Campus Casa Central Valparaíso
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El Laboratorio de Procesamiento de Materiales se remonta a los inicios del Departamento. Este laboratorio está dedicado a la docencia, investigación y vinculación relacionada con la manufactura de materiales. Entre los equipos con los que cuenta el laboratorio son:
- Horno de inducción en el cual tenemos capacidad de fundir aleaciones de aluminio, aleaciones de cobre y otras de baja temperatura de fusión.
- Equipos de soldadura para realizar los procesos SMAW, GTAW y GMAW. Tenemos una máquina CNC modificada para automatizar el proceso GTAW.
- Equipos de mecanizado, como por ejemplo, torno, corte por hilo y rectificadora.
- Hornos de tratamientos térmicos que nos permiten trabajar a temperaturas entre 900°C a 1500°C.
En este laboratorio se realizan actividades de docencia, investigación y vinculación en temas relacionados con: operaciones de reducción de tamaño como chancado y molienda, clasificación y flotación de minerales de cobre.
Está equipado con molino experimental instrumentado, chancador, equipo para medición de tamaño de partículas, harneros y tamices, medidor de densidad de alta precisión, celdas de flotación, cámara de cine de alta frecuencia y video, sistemas de adquisición y manejo de datos.
La etimología de la palabra Pirometalurgia es de origen griego, donde Piro significa «a alta temperatura» y metalurgia «Arte de extraer y trabajar los metales», por lo tanto, el uso de calor para modificar, purificar y/o reducir un mineral a elevadas temperaturas se denomina Pirometalurgia.
Es una de las ramas fundamentales de la metalurgia extractiva, la cual se utiliza en un gran número de procesos para modificar químicamente el mineral y reducirlo a metal libre, principalmente Cobre en nuestro país.
El laboratorio cumple con la función de modelar los procedimientos industriales a escala, para ello, se realizan los procesos fundamentales del área de estudio (Secado-Tostación-Fusión-Conversión-Refinación), además de fomentar la investigación de procesos cinéticos y termodinámicos a través de análisis de difusión, purificación de concentrados, trabajos en atmósfera controlada, inyección de gases y volatilización de elementos no deseados.
Dentro de la industria minera se realizan varios análisis antes y durante la puesta en marcha de un proyecto y a lo largo de sus operaciones, dentro de estos análisis se encuentran los de microcopia.
Es por ello que en este laboratorio se realizan análisis a muestras de roca de menores tamaños, para visualizar su composición e identificar los minerales de los que pueden estar compuestas. Además, se realizan análisis de cátodos, resultado de la minería del cobre, para lograr observar cómo se distribuye y se deposita el cobre sobre estas láminas.
La difracción es un fenómeno físico característico de todo tipo de ondas, el cual consiste en la dispersión de estas cuando interaccionan con un objeto. Así mismo, la difracción de rayos X es una técnica no destructiva y una de las más importantes en cuanto se refiere al estudio y análisis de los patrones moleculares de diferentes compuestos de naturaleza orgánica o inorgánica.
La fluorescencia de rayos X se fundamenta en la incidencia de radiación en la materia, donde los materiales absorben dicha radiación y el equipo puede medir la intensidad transmitida mediante las técnicas fotoeléctricas y difracción de rayos X. A nivel micro, se basa en la excitación de electrones y emisión de energía. En primer lugar, el electrón se excita al absorber la energía del fotón irradiado, provocando que este salte a una capa más externa o abandone el átomo. Luego, para cubrir la vacante un electrón de un nivel más alto se transfiere a la capa que perdió el electrón y la diferencia de energía potencial se convierte en un fotón.
Dentro de nuestras dependencias es fundamental el uso de estos mecanismos, ya que se trabaja para poder realizar investigaciones, determinar la composición de muestras minerales y la identificación de metales u otros materiales. El difractómetro se utiliza principalmente en el análisis de materiales, reconociendo propiedades mecánicas, grietas, motivos de fallas, estructura cristalina, etc., mediante los proceso de caracterización de materiales e identificación de fases. Mientras el equipo de fluorescencia permite obtener una gran gama de composiciones en muestras de polvos, permitiendo caracterizar de manera más precisa dichas muestras, otorgando una alternativa eficiente a la absorción atómica. Estos dos equipos fomentan una de las potenciales áreas de investigación del departamento, incluyendo no solo a memoristas, postgrado y docentes, sino también a estudiantes de intercambio.
Consta con una superficie de 16,7[m2], donde se desarrollan 2 memoristas y 12 estudiantes de pregrado en promedio por semestre asistidos por apoyo académico Carolina González, Claudia Morales, Dana Gentil y el académico Claudio Aguilar.
Equipos principales:
- Difractómetro de rayos X.
- Equipo de fluorescencia de rayos X – BRUKER AXS S2 PUMA
Con equipos para el ensayo mecánico de materiales en tracción, fatiga y desgaste adhesivo conectados a un computador dotado de software para el análisis mecánico de cuerpos sólidos. Además, se cuenta con equipos de medición de dureza Rockwell, microdurimetro y Leeb (Equotip).
Adicionalmente, se poseen equipos de preparación metalográfica básica: corte, desgaste, montaje y pulido, mecánico y electrolítico, microscopios metalográficos ópticos. Equipos para obtención de imagen de video desde microscopios. Equipo digitalizador de imágenes y fotografía electrónica.
Este laboratorio se ocupa principalmente en las asignaturas asociadas a procesamiento de metales, tales como Laboratorio de Materiales y Procesos, Soldadura, Fundición, entre otras. Además, utilizado para realizar demostraciones en otras asignaturas como Metalurgia Física y Ciencia de Materiales.
Está preparado para recibir, en promedio, a diez alumnos trabajando simultáneamente y a 20, en el caso de sesiones demostrativas.
La palabra Pulvimetalurgia está compuesta por Pulvi que significa «Polvo» (Proveniente del latín) y metalurgia «Arte de extraer y trabajar los metales» (Del griego «metallon»), por lo tanto, procesar metales mediante técnicas de polvos finos para la obtención de materiales se denomina Pulvimetalurgia.
Dicha rama de la metalurgia tiene un origen muy antiguo, donde Egipcios (3.000 A.C.) utilizaban polvos de aceros e Incas fusionaron polvos de oro a sus joyas. Hoy en día ha tomado mucho peso tanto en la industria, como en el área de investigación, donde polvos metálicos de diferentes características son procesados para obtener materiales de alta precisión (rodamientos, filamentos de Tungsteno, herramientas de corte, engranes, termocuplas, entre otras aplicaciones) y favorables propiedades mecánicas (dureza, resistencia al desgaste, etc.) debido a la homogeneidad de las piezas.
En el laboratorio se realizan los siguientes procesos y estudios de pulvimetalurgia:
- Modelación termodinámica.
- Caracterización de rayos X.
- Síntesis y caracterización de materiales obtenidos por metalurgia de polvos.
- Sinterizado y caracterización de propiedades mecánicas.
Dichos procesos se llevan a cabo de forma conjunta con el laboratorio de Pirometalurgia y Ensayo de Materiales, de esta manera los estudiantes pueden relacionar de forma empírica las ramas de la metalurgia extractiva y de materiales. Además, los equipos de alta gama permiten realizar investigación de forma continua, fomentando la participación de estudiantes de postgrado y docentes.
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