se encuentra en forma gaseosa; y combinado en la mayoría de los compuestos. Propiedades: Incoloro, insípido e inodoro. Se combina con todos los elementos químicos conocidos. Usos: En la respiración de los seres vivos, para soldaduras y como combustible de cohetes.
Nitrógeno (N):

Estado Natural: Solo: en forma gaseosa. Combinado: en numerosos compuestos y componentes de los seres vivos. Se encuentra en sales inorgánicas como el Nitrato de Sodio Na(NO3) y el Nitrato de Potasio (KNO3).

Propiedades: Incoloro, inodoro e insípido; punto de ebullición es 196 oC. Cuando se encuentra solo se le califica de “inerte” porque es poco reactivo.
Usos: Llenado de bombillos eléctricos, como refrigerante, en termómetro, indispensable en la constitución de los seres vivos.
Azufre (S):

Estado Natural: Libre se encuentra en varias formas, y también en numerosas combinaciones, entre ellas están: Galena (PbS) Blenda (ZnS) Cinabrio (HgS) Propiedades: En su forma amarilla: fácil de combinar.  Rómbico: en forma de cristales que funden a 112,8 oC. Monoclínico, esta forma funde a 119 oC. Usos: En la preparación de Ácido Sulfúrico, materia prima de muchas plantas industriales en la obtención de sus productos. Fabricación de fertilizantes y explosivos, así como en cremas medicinales.
Fósforo (P):

Estado Natural: No se encuentra libre en la naturaleza. Se encuentra en numerosas combinaciones, abundan en los seres vivos. Propiedades: En forma sólida es quebradizo, funde a 209 oC.

Usos: Componentes muy importante de los seres vivos, muy relacionado con la transferencia de energía. Se utiliza en la fabricación de cerillas, (Fósforos), fuegos artificiales y abono.


Bromo (Br):

Estado Natural: No existe solo por su alta reactividad. Sus sales son muy comunes, tales como el Bromuro de Sodio (NaBr).

Propiedades: Es un liquido color pardo, rojizo, de olor irritante. Su punto de ebullición es 58,78 oC. Usos: En la fabricación de colorantes, sus sales se utilizan en medicinas; acompañado a la Plata se utiliza en Fotografía.
Hidrógeno (H):

Estado Natural: Solo, se encuentra en forma gaseosa, y combinado en la mayoría de sus compuestos. Propiedades: Gas incoloro, inodoro e insípido.  Usos: Se encuentra en el agua, lo que lo hace indispensable para la vida. Se utiliza en metalurgia por su carácter reductor, como combustibles en sopletes. Constituye al Amoniaco (NH3) muy utilizado para fabricar fertilizantes.


Silicio (Si):

Estado Natural: Es muy abundante en la corteza terrestre en forma de silicatos en rocas y arena. Propiedades: Semimetal cristalino. Punto de fusión 1412 oC, punto de ebullición 3267 oC y densidad 2,33g/cm3. De color pardo oscuro y aspecto amorfo. Reacciona en diversos metales a altas temperaturas, pero es inerte a temperaturas ambiente. Usos: En la fabricación de vidrios, en cemento para la construcción, en siliconas.
Cloro (Cl):

Estado Natural: Se encuentra en un porcentaje de casi el 0,2% en la corteza y atmósfera terrestre. Sus principales minerales son: el cloruro de sodio, sal marina o sal gema, la carnalita y la silvina; y combinado con el hidrógeno, formando ácido clorhídrico, en algunas fuentes de origen volcánico.

Propiedades: Es un gas verde amarillento, de olor sofocante que prodúcela tos y, respirado en cantidad algo considerable, produce la hemoptisis y la muerte. Es fuertemente oxidante y soluble en agua. Se combina con el hidrógeno para formar el HCl.  Usos: Se emplea como desinfectante, lejía para el blanqueo de las fibras vegetales, algodón, papel, etc.; para potabilización del agua, en anestesia, (cloroformo), como insecticida (DDT), para recuperar el estaño de los desechos de hojalata. En las industrias del bromo y yodo consumen, también, buena parte del cloro industrial.
Iodo (I):

Estado Natural: no se encuentra libre en la naturaleza, sino siempre combinado y formando yoduros y yodatos. Muchas aguas minerales lo contienen, en el aceite de hígado de bacalao, en las algas marinas y en las plantas y animales (sobre todo en el hígado y la glándula tiroides).
Propiedades: Es sólido, cristaliza en laminillas o tablas rómbicas de color negro violado con reflejos metálicos. A temperatura ordinaria desprende vapores de olor desagradable y característico. Reacción característica del Iodo: la del engrudo del almidón al cual da color azul intenso, en frío, color que desaparece cuando se calienta 

PETRÓLEO Y DERIVADOS

El petróleo es una sustancia aceitosa de color oscuro a la que, por sus compuestos de hidrógeno y carbono, se le denomina hidrocarburo.

La composición elemental del petróleo normalmente está comprendida dentro de los siguientes intervalos:

Elemento%

Peso

Carbón

84 – 87

Hidrógeno

11 – 14

Azufre

0 – 2

Nitrógeno

0.2

Ese hidrocarburo puede estar en estado líquido o en estado gaseoso. En el primer caso es un aceite al que también se le dice crudo. En el segundo se le conoce como gas natural.

Según la teoría más aceptada, el origen del petróleo y del gas natural- es de tipo orgánico y sedimentario.

Esa teoría enseña que el petróleo es el resultado de un complejo proceso físico-químico en el interior de la tierra, en el que, debido a la presión y las altas temperaturas, se produce la descomposición de enormes cantidades de materia orgánica que se convierten en aceite y gas.

Esa materia orgánica está compuesta fundamentalmente por el fitoplancton y el zooplancton marinos, al igual que por materia vegetal y animal, todo lo cual se depositó en el pasado en el fondo de los grandes lagos y en el lecho de los mares.

Junto a esa materia orgánica se depositaron mantos sucesivos de arenas, arcillas, limo y otros sedimentos que arrastran los ríos y el viento, todo lo cual conformó lo que geológicamente se conoce como rocas o mantos sedimentarios, es decir, formaciones hechas de sedimentos.

Entre esos mantos sedimentarios es donde se llevó a cabo el fenómeno natural que dio lugar a la creación del petróleo y el gas natural.

Ese proceso de sedimentación y transformación es algo que ocurrió a lo largo de millones de años. Entre los geólogos hay quienes ubican el inicio de todo ese proceso por la época de los dinosaurios y los cataclismos. Otros opinan que hoy se está formando de una manera similar el petróleo del mañana.

En un comienzo los mantos sedimentarios se depositaron en sentido horizontal. Pero los movimientos y cambios violentos que han sacudido a la corteza terrestre variaron su conformación y, por consiguiente, los sitios donde se encuentra el petróleo.

Los orígenes del gas natural son los mismos del petróleo, pues, como se dijo antes, el gas es petróleo en estado gaseoso.

Cuando se encuentra un yacimiento que produce petróleo y gas, a ese gas se le llama "gas asociado". Pero también hay yacimientos que sólo tienen gas, caso en el cual se le llama "gas libre".

Otros yacimientos sólo contienen petróleo líquido en condiciones variables de presión y transferencia. Generalmente el petróleo líquido se encuentra acompañado de gas y agua

DERIVADOS Y USOS.

Los siguientes son los diferentes productos derivados del petróleo y su utilización:

Gasolina motor corriente y extra: Para consumo en los vehículos automotores de combustión interna, entre otros usos.

Turbocombustible o turbosina: Gasolina para aviones jet, también conocida como Jet-A.

Gasolina de aviación: Para uso en aviones con motores de combustión interna.

ACPM o Diesel: De uso común en camiones y buses.

Queroseno: Se utiliza en estufas domésticas y en equipos industriales. Es el que comúnmente se llama "petróleo".

Cocinol: Especie de gasolina para consumos domésticos. Su producción es mínima.

Gas propano o GLP: Se utiliza como combustible doméstico e industrial.

Bencina industrial: Se usa como materia prima para la fabricación de disolventes alifáticos o como combustible doméstico

Combustóleo o Fuel Oil: Es un combustible pesado para hornos y calderas industriales.

Disolventes alifáticos: Sirven para la extracción de aceites, pinturas, pegantes y adhesivos; para la producción de thinner, gas para quemadores industriales, elaboración de tintas, formulación y fabricación de productos agrícolas, de caucho, ceras y betunes, y para limpieza en general.

Asfaltos: Se utilizan para la producción de asfalto y como material sellante en la industria de la construcción.

Bases lubricantes: Es la materia prima para la producción de los aceites lubricantes.

Ceras parafínicas: Es la materia prima para la producción de velas y similares, ceras para pisos, fósforos, papel parafinado, vaselinas, etc.

Polietileno: Materia prima para la industria del plástico en general

Alquitrán aromático (Arotar): Materia prima para la elaboración de negro de humo que, a su vez, se usa en la industria de llantas. También es un diluyente

Acido nafténico: Sirve para preparar sales metálicas tales como naftenatos de calcio, cobre, zinc, plomo, cobalto, etc., que se aplican en la industria de pinturas, resinas, poliéster, detergentes, tenso activos y fungicidas

Ciclohexano: Es la materia prima para producir caprolactama y ácido adípico con destino al nylon.

Tolueno: Se usa como disolvente en la fabricación de pinturas, resinas, adhesivos, pegantes, thinner y tintas, y como materia prima del benceno.

Xilenos mezclados: Se utilizan en la industria de pinturas, de insecticidas y de thinner.

Ortoxileno: Es la materia prima para la producción de anhídrico ftálico.

Alquilbenceno: Se usa en la industria de todo tipo de detergentes, para elaborar plaguicidas, ácidos sulfónicos y en la industria de curtientes.

El azufre que sale de las refinerías sirve para la vulcanización del caucho, fabricación de algunos tipos de acero y preparación de ácido sulfúrico, entre otros usos. En Colombia, de otro lado, se extrae un petróleo pesado que se llama Crudo Castilla, el cual se utiliza para la producción de asfaltos y/o para mejoramiento directo de carreteras, así como para consumos en hornos y calderas.

El gas natural sirve como combustible para usos doméstico, industriales y para la generación de energía termoeléctrica.

En el área industrial es la materia prima para el sector de la petroquímica. A partir del gas natural se obtiene, por ejemplo, el polietileno, que es la materia prima de los plásticos.

Del gas natural también se puede sacar gas propano. Esto es posible cuando el gas natural es rico en componentes como propanos y butanos, corrientes líquidas que se le separan.

PROPIEDADES FÍSICAS







a. Los no metales varían mucho en su apariencia.

b. No son lustrosos.
c. Por lo general son malos conductores del calor y la electricidad.
d. Sus puntos de fusión son más bajos que los de los metales (aunque el diamante, una forma de carbono, se funde a 3570 ºC).
e. A temperatura ambiente los encontramos en estado gaseoso (H2, N2, 02, F2 y C12), líquido (Br2) y un sólido volátil (I2). El resto de los no metales son sólidos que pueden ser duros como el diamante o blandos como el azufre.

f. Al contrario de los metales, son muy frágiles y no pueden estirarse en hilos ni en láminas.
g. No tienen brillo metálico y no reflejan la luz.
h. Muchos no metales se encuentran en todos los seres vivos: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre en cantidades importantes, otros son oligoelementos. Como el fluro y el silicio.

PROPIEDADES QUÍMICAS.

a. Su electronegatividad es de mediana a alta.
b. Presentan 4 ó más electrones en su último nivel, no "removibles".
c. Sus moléculas son generalmente biatómicas y covalentes.
d. Forman compuestos iónicos con los metales y covalentes con otros no metales.
e. Son todos elementos representativos pertenecientes al bloque p de la tabla periódica.
f. Al ionizarse forman aniones.(se reducen), porque incorporan electrones en su nivel más externo

Estado natural y extracción

La extracción, producción o explotación del petróleo se hace de acuerdo con las características propias de cada yacimiento.

Para poner un pozo a producir se baja una especie de cañón y se perfora la tubería de revestimiento a la altura de las formaciones donde se encuentra el yacimiento. El petróleo fluye por esos orificios hacia el pozo y se extrae mediante una tubería de menor diámetro, conocida como "tubing" o "tubería de producción".

Si el yacimiento tiene energía propia, generada por la presión subterránea y por los elementos que acompañan al petróleo (por ejemplo gas y agua), éste saldrá por sí solo. En este caso se instala en la cabeza del pozo un equipo llamado "árbol de navidad", que consta de un conjunto de válvulas para regular el paso del petróleo.

Si no existe esa presión, se emplean otros métodos de extracción. El más común ha sido el "balancín" o "machín", el cual, mediante un permanente balanceo, acciona una bomba en el fondo del pozo que succiona el petróleo hacia la superficie.

El petróleo extraído generalmente viene acompañado de sedimentos, agua y gas natural, por lo que deben construirse previamente las facilidades de producción, separación y almacenamiento.

Una vez separado de esos elementos, el petróleo se envía a los tanques de almacenamiento y a los oleoductos que lo transportarán hacia las refinerías o hacia los puertos de exportación.

El gas natural asociado que acompaña al petróleo se envía a plantas de tratamiento para aprovecharlo en el mismo campo y/o despacharlo como "gas seco" hacia los centros de consumo a través de gasoductos.

En el caso de yacimientos que contienen únicamente gas natural, se instalan los equipos requeridos para tratarlo (proceso de secado, mantenimiento de una presión alta) y enviarlo a los centros de consumo

A pesar de los avances alcanzados en las técnicas de producción, nunca se logra sacar todo el petróleo que se encuentra (in situ) en un yacimiento. En el mejor de los casos se extrae el 50 ó 60 por ciento.

Por tal razón, existen métodos de "recobro mejorado" para lograr la mayor extracción posible de petróleo en pozos sin presión natural o en declinación, tales como la inyección de gas, de agua o de vapor a través del mismo pozo productor o por intermedio de pozos inyectores paralelos a éste.

IMPLICACIÓN EN LOS PROCESOS

Los no metales se involucran en muchos procesos de transformación de la materia, en este trabajo notaremos los mas encontrados en la industria

Soldadura a gas (hidrogeno, oxigeno y carbono)





Soldadura a gas.

La soldadura a gas fue unos de los primeros procesos de 
soldadura de fusión desarrollados que demostraron ser aplicables a una extensa variedad de materiales y aleaciones. Durante muchos años fue el método más útil para soldar metales no ferrosos. Sigue siendo un proceso versátil e importante pero su uso se ha restringido ampliamente a soldadura de chapa metálica, cobre y aluminio. El equipo de soldadura a gas puede emplearse también para la soldadura fuerteblanda y corte de acero.

Tanto el oxígeno como el gas combustible son alimentados desde cilindros, o algún suministro principal, a través de reductores de presión y a lo largo de una tubería de goma hacia un soplete. En este, el flujo de los dos gases es regulado por medio de válvulas de control, pasa a una cámara de mezcla y de ahí a una boquilla. El caudal máximo de flujo de gas es controlado por el orificio de la boquilla. Se inicia la combustión de dicha mezcla por medio de un mecanismo de ignición (como un encendedor por fricción) y la llama resultante funde un material de aporte (generalmente acero o aleaciones de zincestañocobre o bronce) el cual permite un enlace de aleación con la superficie a soldar y es suministrado por el operador del soplete.
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