Materiais e procesos

Fluídos non-newtonianos

por

Viscosity
[O fluído de abaixo é máis viscoso]
Hoxe en 2º de bacharelato andabamos a repasar as propiedades dos materiais, e alguén acordouse dun material líquido que se volve duro cando lle damos un golpe. Prometinvos ensinarvos uns vídeos, pero aproveito para explicar un pouquiño o que sucede.

Antes de nada hai que saber que é a viscosidade: É a oposición que presenta un fluído a deformacións tanxenciais.

Por exemplo, cando un fluído circula por unha condución está sometido a deformacións tanxenciais. Se un fluído ten pouca viscosidade (auga) circulará facilmente pola condución, pero se ten moita viscosidade (mel), prodúcese moito rozamento entre o fluído e as paredes, circulando dificilmente.

Ben, pois os fluídos non newtonianos non teñen unha viscosidade constante, senón que varía coa temperatura e co gradiente de tensión que se aplica.

O da temperatura xa o sabiamos: quentamos o mel para facelo menos viscoso que a temperatura ambiente, pero o que nos chama a atención é que tamén varíe co gradiente da forza aplicada: Se introducimos a man lentamente nunha pasta de auga con fariña de millo afundirémola no fluído, pero se presionamos repentinamente e con forza a pasta vólvese dura e impenetrable.

Podes intentar facer o experimento que se mostra no seguinte vídeo, facendo unha mestura de maicena e auga:

[youtube: Fluidos no-newtonianos ]

Este exemplo levárono a gran escala no programa “El Hormiguero”. Encheron unha piscina con almidón para demostrar que se podía saltar sobre a superficie sen afundirse. Temos tres vídeos:

[youtube playlist: fluídos non newtonianos]

En realidade hai máis fluídos newtonianos que aqueles que teñen unha viscosidade constante.Tes máis información sobre isto na wikipedia

(Esta entrada participa na XXIII edición do Entroido da Física, aloxada no blogue Astrofísica y Física. )


O aceiro

por

Aquí tedes uns vídeos que vos poden servir para entender mellor o proceso de obtención do aceiro.

1. O alto forno

No alto forno obtemos arrabio a partir do mineral de ferro, carbón do coque e calcaria. O arrabio, ferro bruto ou ferro-gusa é ferro con alta cantidade de carbono e impurezas.

  • O carbón de coque quéimase como combustible para formar monóxido de carbono CO, e eleva a temperatura do forno.
  • Os óxidos férricos do mineral reaccionan co monóxido de carbono para formar ferro metálico e dióxido de carbono.Fe2O3 + 3 CO → 3 CO2 + 2 Fe
  • Outras impurezas do mineral de ferro reaccionan coa calcaria para formar a escoura.

alto_forno.gif

Neste vídeo explícannos o proceso:


[youtube: Funcionamento do Alto Forno e Obtenção do Ferro Gusa]

2. Forno de afino. Convertedor de osíxeno

78-57 Pouring into service ladle Bessemer Converter YST 5677.jpgO arrabio ten impurezas e unha cantidade de carbono moi elevada polo que debe ser tratado, xunto cunha porcentaxe de ferralla e fundente, nun convertedor de osíxeno de onde obtemos un aceiro líquido cunha porcentaxe de carbono axeitada.

Engádenselle tamén elementos de aliaxes que fan mellorar as súas propiedades.

Neste vídeo podemos ver o proceso:

[youtube: Producción del acero]

3. Forno eléctrico

Unha acería eléctrica produce aceiro a partir de ferralla mediante un forno eléctrico de arco. A materia prima utilizada é ferralla, fundente (cal) e ferroaliaxes.

Neste vídeo podemos ver un forno eléctrico en acción:


[youtube: Horno electrico fundiendo chatarra]

4. Coada

O aceiro líquido obtido do convertedor ou do forno eléctrico solidifícase mediante coada convencional (sobre moldes) ou coada continua (o metal líquido vértese nunha lingoteira de fondo aberto, e vaise desprazando e arrefriando)

Neste vídeo podemos ver o proceso de coada continua:


[youtube: colada continua de palanquillas]

5. Laminación

laminacion.gifA laminación consiste en facer pasar o aceiro solidificado entre roletes ou cilindros xiratorios para reducir a súa sección transversal e aumentar a súa lonxitude.

A laminación pódese facer en quente ou en frío.

Neste vídeo pódese ver como é o proceso de laminación:


[youtube: Steelmaking: Rolling]

Podes ver tamén esta interesante animación da “Asociación para la Promoción Técnica del Acero” (APTA):


Corrosión salvaxe no instituto

por

Se nun instituto situado á beira do mar utilízase unha estrutura de aceiro sen protexer e sen mantemento sucede o que nos atopamos diante dos talleres de tecnoloxía: A corrosión acaba co material.

Botádelle unha ollada a estas fotos. Veredes como a corrosión foi coméndose os perfís da estrutura, que chegou a escachar por dous sitios.

A Consellería de Educación xa está avisada desta situación, e esperemos que non agarden a que un temporal leve o tellado polo aire para cambialo.

Que é o que sucedeu?

Se temos unha estrutura de aceiro ao aire e sen protexer poden suceder dúas cousas:

Oxidación

En ambiente seco o osíxeno provoca a oxidación do ferro.
2 Fe + O2 -> 2 FeO
4 Fe+ 3 O2 -> 2 Fe2O3

Se a temperatura non é alta isto pode non ser problemático, xa que a capa de óxido recobre o material e evita que continúe a oxidación. Se a temperatura é alta o óxido despréndese da superficie e continúa a destrución do metal.

Corrosión
corrosion.jpg
En ambiente húmido e en contacto co aire prodúcese a corrosión do ferro, e isto xa é máis grave, pois provoca a destrución lenta e progresiva do material, formándose ferruxe ou hidróxido de ferro.

O ferro perde electróns:
Fe -> Fe++ + 2 e–

Os electróns libres reaccionan co osíxeno e a auga segundo a reacción:
1/2 O2 + H2O + 2 e– -> 2 (OH)–

O ferruxe é esa capa parda que se deposita sobre o material férreo:
Fe++ + 2 (OH)– -> 2 Fe(OH)2

E a cousa complícase cando estamos ao lado do mar, pois o salitre que vén no aire potencia esta reacción.

Esta estrutura habería que retirala e facer unha nova. Como a fariades? De que material? Que medidas protectoras contra a corrosión se deberían tomar?

___

(Este post foi enviado á 13ª edición do entroido da física)


Barcos sometidos a fortes golpes de mar

por

A semana pasada en 2º de bacharelato faleivos do esforzo de flexión ao que estaba sometido un barco cando hai ondas moi grandes, e a necesidade de que o material teña certa elasticidade para que poida recuperar a súa forma orixinal sen sufrir deformación plástica unha vez cesa o esforzo.

Aquí tedes uns vídeos no que se pode observar isto:

Neste vídeo podemos ver como o barco queda por momentos suspendido no aire. A estrutura está sometida a un importante esforzo de flexión, que tende a dobrala, e tamén de fatiga por existir cargas variables.

[youtube: Storm]

Neste outro vídeo podemos observar a flexión. Fixándovos no corredor podedes ver como se dobra a estrutura recuperando posteriormente a súa forma orixinal.

[youtube: MOL Excellence – Bending of Underdeck Passage]

E non debe de ser moi agradable estar aí dentro nestas condicións. Senón dicídello a esta xente que estaba tranquilamente facendo un cruceiro:

[youtube: Pacific Sun Cruise liner in very heavy seas. Internal CCTV footage.]


Os plásticos

por

Nestes vídeos explican de xeito ameno e sinxelo que son os plásticos, tipos e características, como se fabrican, métodos de conformación (vemos os procesos de extrusión, inxección, soprado, etc) e as súas aplicacións.

[youtube: Lista de reprodución – Plásticos (2 vídeos)]

Neste vídeo de Discovery Channel podedes ver como se fabrican as botellas de plástico PET (polietileno tereftalato):

[youtube: Cómo se hacen las botellas de plástico]

E tamén son interesantes as animacións de procesos industriais de CDP (Centre de développement pédagogique pour la formation générale en science et technologie)

Para ver outras animacións vai a Industrial processes

E se todo isto paréceche aburrido, sempre podes entreterte estoupando esta lámina de polietileno con burbullas de aire. (Vía: tecnologiahabitual)

[papel bolha]

E aquí tedes unha máquina de fabricar papel burbulla

[youtube: Maquina De Bolsas Para Relleno Pillow Pak’r]