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Procesos Básicos Metalúrgicos
- Prácticas de Laboratorio (2 Hours)
- Clases Expositivas (17.5 Hours)
- Prácticas de Aula/Semina (3 Hours)
El master Universitario en Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad de Oviedo pretende proporcionar a los graduados en ciencias o en ingenierías una especialización en el campo de los materiales, con el propósito de formar a técnicos cualificados para liderar el futuro científico tecnológico. Con este motivo, presenta en su programa la asignatura de Procesos Básicos Metalúrgicos -perteneciente al Módulo de Tecnología de Materiales-, dada la gran importancia que los “materiales” poseen en la sociedad industrial actual.
Las aleaciones metálicas, así como la mayoría de los metales, no se encuentran libres en la naturaleza por lo que es necesario obtenerlos a partir de sus menas minerales o de residuos conocidos vulgarmente como “chatarras”. Esto exige que en función de las diversas tipologías de menas minerales haya que aplicar distintos procesos químicos (procesos básicos) que posibiliten la obtención del metal con mayor o menor pureza y posteriormente sus aleaciones.
Dado que el Máster en Ciencia y Tecnología de Materiales pretende acoger estudiantes de procedencia diversa que hayan cursado previamente bien grados en ciencias o en ingenierías y siendo además ésta una de las asignaturas obligatorias del Máster, no se requiere requisito adicional alguno. Solo se presupone que cualquier alumno que accede a cursar este Máster tiene unas nociones mínimas de química y de termodinámica básica condición necesaria para la buena marcha de esta asignatura troncal.
Las principales competencias que adquirirán los estudiantes que hayan cursado esta asignatura y que aparecen reflejadas en la Memoria de Verificación del Máster son las siguientes:
Competencias básicas:
CB6: Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
CB7: Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
CB10: Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo
Competencias generales:
CG3: Poder llevar a cabo un trabajo de investigación en ciencia y tecnología de materiales utilizando las fuentes bibliográficas existentes y los equipamientos de ensayo
disponibles.
CG5: Aptitud de estudio, síntesis y autonomía suficientes para, una vez finalizado este programa formativo, iniciar una Tesis Doctoral en el campo de la ciencia y la tecnología de los materiales.
Competencias específicas
CE2: Llegar a mejorar las propiedades de los materiales, con objeto de obtener productos novedosos o con mejores prestaciones.
CE7: Que el estudiante esté capacitado para llevar a cabo la selección de materiales de cara a su uso en aplicaciones concretas.
CE8: Tener capacidad de decisión sobre la ruta de procesado más idónea de cara a obtener productos industriales teniendo en cuenta también el coste de los mismos.
CE9: Adquirir habilidad para desarrollar y controlar procesos metalúrgicos similares a los que se llevan a cabo en instalaciones industriales.
CE10: Capacidad para manejar los equipamientos científicos, para diseñar experimentos
concretos y para interpretar los resultados obtenidos de los mismos.
CE11: Aplicar las competencias adquiridas en el máster en un entorno laboral real, integrado en un equipo de trabajo dentro de una empresa que desarrolle su actividad en alguno de los campos relacionados con el máster
Adicionalmente los contenidos de esta asignatura facilitarán al alumno las siguientes capacidades.
-Capacidad de entender la influencia que ejercen las magnitudes termodinámicas y químicas en los diferentes métodos de obtención de metales y poder introducir cambios en la cadena productiva en función de las calidades de las materias primas.
-Capacidad para poder controlar o desarrollar procesos productivos, teniendo en cuenta la problemática medio-ambiental que pueden ocasionar.
-Capacidad para entender la base científica que sustenta a los distintos proceso industriales de obtención de metales.
Los objetivos que se pretenden conseguir en la asignatura de Procesos Básicos Metalúrgicos serán aquellos que posibilitan al alumno entender y saber qué es lo que sucede en una instalación industrial metalúrgica, y por tanto, se concretan en:
Conocimientos
- Adquirir conocimientos básicos de los procesos metalúrgicos, pirometalurgia, hidrometalurgia y electrometalurgia. Conocer la influencia que ejercen en los procesos químicos metalúrgicos las magnitudes termodinámicas, principalmente la energía libre de Gibbs y la entalpía para que dichos procesos puedan efectuarse. Conocer la cinética que rige las reacciones químicas heterogéneas. Conocer los campos de trabajo de la Metalurgia para poder seleccionar los procedimientos adecuados en el tratamiento de las distintas menas minerales.
- Haber desarrollado de manera razonada y con los mínimos recursos memorísticos posibles el aprendizaje y conocimiento de las operaciones y procesos relacionados con la obtención del hierro y del acero.
- Conocimiento de las tecnologías de fabricación de los metales no férreos más importantes: aluminio, cobre, zinc, plomo, níquel, manganeso, oro, etc.
Habilidades.
- Saber de distinguir los métodos de obtención de metales en función de sus propiedades.
- Saber construir e interpretar diagramas metalúrgicos.
- Saber realizar balances de carga y de energía en hornos.
- Elaborar diagramas de flujo de procesos.
Actitudes
- Crear en el alumno un espíritu científico y crítico que le lleve a saber discernir.
- Motivar al estudiante para que sepa superar las dificultades.
- Colaborar en los trabajos propuestos por el profesor.
- Ser minucioso y preciso en sus trabajos y decisiones.
Los contenidos de la asignatura denominada “Procesos Básicos Metalúrgicos” se han organizado siguiendo un criterio secuencial conforme al desarrollo de los mismos desde que la Metalurgia dejo de ser un “arte para pasar a ser ciencia”.
El curso comenzará con una introducción definitoria de conceptos metalúrgicos, los fundamentos termodinámicos y cinéticos de los distintos procesos metalúrgicos para posteriormente concretar alguno de estos procesos.
Los temas se desarrollaran en el siguiente orden.
Bloque 1: Fundamentos termodinámicos de los procesos de extracción metalúrgica. Diagramas de Ellinghan- Richardson. Teoría de las disoluciones. Actividades. Cinética de las reacciones heterogéneas.
Bloque 2: Pirometalurgia: calcinación, tostación, reducción de óxidos, escorias, fusión reductora, fusión para mata. Electrólisis ígnea. Metalotermia. Afino pironetalúrgico.
Bloque 3: Electroquímica metalúrgica: Diagramas Eº-pH.
Bloque 4: Hidrometalurgia: lixiviación y reacciones, lixiviación bacteriana, purificación y concentración,precipitación. Electrólisis recuperadora, de recubrimiento metálico y afinante. Afino pirometalúrgico y por vía acuosa.
Estos bloques se distribuirán en 7 temas:
- Introducción
- Reducción de óxidos
- Tostación de sulfuros y Calcinación
- Fusión
- Lixiviación
- Precipitación y Concentración
- Purificación
Teniendo en cuenta el criterio de las nuevas metodologías en las que el alumno debe de ser un sujeto activo y cooperador en el desarrollo de la asignatura se van a utilizar distintas modalidades, como son:
1) Presenciales
a. Clase expositiva.
b. Prácticas de aula
c. Prácticas de laboratorio
d. Exposición de trabajos realizados
e. Sesiones de evaluación
2) No presenciales
a. Trabajo autónomo
b. Tutoría individual
En las clases que va a impartir el profesor o clase expositiva, el alumno puede participar integrándose directamente en la problemática de la materia que se está desarrollando.
Cabe destacar, que también, tiene un peso importante en el desarrollo de la asignatura la resolución de problemas y de las prácticas de laboratorio en las que se muestra la realización de distintos procesos pirometalúrgicos, hidrometalurgicos y electrometalúrgicos con la característica de que los resultados obtenidos en el laboratorio se pueden extrapolar a una planta piloto, teniendo en cuenta el cambio dimensional.
La Tabla 1 muestra los temas en los que se ha dividido la asignatura y a su vez indica cómo se va desarrollar teniendo en cuenta las modalidades docentes citadas. El alumno puede realizar la tutoría individual previa solicitud al profesor de la misma.
TRABAJO PRESENCIAL | TRABAJO NO PRESENCIAL | |||||||||
Temas | Horas Totales | Clase Expositiva | Prácticas Aula/ Seminarios | Prácticas Laboratorio/ Visitas | Exposición de Trabajos | Sesiones Evaluación | Total | Trabajo Grupo | Trabajo Autónomo | Total |
1. Introducción | 3 | 1 | -- | -- | -- | 1 | 2 | 2 | ||
2. Reducción de óxidos | 19 | 3 | 2 | -- | -- | 5 | 14 | 14 | ||
3. Tostación de sulfuros y calcinación | 15 | 3 | 1 | 3 | -- | 7 | 8 | 8 | ||
4. Fusión | 7 | 2 | 1 | -- | -- | 3 | 4 | 4 | ||
5. Lixivación | 10 | 3 | -- | 1 | -- | 4 | 6 | 6 | ||
6. Precipitación y concentración | 10 | 3 | -- | 1 | -- | 4 | 6 | 6 | ||
7. Purificación | 8 | 3 | 1 | 4 | 5 | 5 | ||||
8. Evaluaciones | 2 | -- | -- | -- | 2 | 2 | ||||
Total | 75 | 18 | 4 | 6 | 2 | 30 | 0 | 45 | 45 |
Tabla 1.- Distribución del contenido de las asignaturas
En la Tabla 2 se expone el porcentaje de tiempo que se dedica a la clase presencial y no presencial teniendo en cuenta también las distintas modalidades. Por último en la Tabla 3 se muestra el reparto temporal de los distintos temas que forman parte de la asignatura Procesos Básicos Metalúrgicos.
MODALIDADES | Horas | % | Totales | |
Presencial | Clases Expositivas | 18 | 60 | 30(40%) |
Práctica de aula / Seminarios / Talleres | 4 | 13 | ||
Prácticas de laboratorio / visitas | 6 | 20 | ||
Tutorías |
| |||
Exposición de trabajos | 0 | 0 | ||
Sesiones de evaluación | 2 | 7 | ||
No presencial | Trabajo en Grupo | 0 | 0 | 45(60%) |
Trabajo Individual | 45 | 100 | ||
Total | 75 |
Tabla 2.- Distribución del horario entre las diferentes modalidades
Temario | Semanas |
1. Introducción | 1 |
2. Reducción | 1,2,3 |
3. Tostación | 4 |
4. Fusión | 5 |
5. Lixiviación | 6 |
6. Precipitación y concentración | 7 |
7. Purificación | 8 |
12. Evaluaciones |
Tabla 3.- Semanas de trabajo de los temas en el cuatrimestre
La evaluación del aprendizaje se realizará siguiendo las siguientes actividades:
Examen escrito de contenidos tanto teóricos como prácticos de la asignatura. Este examen será obligatorio y supondrá un 60 % de la nota final.
Asistencia a prácticas (5%) y entrega de un cuestionario de estas (5%).
Resolución y entrega de ejercicios que se irán proponiendo a lo largo de la asignatura. Estos ejercicios serán optativos y tendrán un peso total del 20 % de la nota final.
Por último la asistencia a clase y la participación en esta mediante la contestación de forma oral de diferentes cuestiones (10 %).
Los alumnos que hayan solicitado evaluación diferenciada y aquellos que no puedan ser evaluados siguiendo dichos baremos por su imposibilidad de asistencia a clase tendrán la posibilidad de acudir a la prueba final (examen escrito); en ese caso el peso de ese examen será del 80%; el 20 % restante se corresponderá con la realización de un trabajo a proponer por el profesor.Este mecanismo de evaluación diferenciada podrá ser sustituido por otro mecanismo de evaluación, específico para cada alumno, en virtud del artículo 7 del Reglamento de evaluación de la Universidad de Oviedo.
La evaluación del proceso docente se realizará a partir de los informes emitidos por cada uno de los profesores responsables de las asignaturas y del conjunto de respuestas de los alumnos a una encuesta que será confeccionada con esta finalidad evaluadora.
La Comisión Gestora del Master, con el apoyo y asesoramiento del Vicerrectorado de Ordenación Académica y Nuevas Titulaciones de la Universidad de Oviedo, se encargará de preparar los formatos de los informes y de las encuestas, así como de su distribución al final del periodo docente de la asignatura. También esta misma comisión, a la vista de los informes y encuestas, propondrá las recomendaciones y acciones correctoras pertinentes.
Los estudiantes que cursen esta asignatura dispondrán de un texto guía Metalurgia Extractiva J. P. Sancho, L. F. Verdeja, A. Ballester. Editorial Síntesis. Madrid 2000. Tomo 1. La bibliografía complementaria está indicada en cada capítulo. También disponen de una colección de problemas relativos a cada uno de los temas que constituyen el programa y que irín resolviendo de forma individual.