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00:00:00,000 --> 00:00:11,000
Este es el último vídeo del capítulo de materiales y en él vamos a hablar sobre los

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00:00:11,000 --> 00:00:18,800
materiales metálicos no férreos. Os recuerdo que en gotas excepciones en el mundo tecnológico

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00:00:18,800 --> 00:00:25,320
se utiliza el metal puro, se utilizan aleaciones que pueden ser o sustitucionales o intersticiales

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00:00:25,320 --> 00:00:32,080
como hemos visto en el capítulo anterior y que dependiendo de las condiciones de enfriamiento

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00:00:32,080 --> 00:00:39,240
y calentamiento pues se pueden modificar sus propiedades en sí. Entonces aquí pues vamos

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00:00:39,240 --> 00:00:49,920
a ver otras aleaciones metálicas cuyo disolvente no es el hierro y que son muy conocidas por

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00:00:49,920 --> 00:01:01,240
sus aplicaciones dentro de nuestra sociedad actual. Lo que también es cierto es que las

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00:01:01,240 --> 00:01:09,240
menas de los metales cada vez escasean más y bueno pues la tendencia actual es intentar

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00:01:09,240 --> 00:01:17,400
reciclar lo más posible porque pues las menas ya prácticamente muchas de ellas están agotadas

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00:01:17,400 --> 00:01:23,640
por ejemplo las de cobre están agotadas prácticamente todas. Vamos a seguir más o menos este índice

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00:01:23,640 --> 00:01:31,160
vamos a hablar un poco en general de lo que es la metalurgia en general aunque evidentemente

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00:01:31,160 --> 00:01:43,440
pues no se puede resumir en 20 minutos. Después vamos a intentar puntualizar algo sobre el cobre

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00:01:43,440 --> 00:01:49,640
y aluminio que son los dos que tienen más importancia después de las aleaciones de hierro

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00:01:49,640 --> 00:01:54,440
después de los aceros y bueno pues después haremos un pequeño comentario sobre otros metales.

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00:01:56,600 --> 00:02:04,120
Bueno, las aleaciones no férreas se pueden clasificar atendiendo su densidad en pesadas

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00:02:04,120 --> 00:02:11,360
y ligeras. ¿Dónde está el límite? Pues el límite suele ser la densidad del titanio. El

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00:02:11,400 --> 00:02:18,200
titanio diferencia entre lo que es una aleación pesada si es más denso que el titanio o ligera

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00:02:18,200 --> 00:02:26,560
si es igual o menos denso que el titanio. Hablamos de aproximadamente 2 gramos por litro o 2 gramos

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00:02:26,560 --> 00:02:35,320
por centímetro cúbico más o menos por ese orden es la densidad. Entonces para las aleaciones más

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00:02:35,320 --> 00:02:42,560
pesadas pues aquí hemos puesto como ejemplo el cobre es el que más destaca y está también pues

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00:02:42,560 --> 00:02:50,440
el estaño y el plomo que tiene algunas aplicaciones muy puntuales por ejemplo para las hojalatas en la

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00:02:50,440 --> 00:02:58,120
soldadura blanda, el níquel que es fundamental el cromo y el níquel son fundamentales para la

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00:02:58,120 --> 00:03:07,640
industria de los aceros inoxidables, el volframio que es un material metal muy utilizado por ejemplo

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00:03:07,640 --> 00:03:15,280
pues para las bombillas y para aplicaciones refractarias, resistencia a temperatura y luego

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00:03:15,280 --> 00:03:21,720
dentro de las ligeras aparte del propio titanio pues está el aluminio que se utiliza mucho para

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00:03:21,720 --> 00:03:28,920
fuselajes por sus buenas propiedades mecánicas y su buena combinación de propiedades mecánicas

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00:03:28,920 --> 00:03:37,400
con densidad aunque eso está cambiando porque los materiales compuestos están compitiendo con el

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00:03:37,400 --> 00:03:44,320
aluminio y además pues el aluminio cada vez es más caro porque la bauxita escasea más y

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00:03:44,320 --> 00:03:51,440
además el procedimiento de obtención de aluminio es muy complejo como veremos a continuación y luego

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00:03:51,440 --> 00:03:59,200
aleaciones súper super ligeras como las aleaciones de lítio y magnesio que esas también pues están

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00:03:59,200 --> 00:04:07,280
siendo sustituidas por estos productos compuestos, estos materiales compuestos pues precisamente

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00:04:07,280 --> 00:04:11,840
por el precio y por la escasez de estas materias primas.

33
00:04:11,840 --> 00:04:22,480
Claro, a ver, las aleaciones metálicas tienen que obtenerse, en la naturaleza los metales no existen como tal

34
00:04:22,480 --> 00:04:31,240
sino que existen combinados, combinados fumando minerales y esto sí pues ya sabemos por lo que

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00:04:31,240 --> 00:04:36,920
hemos comentado se puede encontrar una concentración mayor o menor, la concentración es la ley,

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00:04:37,880 --> 00:04:43,120
tiene unas leyes mínimas para que sean económicamente rentable la explotación de una mina,

37
00:04:44,040 --> 00:04:51,000
en cualquier caso teniendo en cuenta los procesos que hay de obtención de materiales pues no todas

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00:04:51,000 --> 00:04:59,320
las los minerales existen, por ejemplo la pirita es un mineral, eso es puro de hierro que existe en

39
00:04:59,320 --> 00:05:06,520
la naturaleza sin embargo la pirita no se utiliza para obtener aceros como hemos visto en el capítulo

40
00:05:06,520 --> 00:05:14,520
anterior, sí se utiliza para obtener ácido sulfúrico pero no para obtener aceros, piritas hay muchas en

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00:05:14,520 --> 00:05:22,800
la naturaleza, hay muchos materiales que se combinan con el azufre, uno en concreto es el cobre, el

42
00:05:22,800 --> 00:05:28,400
cobre se encuentra en la naturaleza en forma de calcopirita, la calcopirita es un sulfuro de

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00:05:29,120 --> 00:05:39,240
cobre hierro, cada vez más escaso, la galena también es un sulfuro de plomo, las egipcias la

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00:05:39,240 --> 00:05:45,800
utilizaban como sombra de ojos, el mercurio se obtiene en forma de cinabrio, el cinabrio es la

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00:05:45,800 --> 00:05:54,920
mena del mercurio, el zinc se obtiene de la blenda y el aluminio se obtiene de la bauxita y bueno pues

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00:05:54,920 --> 00:06:00,200
esos son las principales menas de los principales materiales, de los principales

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00:06:00,200 --> 00:06:03,120
materiales metálicos, cada una tiene la suya.

48
00:06:05,240 --> 00:06:12,400
Bueno, está claro que ese mineral hay que triturarle, que concentrarle por procedimientos

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00:06:12,400 --> 00:06:20,400
de flotación u otra serie de procedimientos y al final pues habrá que reducir el mineral

50
00:06:20,560 --> 00:06:28,880
para obtener el metal. ¿Cómo se hace esto? Bueno pues si tenemos suficiente cantidad de mineral

51
00:06:28,880 --> 00:06:36,120
se puede proceder a una descomposición por calor, cuando los óxidos se calientan suficientemente

52
00:06:36,120 --> 00:06:45,040
se llegan a descomponer incluso, pero si esto no es factible, si no es descomposición por propio

53
00:06:45,040 --> 00:06:52,400
calor pues podemos utilizar algún componente reductor que como en el caso del hierro suele

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00:06:52,400 --> 00:06:59,440
ser el coco, por ejemplo el plomo se obtiene de esta manera en altos hornos iguales que a los

55
00:06:59,440 --> 00:07:08,640
altos hornos que hemos visto para el arrabio. Si las menas tienen una ley baja, son poco

56
00:07:08,640 --> 00:07:14,960
concentradas, pues generalmente se procede a lo que se conoce con el nombre de la hidrometalogía.

57
00:07:15,960 --> 00:07:24,640
¿Qué se hace? Bueno pues si la mena en sí no es muy soluble en agua pues se la convierte en algún

58
00:07:24,640 --> 00:07:31,880
tipo de sulfato, se le hace una tostación sulfatante, entonces es regada con disoluciones

59
00:07:32,800 --> 00:07:43,000
que son ligeramente ácidas y que lo que hacen es lixiviar, disolver a partir de ese mineral,

60
00:07:43,000 --> 00:07:53,320
disolver el metal. En este proceso de disolución hoy en día se utilizan mucho agentes biológicos

61
00:07:53,800 --> 00:08:01,560
que son las sulfobacterias, las sulfoferrobacterias, que bueno pues hay un tipo de bacterias muy

62
00:08:01,560 --> 00:08:10,240
primitivas que usan materiales inorgánicos y bueno por ejemplo se comen hierro, se comen el azufre y

63
00:08:10,240 --> 00:08:18,160
eso pues nos viene muy bien. Obtenemos una disolución evidentemente del metal pero como

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00:08:18,160 --> 00:08:25,840
podéis imaginar pues tiene muchísimas impurezas. Hay que proceder a concentrarla y eliminar todas

65
00:08:25,840 --> 00:08:36,360
esas impurezas para al final precipitar a partir de esa disolución el metal. Aún así sale muy sucio,

66
00:08:36,360 --> 00:08:43,800
entonces para determinadas aplicaciones hay que proceder al afino y la mayor parte de los afinos

67
00:08:43,800 --> 00:08:55,400
son afinos de tipo electrolítico, es decir, lo que hacemos es colocar el elemento impuro en una

68
00:08:55,400 --> 00:09:03,920
cuba electrolítica mediante la corriente eléctrica. Hacemos que ese metal impuro, ese metal que está

69
00:09:03,920 --> 00:09:12,680
con una concentración, la que sea, se vaya disolviendo y se re-precipite pero esta vez en

70
00:09:12,680 --> 00:09:25,920
estado puro en una cuba electrolítica y ya con un alto grado de pureza. Este suele ser el

71
00:09:25,920 --> 00:09:29,360
procedimiento típico de la industria hidrometalógica.

72
00:09:31,920 --> 00:09:36,800
Los procedimientos de afino como hemos visto aquí pues tenemos, volvemos otra vez al tema

73
00:09:36,800 --> 00:09:44,960
de la electrólisis que es la que tenemos aquí, entonces el cobre con impurezas se oxida, las

74
00:09:44,960 --> 00:09:53,040
impurezas quedan en lo que se llaman los garros anódicos y se re-precipita en el electrolítico,

75
00:09:53,040 --> 00:10:00,840
en el cátodo y ya eliminando todas las impurezas. Otro procedimiento por ejemplo también de afino

76
00:10:01,760 --> 00:10:08,040
que se utiliza por ejemplo para el silicio es lo que se conoce como la fusión por zonas.

77
00:10:08,040 --> 00:10:15,720
Las impurezas no son igualmente solubles en el líquido que en el sólido y se utiliza esta

78
00:10:15,720 --> 00:10:24,880
diferencia de solubilidad para conseguir concentrar las impurezas en la cabeza y en la cola de una

79
00:10:24,920 --> 00:10:31,480
determinada barra. De tal manera que en el centro nos va a quedar el metal puro y es otro

80
00:10:31,480 --> 00:10:39,360
procedimiento que también se utiliza de afino en la metalurgia. Bueno vamos entonces ya a fijarnos

81
00:10:39,360 --> 00:10:47,760
en un caso concreto muy útil todavía con muchísimas aplicaciones dentro de la tecnología que es el

82
00:10:47,760 --> 00:10:53,640
cobre. La mena del cobre como hemos dicho al principio es la calcopirita. La calcopirita

83
00:10:53,760 --> 00:11:05,640
tiene cobre y hierro. Si yo cojo esa calcopirita y la fundo el cobre tiene una tendencia a disolverse

84
00:11:05,640 --> 00:11:12,320
en el azufre mientras que el hierro tiene más tendencia a disolverse en el oxígeno y por esa

85
00:11:12,320 --> 00:11:20,160
razón simplemente por el procedimiento de fusión obtengo distintas capas al fundir y una de ellas

86
00:11:20,160 --> 00:11:27,000
que es la rica en azufre es la que va a ser rica en cobre y eso nos va a permitir separar el cobre

87
00:11:27,000 --> 00:11:33,960
del hierro porque el proceso realmente es difícil separar el cobre del hierro. Solo conseguimos

88
00:11:33,960 --> 00:11:42,000
separarlo pues de esta manera y una vez que ya tenemos la mata de cobre después el cobre se

89
00:11:42,000 --> 00:11:50,560
puede eliminar el azufre que hay en esa mata insuflando oxígeno. El exceso de oxígeno hay que

90
00:11:50,560 --> 00:11:58,440
eliminarlo con madera verde que tiene una cierta cantidad de monóxido de carbono y que no se

91
00:11:58,440 --> 00:12:05,680
oxide y aún así pues todavía tenemos problemas. Hoy en día las menas de cobre lo que sí es cierto

92
00:12:05,680 --> 00:12:13,400
es que son pobres y para que el proceso pirometalógico sea económicamente rentable se

93
00:12:13,400 --> 00:12:21,080
necesitan menas ricas porque la cantidad de energía que se necesita para fundir el cobre y los cobres y

94
00:12:21,080 --> 00:12:27,640
los hierros y obtener las matas es muy grande. Por eso es más común que el cobre hoy en día se

95
00:12:27,640 --> 00:12:35,480
obtenga mediante un proceso hidrometalógico. Se tuesta la calcopirita, se obtiene sulfato de cobre,

96
00:12:35,480 --> 00:12:43,880
sulfato de cobre es muy soluble en agua, entonces regándolo con una solución ligeramente ácida se

97
00:12:43,880 --> 00:12:53,280
consigue elixir ya del cobre y después se procede a un procedimiento de purificación. Una forma de

98
00:12:53,280 --> 00:13:00,240
purificar es utilizando lo que se llaman las resinas intercambiadoras de Iones. Estas resinas

99
00:13:00,240 --> 00:13:05,880
intercambiadoras de Iones van a permitir por ejemplo purificar este tipo de disoluciones.

100
00:13:06,880 --> 00:13:15,040
Después a partir de esa disolución, que ya es una disolución limpia, se puede proceder a una

101
00:13:15,040 --> 00:13:23,600
cementación o una electrolisis en la cual ya se va a obtener el cobre. Si no tiene suficiente

102
00:13:23,600 --> 00:13:30,960
grado de pureza se le da una última electrolisis de afino. Las aplicaciones del cobre son muchas,

103
00:13:30,960 --> 00:13:37,760
están interrelacionadas con las aleaciones más importantes del cobre. El cobre puro como tal,

104
00:13:37,760 --> 00:13:44,240
luego lo mencionaremos, se utiliza sobre todo en la industria eléctrica como conductor. Pero el

105
00:13:44,240 --> 00:13:52,680
cobre se suele alear con otros materiales, sobre todo por ejemplo con estaño. Cuando se alea con

106
00:13:52,680 --> 00:13:59,360
otros materiales se habla de bronces. El bronce más utilizado es el estaño. Las aleaciones de

107
00:13:59,360 --> 00:14:05,440
cobre y estaño, que son los bronces, son muy utilizadas sobre todo en el mundo de la calderería.

108
00:14:06,640 --> 00:14:13,920
También se puede alear con zinc, obteniendo latones. Los latones también se utilizan

109
00:14:13,920 --> 00:14:20,720
dentro del mundo de la calderería porque tienen mejores propiedades anticorrosión y dependen

110
00:14:20,720 --> 00:14:27,760
determinadas concentraciones. Sobre todo el de 40% es muy utilizado. Puede ser monofásico y fásico

111
00:14:27,760 --> 00:14:37,560
y también como elemento decorativo. Teniendo en cuenta la poca cantidad de nenas de cobre que

112
00:14:37,560 --> 00:14:42,160
tenemos, las leyes de las nenas de cobre, pues dentro de poco el cobre va a ser como la plata,

113
00:14:42,160 --> 00:14:49,840
un elemento de joyería porque va a haber muy poco cobre. Aún así todavía, por ejemplo,

114
00:14:49,840 --> 00:14:56,440
hay aleaciones de cobre, cobre-níquel, que se utilizan para acuñar monedas. Por ejemplo,

115
00:14:56,440 --> 00:15:02,440
en el acuñado de monedas también es muy utilizado. La calderería y como conductor

116
00:15:02,440 --> 00:15:05,040
eléctrico, esas son sus principales aplicaciones.

117
00:15:07,520 --> 00:15:13,840
El aluminio se encuentra en la naturaleza en forma de ausita. La ausita es un óxido de aluminio

118
00:15:14,840 --> 00:15:22,160
y es súper estable, es decir, la posibilidad que tendríamos de reducir la lúmina

119
00:15:25,360 --> 00:15:32,800
con un coc es muy remota, porque necesitaría muchísima energía, es prácticamente imposible.

120
00:15:32,800 --> 00:15:41,320
Entonces hay que utilizar otro procedimiento. Y ese procedimiento es una electrólisis ícnea,

121
00:15:41,400 --> 00:15:48,640
en estado de sal fundida. Para ello, pues necesitamos el electrolito y evidentemente

122
00:15:48,640 --> 00:15:58,680
lo que se procede a la lúmina es un producto anfotero, es decir, se solubiliza tanto en

123
00:15:58,680 --> 00:16:08,200
ácidos como en alcalis. Lo que se hace es una solubilización de la lúmina en un alcalí,

124
00:16:08,200 --> 00:16:16,240
en este caso la sosa, y se genera una sal, un aluminato que se conoce con el nombre de

125
00:16:16,240 --> 00:16:26,320
criolita. Esa criolita es la que se va a descomponer en estado fundido y para ello

126
00:16:26,320 --> 00:16:36,280
pues se emplean lo que vemos aquí, electrodos de grafito. Entonces al descomponer la criolita

127
00:16:36,560 --> 00:16:39,280
se obtiene el aluminio, que luego puede ser afinado, etcétera, etcétera.

128
00:16:43,000 --> 00:16:48,800
Al igual que el cobre puro también es muy utilizado, bueno, muy utilizado, es utilizado

129
00:16:48,800 --> 00:16:57,120
como tal, tanto por la industria eléctrica como para hacer perfiles, por sus buenas propiedades

130
00:16:57,120 --> 00:17:05,640
de anticorrosión, porque es epasiva, y por su baja densidad. Pero además el aluminio es susceptible

131
00:17:06,400 --> 00:17:13,880
en estado aleado de ser endurecido por el procedimiento denominado precipitación

132
00:17:13,880 --> 00:17:22,080
envejecimiento, que consiste en, pues en la matriz de aluminio por así decirlo, hacer

133
00:17:22,080 --> 00:17:27,520
precipitar una segunda fase, y esa segunda frase cuando es coherente con la matriz,

134
00:17:28,080 --> 00:17:38,040
ancla las dislocaciones y endurece la aleación. Hay dos elementos que permiten esto, los

135
00:17:38,040 --> 00:17:44,760
duraluminios y los aluminios. El proceso este de envejecimiento por endurecimiento, por precipitación,

136
00:17:44,760 --> 00:17:51,400
fue descubierto en los duraluminios, porque ahí se da de forma prácticamente espontánea, no

137
00:17:51,400 --> 00:17:59,640
necesitamos hacer ni siquiera tratamiento técnico. Como vemos en el diagrama aluminio-cobre,

138
00:17:59,640 --> 00:18:07,960
hay un eutéctico, entonces si nosotros vamos enfriando, se segrega una primera fase pre-eutéctica

139
00:18:07,960 --> 00:18:17,240
y llegará un momento en que empezaremos a precipitar la segunda fase. Cuando esta es

140
00:18:17,240 --> 00:18:23,160
coherente con la matriz es cuando produce ese efecto de anclaje, y cuando ya deja de ser

141
00:18:23,160 --> 00:18:32,320
coherente, pues entonces está sobre envejecida, pero aún así se da un endurecimiento por dispersión.

142
00:18:32,320 --> 00:18:40,720
En el caso del aluminio y el silicio, en el caso de los alumines, sí necesita tratamiento

143
00:18:40,720 --> 00:18:47,160
térmico, no es espontáneo, pero también las propiedades mecánicas son mejores. El

144
00:18:47,160 --> 00:18:52,360
endurecimiento por precipitación es más estable, se produce peor el envejecimiento.

145
00:18:54,840 --> 00:19:02,200
El aluminio, pues aparte de calderería y en la industria eléctrica, porque también

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00:19:02,200 --> 00:19:09,520
tiene muy buenas propiedades como conductor eléctrico, se utiliza para fuselajes en la

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industria del transporte. La relación resistencia-densidad es muy buena y el principal

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consumidor es la industria aeronáutica. El problema que tiene el aluminio es que no se suelda, porque

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claro, como tiene esa alúmina, la sueldadura de aluminio es poco factible, pero sí se remacha,

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o sea, las uniones de aluminio son por remachado y son bastante buenas y bastante estables.

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Entonces, todavía, aunque los materiales compuestos están ahí compitiendo ya con

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el aluminio, todavía las estructuras principalmente de fuselajes se hacen con aluminio.

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Otros, bueno, uno muy interesante es el titanio. Lo que pasa es que el titanio escasea en la

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naturaleza, pero desde el punto de vista científico es buenísimo. En la naturaleza existe en forma de

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rutilo y le pasa un poco lo que a la alumina es difícil de reducir. Entonces, ¿qué es lo que se

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hace? Pues se le pasa a cloruro, tenemos el tetracloruro de titanio y eso ya se descompone

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térmicamente más sencillamente. También se pasiva como el aluminio, con lo cual las propiedades

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anticorrosivas son buenísimas. La densidad es muy buena, tan buena que ha sido mejor que el aluminio,

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y también es susceptible de ser endurecido por precipitación. Es incluso tiene mejores propiedades

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que el aluminio y mejor relación resistencia mecánica-densidad. ¿Cuál es el problema del

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titanio entonces? ¿Por qué no se utiliza? ¿Por qué se utiliza el aluminio en el titanio? Pues porque el

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titanio es caro, bastante caro, y aunque se hacen algunas piezas de titanio, la verdad es que es un

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material estratégico, como el golfram, y escasea mucho en la naturaleza, y bueno, es carito. Entonces,

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pues solamente se justifica su uso en casos muy concretos. El plomo, ya hemos hablado de que las

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egipcias usaban la galena como sombra de ojos, se obtiene de la galena, la galena se tuesta y después

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se reduce en un horno de cuba, igual que en el caso del acero. El plomo es muy blando, muy maleable, y por eso

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muchas veces se utiliza, por eso precisamente, porque se deforma muy fácilmente, tiene gran plasticidad.

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Antes se utilizaba en tuberías y para hacer baterías de coches, pero el plomo tiene un gran problema y es

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que es tóxico, da lugar a saturnismo. Entonces, pues las tuberías de plomo hoy en día no se utilizan demasiado,

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ya ha sido totalmente sustituido por el polipropileno y por el etileno reticulado. Aún así, todavía tiene

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aplicaciones en el campo de la soldadura blanca, blanda, perdón, y para, como blindaje, en el campo también de la

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industria del vidrio, para algunas pinturas y, sobre todo, para aislante nuclear. En la industria de los rayos X y en la

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industria nuclear se utiliza como aislante. Ahí es donde realmente tiene muy buenas aplicaciones y tiene importancia todavía hoy.

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Por poner otros metales, el estaño, que se obtiene de la casiterita, pues sabemos que es material de aporte a la soldadura blanda

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y también se utiliza como recubrimiento anticorrosivo en la ajalata, que se utiliza, recordemos, para las conservas.

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El zinc también lo tenemos en la blenda, también se obtiene por un proceso parecido al acero y, aunque no tiene muchísimas

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propiedades, su principal propiedad y su principal aplicación es en aceros galvanizados, un poco como el estaño, pues se utiliza como

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ánodo de sacrificio para proteger a los aceros. Y, bueno, pues podríamos hablar de otros muchos, el polframio, el uranio incluso.

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Vamos a dejar aquí por hoy y, bueno, pues si queréis algo más lo podéis buscar en internet, me lo podéis preguntar a mí o podéis esperar

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y hacer esta asignatura en la universidad.