Obtención y Procesado de los Materiales (Obtención y Selección de Materiales, Procesado de Materiales y Procesado de Materiales con Láser), relacionada con Utilización y Reciclado de Materiales

Que el estudiante conozca los criterios de selección y procesado, potenciando la visión integradora de las actividades de diseño, producción y transformación de materiales. Conocer los procesos de obtención de las distintas familias de materiales, tratando de destacar los aspectos comunes entre ellos.

Adquirir conocimientos y orientar para que el estudiante se integre en industrias de: Obtención y Producción de Materiales, Control de Materiales, Procesos de producción y Transformación de Materiales, Gestión en empresas de Producción y Transformación de materiales, Investigación, Desarrollo e Innovación (I+D+i) de Materiales, Investigación y Docencia.

Bloque I: INTRODUCCIÓN A LA OBTENCIÓN Y SELECCIÓN DE MATERIALES.

Tema 1. Introducción. Antecedentes históricos y estado actual de la obtención de materiales. La Metalurgia, su historia y estado actual. Los cerámicos su utilización a través de la historia. Los polímeros, su inicio y actualidad.

Bloque II: OBTENCIÓN Y SELECCIÓN DE MATERIALES METÁLICOS

Tema 2. Preparación física y química de las menas. Origen y abundancia de los depósitos minerales. Operaciones de preparación y acondicionamiento de menas minerales. Flotación diferencial. Adecuación del tamaño de partícula. Estimación del consumo energético.

Tema 3. Principios fisicoquímicos de los procesos extractivos. Definiciones termodinámicas. Diagramas de Ellingham, de Richardson y de Kellogg. Reacciones electroquímicas: diagrama de Pourbaix (E-pH). Cinética de los procesos de extracción.

Tema 4. Reducción de óxidos y tostación de sulfuros. Introducción, definiciones y clasificación. Estabilidad del óxido, empleo de los diagramas de Ellingham, Richardson y Chaudron. Tipos y productos de tostación. Comparación entre los diagramas de óxidos y de sulfuros. Empleo de los diagramas de tostación diferencial o de Kellogg. Tipos de hornos empleados para la tostación y ejemplos.

Tema 5. Metalurgia extractiva: procesos pirometalúrgicos de fusión. Obtención del arrabio y el acero. Química de los procesos siderúrgicos. Fabricación del acero, convertidores y horno eléctrico. Horno para la obtención del plomo. La fusión a mata y el convertidor Pierce-Smith, obtención del cobre. Obtención de otros metales y aleaciones. Función de las escorias, fundentes, combustibles y refractarios.

Tema 6. Metalurgia extractiva: procesos pirometalúrgicos de volatilización y electrólisis. Metales susceptibles de volatilización, el cinc. Electrólisis ígnea o de sales fundidas. Metalotermias.

Tema 7. Recuperación de los metales disueltos. Metalurgia extractiva por vía húmeda. Lixiviación. Materias primas y etapas básicas de los procesos hidrometalúrgicos. Fundamentos físico-químicos de la lixiviación. Diagramas de Pourbaix. Factores, mecanismos, cinética y tipos de lixiviación. Lixiviación Bacteriana.

Tema 8. Purificación, concentración y afino. La extracción con disolventes. La precipitación iónica. La cementación por metales. La precipitación por gases. Recuperación y afino por vía húmeda.

Tema 9. Selección y Diseño de diagramas de obtención de materiales metálicos. Criterios Económicos. Criterios determinados por la materia prima. Factores físico-químicos. Elección del Proceso y ejemplos

Bloque III: OBTENCIÓN Y SELECCIÓN DE MATERIALES CERÁMICOS

Tema 10. Rocas y cerámicas naturales. Extracción y procesado en minería. Rocas y cerámicas naturales. Clasificación geológica. Métodos de extracción. Propiedades, ensayos y aplicaciones de estos materiales.

Tema 11. Introducción a los materiales cerámicos. Diagramas de fase principales en los materiales cerámicos.

Tema 12. Cerámica Convencional. Estructura y clasificación de los filosilicatos. Silicoaluminatos y silicatos magnésicos. Arcillas naturales y comunes. Caolín y arcillas caoliníferas. Zeolitas.

Tema 13. Cerámica Técnica. Alúmina y su empleo como refractario. Refractarios de mullita y aluminosos.

Tema 14. Sílice y vidrios. Estructura y propiedades de la sílice y los silicatos. Refractarios de sílice. Materiales cerámicos no cristalinos: vidrios de sílice. Composiciones de vidrios comerciales. Temperatura de transición vítrea. Vitrocerámicas. Escorias vítreas de horno siderúrgico.

Tema 15. Morteros, cementos y hormigones. Obtención y fabricación del clínker de cemento. Reacciones producidas durante la clinkerización y composición mineralógica. Cementos, morteros y hormigones: Definiciones y normativa. Condiciones de empleo.

Tema 16. Selección y Diseño de diagramas de obtención de materiales cerámicos. Criterios Económicos. Criterios por la materia prima. Factores físico-químicos. Elección del proceso. Ejemplos.

Bloque IV: SÍNTESIS Y SELECCIÓN DE MATERIALES POLIMÉRICOS

Tema 17. Introducción y conceptos. Moléculas poliméricas. Tipos de polímeros. Reacciones de polimerización. Tecnología de la polimerización.

Tema 18. Aditivos para polímeros. Plastificantes, agentes espumantes y Rellenos.

Tema 19. Selección y Diseño de diagramas de obtención de materiales poliméricos. Criterios Económicos. Criterios de síntesis. Economía de etapas. Rendimiento de la reacción. Elección del Proceso. Ejemplos.

Las prácticas previstas durante el curso serán impartidas de acuerdo con el esquema siguiente: Prácticas de aula, donde se resolverán supuestos y problemas prácticos (6 horas aprox.). Una sesión de prácticas en Aula de Informática (2 horas aprox.), donde se introducirá al estudiante a distintos programas informáticos acordes con la asignatura. Dos sesiones de prácticas de laboratorio (6 horas aprox. total). Cada grupo de prácticas estará limitado a 15 estudiantes como máximo. A lo largo del semestre y siempre que no se produzca una interacción negativa con el resto de las asignaturas de la titulación se podría realizar una visita a instalaciones industriales acordes con la asignatura.

CB1 – CB5, CG1.

Concretando en la asignatura: Conocimientos sobre Obtención y Procesado de Materiales, Estructura, Descripción y Caracterización de los materiales, Tecnología y Aplicaciones de los Materiales, Gestión de Proyectos de ingeniería y Organización de Procesos industriales.

CEE3, CEE4, CEE6

Concretando en la asignatura: Diseño, Desarrollo y Selección para la obtención de materiales, Diseño de Procesos de Obtención y Transformación de Materiales, Control de los Procesos de Producción, Transformación y Utilización y Dirección y Gestión de industrias relacionadas con los puntos anteriores.

Competencias instrumentales: Capacidad de síntesis y análisis, capacidad de organización y gestión, resolución de problemas, capacidad oral y escrita en la lengua nativa, conocimientos de una lengua extranjera y toma de decisiones.

Competencias personales: Capacidad de trabajo en equipo, capacidad de trabajo interdisciplinar, responsabilidad y ética profesional y razonamiento crítico.

Competencias Sistémicas: Anticipación a los problemas, adaptación a nuevas situaciones, creatividad y espíritu emprendedor, dotes de liderazgo e iniciativa.

BALLESTER, A., VERDEJA L.F. y SANCHO, J. (2000). Metalurgia Extractiva. Fundamentos. Procesos de Obtención, vol. I y II. Editorial Síntesis.

JIMENO, E., MORRAL, F.R. y MOLERA, P. (vol.1, 1982, y vol. 2, 1985). Metalurgia Especial, Vols. I y II. Editorial Reverté.

PERO-SANZ, J.A. (2000). Ciencia e Ingeniería de Materiales: Estructura, transformaciones, propiedades y selección. Editorial Dossat 2000, 4ª Edición.

BISWAS A.K. y DAVENPORT W.G. (1980). Extractive Metallurgy of Copper. Editorial Pergamon Press. 2ª Edición. Traducción (1993). El Cobre: Metalurgia Extractiva (revisión técnica, Alejandro Reyes Torres) Editorial Limusa.

UNESID (1987). La Siderurgia Española. El Proceso Siderurgico. Editorial Unesid. Madrid. Instituto Nacional de Fomento de la Exportación. 3ª Edición.

J. APRAIZ B (1978 y 1984). Fabricación de hierro, aceros y fundiciones. Vol I y II. Editorial Urmo. (*)

REED-HILL R.E. (1992). Physical Metallurgy Principles. Editorial Díaz de Santos. 3ª Edición. Traducción 2ª Edición (1978). Principios de Metalurgia Física. Editorial Compañía Editorial Continental. (*).

TAYLOR, H.F.W. (1978). La Química de los Cementos, vols. I y II. Editorial Urmo. Colección Enciclopedia de la Química Industrial. (*)

AVNER, S.H. (1990). Introducción a la Metalurgia Física. Editorial McGraw-Hill. 3ª edición.

VERHOEVEN, J. D. (1975) Fundamentals of Physical Metallurgy. Editorial John Wiley & Sons. Traducción (1987) Fundamentos de Metalurgia Fisica. Editorial Limusa.

BICKLEY REMMEY, G. (1994). Firing Ceramics. Editorial World Scientific Publishing. (*)

SEYMOUR, R.B. y CARRAHER C.E. (1995). Introducción a la química de los Polimeros. Editorial Reverté.

AREIZAGA J. Y COL. (2002) Polímeros. Editorial Síntesis.

(*) Préstamo Bibliotecario a otra Facultad o Escuela o Despacho Profesor

Al principio de curso se dispondrá de la información en formato papel o pdf de la asignatura, y a lo largo del curso se recomendará a los estudiantes direcciones de internet que complementen y amplíen los conocimientos adquiridos durante el curso. Se hará especial hincapié en el uso de las revistas electrónicas relacionadas con la materia.

Se realizará una única prueba de nivel (examen) al final de la asignatura. Durante el curso se podrán realizar seminarios de repaso, con objeto de fijar conceptos antes de la prueba final. En la semana previa al examen se planteará una tutoría general/repaso para la resolución de las dudas planteadas por todos los estudiantes, es recomendable la asistencia.

Esta prueba de nivel constituirá el 80% de la nota global y estará compuesta por un número variable de cuestiones o apartados cortos relacionados con el contenido del temario. El 20 % de la nota final será la calificación correspondiente a trabajos, tareas o prácticas de laboratorio. Opcionalmente el estudiante podrá hacer la presentación de su trabajo (máximo 15 minutos) para poder mejorar su calificación.

Examen compuesto de un número variable de preguntas cortas (con un valor de 1 punto cada una de ellas) en la parte teórica de la asignatura, que consistirán en párrafos en los que el estudiante deberá deducir si son verdaderos o falsos, así como localizar y corregir los errores en los mismos. Cada respuesta fallada restará 0,5 puntos. En la parte práctica se propondrán para su resolución dos problemas, uno de ellos de resolución numérica y otro de resolución de un supuesto práctico (ambos problemas no soportarán la penalización indicada en las preguntas teóricas). La presentación del trabajo podrá ser valorada como máximo 1 punto que se sumará a la nota final (resultante del examen y las tareas desarrolladas durante el curso).

Entender los conceptos fundamentales en los que se basa la asignatura. Se recomienda asistir a la tutoría general/repaso con el temario revisado.

Revisión de los conceptos generales y concretos expuestos durante el curso.

Asistencia a Tutorías, en las horas y días indicados para las mismas.

Asistencia a las clases de repaso.

Trabajo personal y resolución de supuestos (o problemas).