Procesos industriales

Proceso de producción de bienes.

Acerías de Italia en 1958

Los procesos industriales son procedimientos que involucran pasos químicos , físicos , eléctricos o mecánicos para ayudar en la fabricación de un artículo o artículos, generalmente realizados a muy gran escala. Los procesos industriales son los componentes clave de la industria pesada.

Procesos químicos por material básico principal.

Ciertos procesos químicos producen materiales básicos importantes para la sociedad, por ejemplo ( cemento , acero , aluminio y fertilizantes ). Sin embargo, estas reacciones químicas contribuyen al cambio climático al emitir dióxido de carbono , un gas de efecto invernadero , a través de reacciones químicas, así como a través de la combustión de combustibles fósiles para generar las altas temperaturas necesarias para alcanzar las energías de activación de las reacciones químicas.

Cemento (la pasta dentro del hormigón)

• Calcinación : la piedra caliza , que está compuesta en gran parte por carbonato de calcio fosilizado (CaCO ₃ ), se descompone a altas temperaturas en óxido de calcio (CaO) utilizable y dióxido de carbono (CO ₂ ), que se libera como subproducto . Esta reacción química, llamada calcinación, ocupa un lugar destacado en la creación del cemento (la pasta del hormigón ). La reacción también es importante porque proporciona óxido de calcio para que actúe como fundente químico (eliminación de impurezas) dentro de un alto horno .

CaCO ₃ (s) → CaO (s) + CO ₂ (g)

Acero

• Fundición : dentro de un alto horno ,se libera monóxido de carbono (CO) al quemar coque (un derivado del carbón con alto contenido de carbono ) y elimina el oxígeno (O) no deseado dentro de los minerales . El CO ₂ se libera como subproducto, llevándose el oxígeno y dejando el metal puro deseado. Lo más destacado es que la fundición de hierro es la forma en quese crea acero (principalmente hierro con pequeñas cantidades de carbono) a partir de mineral de hierro y carbón extraídos.

Fe ₂ O ₃ (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO ₂ (g) ^[1]

Aluminio

• Proceso Hall-Héroult : el óxido de aluminio ( Al ₂ O ₃ ) se funde con coque (C) en una reacción de electrólisis a alta temperatura, lo que produce el aluminio puro (Al) deseado y una mezcla de CO y CO ₂ .

Al ₂ O ₃ (s) + 3 C(s) → 2 Al(s) + 3 CO(g)

2 Al ₂ O ₃ (s) + 3 C (s) → 4 Al (s) + 3 CO ₂ (g)

Fertilizante

• Proceso Haber : se separael nitrógeno atmosférico (N _{2 ), lo que produce amoníaco (NH 3} ), que se utiliza para fabricar todos los fertilizantes sintéticos . El proceso Haber utiliza una fuente de carbono fósil , generalmente gas natural , para proporcionar el CO para la reacción de cambio agua-gas , produciendo hidrógeno (H ₂ ) y liberando CO ₂ . El H2 _se utiliza para romper el fuerte triple enlace del N2 _, produciendo amoníaco industrial .

CH ₄ (g) + H ₂ O (g) → CO (g) + 3 H ₂ (g)

CO(g) + H ₂ O(g) → H ₂ (g) + CO ₂ (g)

N ₂ (g) + 3 H ₂ (g) → 2 NH ₃ (g)

Otros procesos químicos

• Desinfección : tratamiento químico para matar bacterias y virus.
• Piroprocesamiento : uso de calor para combinar químicamente materiales, como en el cemento.

Electrólisis

La disponibilidad de electricidad y su efecto sobre los materiales dio lugar a varios procesos para enchapar o separar metales.

• Proceso electrolítico : cualquier proceso que utilice electrólisis.
• Deposición electroforética : deposición electrolítica de partículas coloidales en un medio líquido.
• Electropulido : lo contrario de la galvanoplastia
• Electrotipado : uso de galvanoplastia para producir planchas de impresión.
• Dorado , galvanoplastia , anodizado , electroobtención : depositar un material en un electrodo
• Enfoque isoeléctrico, también conocido como electroenfoque, similar a la galvanoplastia, pero separando moléculas
• Metalización , enchapado , recubrimiento por rotación : los términos genéricos para dar a los no metales un recubrimiento metálico

Corte

• Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
• Corte por láser
• Mecanizado : el corte y conformado mecánico de metal que implica la pérdida del material.
• Soldadura y corte con oxicombustible
• corte por plasma
• Aserradura
• Cizallamiento
• Corte por chorro de agua : corte de materiales mediante un chorro de agua a muy alta presión.

metalurgia

• Temple por cementación , endurecimiento diferencial , granallado : creación de una superficie resistente al desgaste
• Fundición : dar forma a un material líquido vertiéndolo en moldes y dejándolo solidificar.
• Troquelado : se presiona una "forma" o "troquel" sobre un material plano para cortar, marcar, perforar y darle otra forma al material.
• Horno de arco eléctrico : procesamiento a muy alta temperatura
• Forja : la forma del metal mediante el uso de calor y martillo.
• Hidroformado : un tubo de metal se expande en un molde bajo presión.
• Endurecimiento por precipitación : tratamiento térmico utilizado para fortalecer materiales maleables.
• Estampación progresiva : producción de componentes a partir de una tira o un rollo.
• Arenado : limpieza de una superficie con arena u otras partículas.
• Fundición y reducción directa: extracción de metales de minerales
• Soldadura , soldadura fuerte , soldadura : un proceso para unir metales
• Estampado
• Fabricación de acero : convertir el "arrabio" de la fundición en acero
• Pulido en secadora – para pulir
• Endurecimiento por trabajo : agregar resistencia a metales, aleaciones, etc.

Hierro y acero

• Fabricación de acero con oxígeno básico.
• proceso bessemer
• Alto horno : hierro fundido producido
• Forja catalana , horno de solera abierta , florería – hierro forjado producido
• Proceso de cementación
• Acero crisol
• Reducción directa: hierro reducido directamente producido
• Fundición : el proceso de utilizar hornos para producir acero, cobre, etc.

Moldura

La conformación física de materiales mediante la formación de su forma líquida utilizando un molde.

• Moldeo por soplado como en recipientes de plástico o en la industria de recipientes de vidrio : hacer objetos huecos soplándolos en un molde.
• Fundición , fundición en arena : la conformación de metal o plástico fundido utilizando un molde.
• Moldeo por compresión
• Sinterización , pulvimetalurgia : fabricación de objetos a partir de polvo metálico o cerámico.

Separación

Muchos materiales existen en forma impura. La purificación o separación proporciona un producto utilizable.

• Conminución : reduce el tamaño de las partículas físicas (existe entre trituración y molienda)
• Proceso Frasch : para extraer azufre fundido del suelo
• Flotación por espuma , proceso de flotación – separación de minerales mediante flotación
• Extracción líquido-líquido : disolver una sustancia en otra

Destilación

La destilación es la purificación de sustancias volátiles por evaporación y condensación.

• destilación por lotes
• Destilación continua
• Destilación fraccionada , destilación al vapor , destilación al vacío
• columna de fraccionamiento
• cono giratorio

Fabricación aditiva

En la fabricación aditiva se añade material progresivamente a la pieza hasta obtener la forma y el tamaño deseado.

• Modelado por deposición fundida (FDM)
• Fotolitografía
• Sinterización selectiva por láser (SLS)
• Estereolitografía (SLA)

Petróleo y compuestos orgánicos.

La naturaleza de una molécula orgánica significa que puede transformarse a nivel molecular para crear una variedad de productos.

• Alquilación : refinación de petróleo crudo.
• Proceso Burton : craqueo de hidrocarburos
• Cracking (química) : el término genérico para romper las moléculas más grandes.
• Proceso cumeno : obtención de fenol y acetona a partir de benceno
• Reacción de Friedel-Crafts , reacción de Kolbe-Schmitt
• Metátesis de olefinas , despolimerización térmica.
• Proceso Oxo : produce aldehídos a partir de alquenos.
• Polimerización
• Proceso de hidroxilamina de Raschig : produce hidroxilamina , un precursor del nailon.
• Transesterificación – químicos orgánicos

Organizado por producto

• Aluminio – ( proceso Hall-Héroult , proceso Deville , proceso Bayer , proceso Wöhler )
• Amoníaco , utilizado en fertilizantes – ( proceso Haber )
• Bromo – ( proceso Dow )
• Cloro , utilizado en productos químicos – ( proceso cloro-álcali , proceso Weldon , proceso Hooker )
• Grasa – ( representación )
• Fertilizante – ( proceso de nitrofosfato )
• Vidrio – ( proceso Pilkington )
• Oro – ( oxidación bacteriana , proceso de Parkes )
• Grafito – ( proceso Acheson )
• Agua pesada , utilizada para refinar productos radiactivos – ( proceso de sulfuro Girdler )
• Hidrógeno - ( reacción de cambio agua-gas , reformado con vapor )
• Plomo (y bismuto ) – ( Proceso electrolítico de Betts , proceso Betterton-Kroll )
• Níquel – ( proceso Mond )
• Ácido nítrico – ( proceso de Ostwald )
• Papel – ( pulpa , proceso Kraft , máquina Fourdrinier )
• Caucho – ( vulcanización )
• Sal – ( proceso Alberger , proceso de evaporación Grainer )
• Cristales semiconductores – ( método Bridgman-Stockbarger , método Czochralski )
• Plata – ( Proceso Patio , proceso Parkes )
• Carburo de silicio – ( proceso Acheson , proceso Lely )
• Carbonato de sodio , utilizado para jabón – ( proceso Leblanc , proceso Solvay , proceso Leblanc-Deacon )
• Ácido sulfúrico – ( proceso de cámara de plomo , proceso de contacto )
• Titanio – ( proceso Hunter , proceso Kroll )
• Circonio – ( proceso Hunter , proceso Kroll , proceso van Arkel-de Boer )

Una lista por proceso:

• Proceso Alberger , proceso de evaporación Grainer : produce sal a partir de salmuera
• Oxidación bacteriana : utilizada para producir oro.
• Proceso Bayer : extracción de aluminio del mineral
• Proceso cloro-álcali , proceso Weldon – para producir cloro e hidróxido de sodio
• Proceso Dow : produce bromo a partir de salmuera
• Proceso Formox : oxidación de metanol para producir formaldehído.
• Proceso de sulfuro Girdler : para producir agua pesada
• Proceso Hunter , proceso Kroll : produce titanio y circonio.
• Renderizado industrial : la separación de la grasa del hueso y las proteínas.
• Proceso de cámara de plomo , proceso de contacto – producción de ácido sulfúrico
• Proceso Mond – níquel
• Proceso de nitrofosfato : varios procesos similares para producir fertilizantes
• Proceso de Ostwald : produce ácido nítrico
• embalaje
• Proceso Pidgeon : produce magnesio y reduce el óxido utilizando silicio.
• Reformado con vapor , reacción de cambio de gas de agua : produce hidrógeno y monóxido de carbono a partir de metano o hidrógeno y dióxido de carbono a partir de agua y monóxido de carbono.
• Metalizado al vacío : un proceso de acabado
• Proceso Van Arkel-de Boer : para producir titanio, circonio, hafnio, vanadio, torio o protactinio.

Ver también

• Ingeniería Química
• Extracción Industrial
• Producción en masa
• Modelado de flujo multinivel
• Ingeniería de Procesos)

Referencias

1. "Alto Horno". Ayuda científica. Archivado desde el original el 17 de diciembre de 2007 . Consultado el 30 de diciembre de 2007 .