CLASIFICACIóN MATERIALES

Las propiedades de este metal son:

 

• Es uno de los metales no ferrosos de mayor utilización.

• Tiene un color rojo-pardo.

• Su conductividad eléctrica es elevada (solo superada por la plata)

• Su conductividad térmica también es elevada.

• Es un metal bastante pesado, su densidad es 9 5 gr/cm3.

• Resiste muy bien la corrosión y la oxidación.

• Es muy dúctil y maleable.

Obtención del cobre

 

Los minerales mas utilizados para obtener cobre son sulfuros de cobre, especialmente la

calcopirita. También existen minerales de óxido de cobre, destacando la malaquita y la cuprita.

 

Los minerales de cobre suelen ira acompañados también de hierro.

Existen dos métodos de obtención del cobre

 

- La vía húmeda

- La vía seca

 

A. Vía húmeda: Se emplea solamente cuando el contenido de cobre en el mineral es muy reducido

(menos de un 10%). Consiste en triturar todo el mineral y añadirle ácido sulfúrico y aplicar a la

mezcla el proceso de electrólisis (es decir, aplicar una corriente continua introduciendo dos

electrodos en la mezcla).B. Vía seca: Se emplea solamente cuando el contenido de cobre supera el 10%. Consta de las

siguientes fases

 

1. Se tritura el mineral, se criba y se muele hasta reducirlo a polvo.

2. Se introduce en un recipiente con agua abundante, donde se agita para eliminar la ganga que flota.

3. La mena que quede se lleva a un horno de pisos donde se oxida para eliminar el hierro presente. De este modo se separa el cobre del hierro

4. A continuación se introduce el mineral de cobre en un horno donde se funde. Luego se añade sílice y cal que reaccionan con el azufre y restos de hierro, formando la escoria que flota y se elimina. El cobre líquido que se encuentra debajo se denomina cobre bruto, cuya pureza es del 40%.

5. Por último, para obtener un cobre de alta pureza se somete el líquido a un proceso electrólitico. El cobre tendrá una pureza del 99,9%.

 

Propiedades físicas

 

 

Cubierta del Palacio de los Deportes de México D. F. construida en 1968 con cobre expuesto a la intemperie.

El cobre posee varias propiedades físicas que propician su uso industrial en múltiples aplicaciones, siendo el tercer metal, después del hierro y del aluminio, más consumido en el mundo. Es de color rojizo y de brillo metálico y, después de laplata, es el elemento con mayor conductividad eléctrica y térmica. Es un material abundante en la naturaleza; tiene un precio accesible y se recicla de forma indefinida; forma aleaciones para mejorar las prestaciones mecánicas y es resistente a la corrosión y oxidación.

 

La conductividad eléctrica del cobre puro fue adoptada por la Comisión Electrotécnica Internacional en 1913 como la referencia estándar para esta magnitud, estableciendo el International Annealed Copper Standard (Estándar Internacional del Cobre Recocido) o IACS. Según esta definición, la conductividad del cobre recocido medida a 20 °C es igual a 5,80 × 107 S/m.43 A este valor de conductividad se le asigna un índice 100 % IACS y la conductividad del resto de los materiales se expresa en porcentaje de IACS. La mayoría de los metales tienen valores de conductividad inferiores a 100 % IACS pero existen excepciones como laplata o los cobres especiales de muy alta conductividad designados C-103 y C-110.

 

PROPIEDADES MECANICAS

 

Tanto el cobre como sus aleaciones tienen una buena maquinabilidad, es decir, son fáciles de mecanizar. El cobre posee muy buena ductilidad y maleabilidad lo que permite producir láminas e hilos muy delgados y finos. Es un metal blando, con un índice de dureza 3 en la escala de Mohs (50 en la escala de Vickers) y su resistencia a la tracción es de 210 MPa, con un límite elástico de 33,3 MPa.2 Admite procesos de fabricación de deformación como laminación o forja, y procesos desoldadura y sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con tratamientos térmicos como temple y recocido. En general, sus propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criogénicas.

 

PROPIEDADES QUÍMICAS

 

 

Techumbre de cobre con pátinade cardenillo en el ayuntamiento deMinneapolis (Minnesota).

En la mayoría de sus compuestos, el cobre presenta estados de oxidación bajos, siendo el más común el +2, aunque también hay algunos con estado de oxidación +1.

Expuesto al aire, el color rojo salmón, inicial se torna rojo violeta por la formación deóxido cuproso (Cu2O) para ennegrecerse posteriormente por la formación de óxido cúprico (CuO).45 La coloración azul del Cu+2 se debe a la formación del ion [Cu (OH2)6]+2.

 

PROPIEDADES BIOLÓGICAS

 

En las plantas, el cobre posee un importante papel en el proceso de la fotosíntesis y forma parte de la composición de la plastocianina. Alrededor del 70 % del cobre de una planta está presente en la clorofila, principalmente en los cloroplastos. Los primeros síntomas en las plantas por deficiencia de cobre aparecen en forma de hojas estrechas y retorcidas, además de puntas blanquecinas. Las panículas y lasvainas pueden aparecer vacías por una deficiencia severa de cobre, ocasionando graves pérdidas económicas en la actividad agrícola

 

ALEACIONES

 

Desde el punto de vista físico, el cobre puro posee muy bajo límite elástico (33 MPa) y una dureza escasa (3 en la escala de Mohs ó 50 en la escala de Vickers).2 En cambio, unido en aleación con otros elementos adquiere características mecánicas muy superiores, aunque disminuye su conductividad. Existe una amplia variedad de aleaciones de cobre, de cuyas composiciones dependen las características técnicas que se obtienen, por lo que se utilizan en multitud de objetos con aplicaciones técnicas muy diversas. El cobre se alea principalmente con los siguientes elementos: Zn, Sn, Al, Ni, Be, Si,Cd, Cr y otros en menor cuantía.

 

LATÓN

 

El latón, también conocido como cuzin, es una aleación de cobre, cinc (Zn) y, en menor proporción, otros metales. Se obtiene mediante la fundición de sus componentes en un crisol o mediante la fundición y reducción de menas sulfurosas en un horno de reverbero o de cubilote. En los latones industriales, el porcentaje de Zn se mantiene siempre inferior a 50 %. Su composición influye en las características mecánicas, la fusibilidad y la capacidad de conformación porfundición, forja y mecanizado. En frío, los lingotes obtenidos se deformanplásticamente produciendo láminas, varillas o se cortan en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambres. Su densidad depende de su composición y generalmente ronda entre 8,4 g/cm³ y 8,7 g/cm

 

BRONCE

 

Las aleaciones en cuya composición predominan el cobre y el estaño (Sn) se conocen con el nombre de bronce y son conocidas desde la antigüedad. Hay muchos tipos de bronces que contienen además otros elementos como aluminio,berilio, cromo o silicio. El porcentaje de estaño en estas aleaciones está comprendido entre el 2 y el 22 %. Son de color amarillento y las piezas fundidas de bronce son de mejor calidad que las de latón, pero son más difíciles de mecanizar y más caras

 

ALPACA

 

 

Las alpacas o platas alemanas son aleaciones de cobre, níquel (Ni) y zinc (Zn), en una proporción de 50-70 % de cobre, 13-25 % de níquel, y 13-25 % de zinc.60 Sus propiedades varían de forma continua en función de la proporción de estos elementos en su composición, pasando de máximos de dureza a mínimos de conductividad. Estas aleaciones tienen la propiedad de rechazar los organismos marinos (antifouling). Si a estas aleaciones de cobre-níquel-cinc se les añaden pequeñas cantidades de aluminio o hierro constituyen aleaciones que se caracterizan por su resistencia a la corrosión marina, por lo que se utilizan ampliamente en la construcción naval, principalmente en condensadores y tuberías, así como en la fabricación de monedas y de resistencias eléctricas.

 

APLICACIONES

 

Ya sea considerando la cantidad o el valor del metal empleado, el uso industrial del cobre es muy elevado. Es un material importante en multitud de actividades económicas y ha sido considerado un recurso estratégico en situaciones de conflicto.

 

COBRE METALICO

 

El cobre se utiliza tanto con un gran nivel de pureza, cercano al 100 %, como aleado con otros elementos. El cobre puro se emplea principalmente en la fabricación de cables eléctricos.

 

ELECTRICIDAD Y TELECOMUNICACIONES

 

El cobre es el metal no precioso con mejor conductividad eléctrica. Esto, unido a suductilidad y resistencia mecánica, lo han convertido en el material más empleado para fabricar cables eléctricos, tanto de uso industrial como residencial. Asimismo se emplean conductores de cobre en numerosos equipos eléctricos comogeneradores, motores y transformadores. La principal alternativa al cobre en estas aplicaciones es el aluminio. 

También son de cobre la mayoría de los cables telefónicos, los cuales además posibilitan el acceso a Internet. Las principales alternativas al cobre para telecomunicaciones son la fibra óptica y los sistemas inalámbricos. Por otro lado, todos los equipos informáticos y de telecomunicaciones contienen cobre en mayor o menor medida, por ejemplo en sus circuitos integrados, transformadores y cableado interno.

 

 

MEDIOS DE TRANSPORTE

 

El cobre se emplea en varios componentes de coches y camiones, principalmente los radiadores (gracias a su altaconductividad térmica y resistencia a la corrosión), frenos y cojinetes, además naturalmente de los cables y motores eléctricos. Un coche pequeNo contiene en total en torno a 20 kg de cobre, subiendo esta cifra a 45 kg para los de mayor tamaño.

También los trenes requieren grandes cantidades de cobre en su construcción: 1 - 2 toneladas en los trenes tradicionales y hasta 4 toneladas en los de alta velocidad. Además las catenarias contienen unas 10 toneladas de cobre por kilómetro en las líneas de alta velocidad.

Por último, los cascos de los barcos incluyen a menudo aleaciones de cobre y níquel para reducir el ensuciamiento producido por los seres marinos.

 

CONSTRUCCIÓN Y ORNAMENTACIÓN

 

 

Cara de la Estatua de la Libertad deNueva York, hecha con láminas de cobre sobre una estructura de acero.

Una gran parte de las redes de transporte de agua están hechas de cobre o latón,76 debido a su resistencia a la corrosión y sus propiedades anti-bacterianas, habiendo quedado las tuberías de plomo en desuso por sus efectos nocivos para la salud humana. Frente a las tuberías de plástico, las de cobre tienen la ventaja de que no arden en caso de incendio y por tanto no liberan humos y gases potencialmente tóxicos.

El cobre y, sobre todo, el bronce se utilizan también como elementos arquitectónicos y revestimientos en tejados, fachadas, puertas y ventanas. El cobre se emplea también a menudo para los pomos de las puertas de locales públicos, ya que sus propiedades anti-bacterianas evitan la propagación de epidemias.

Dos aplicaciones clásicas del bronce en la construcción y ornamentación son la realización de estatuas y de campanas.

El sector de la construcción consume actualmente (2008) el 26 % de la producción mundial de cobre.

 

 

MONEDAS

 

Desde el inicio de la acuñación de monedas en la Edad Antigua el cobre se emplea como materia prima de las mismas, a veces puro y, más a menudo, en aleaciones como el bronce y el cuproníquel.

Ejemplos de monedas que incluyen cobre puro:

• Las monedas de uno, dos y cinco céntimos de euro son de acero recubierto de cobre.77 La moneda de un centavo de dólar estadounidense es de cinc recubierto de cobre.78

Ejemplos de monedas de cuproníquel:

• Disco interior de la moneda de un euro y parte exterior de la moneda de dos euros.77 Monedas de 25 y 50 céntimos de dólar estadounidense.78 Monedas españolas de 5, 10, 25, 50 y 200 pesetas acuñadas desde 1949.79

Ejemplos de monedas de otras aleaciones de cobre:

• Las monedas de diez, veinte y cincuenta céntimos de euro son de oro nórdico, una aleación que contiene un 89 % de cobre.77 Las monedas argentinas de 5, 10, 25 y 50 centavos de peso en su versión dorada, son de 92 % de cobre y 8 % de aluminio.

 

FUNDICIÓN: BLISTER Y ANODOS

 

El cobre blister, también llamado ampollado o anódico, tiene una pureza de entre 98 y 99,5 %, y su principal aplicación es la fabricación por vía electrolítica de cátodos de cobre, cuya pureza alcanza el 99,99 %. También se puede emplear para sintetizar sulfato de cobre y otros productos químicos. Su principal aplicación es su transformación en ánodos de cobre.

El paso intermedio en la transformación de cobre blíster en cátodos de cobre es la producción de ánodos de cobre, con cerca de 99,6 % de pureza. Un ánodo de cobre tiene unas dimensiones aproximadas de 100x125 cm, un grosor de 5 cm y un peso aproximado de 350 kg.

 

REFINERIA: CÁTODOS

 

El cátodo de cobre constituye la materia prima idónea para la producción de alambrón de cobre de altas especificaciones. Es un producto, con un contenido superior al 99,99 % de cobre, es resultante del refino electrolítico de los ánodos de cobre. Su calidad está dentro de la denominación Cu-CATH-01 bajo la norma EN 1978:1998. Se presenta en paquetes corrugados y flejes, cuya plancha tiene unas dimensiones de 980x930 mm y un grosor de 7 mm con un peso aproximado de 47 kg. Su uso fundamental es la producción de alambrón de cobre de alta calidad, aunque también se utiliza para la elaboración de otros semitransformados de alta exigencia.

 

ALAMBRÓN

 

El alambrón de cobre es un producto resultante de la transformación de cátodo en la colada continua. Su proceso de producción se realiza según las normas ASTM B49-92 y EN 1977.

Las características esenciales del alambrón producido por la empresa Atlantic-copper son:

-  Diámetro y tolerancia: 8 mm ± 0,4 mm. Cu: 99,97 % min. Oxígeno: 200 ppm. Conductividad eléctrica: > 101 % (IACS. Test de elongación espiral: > 450 m (200 °C)

 

El alambrón se comercializa en bobinas flejadas sobre palet de madera y protegidas con funda de plástico. Cuyas dimensiones son: Peso bobina 5000 kg, diámetro exterior 1785 mm, diámetro interior 1150 mm y altura 900 mm. Las aplicaciones del alambrón son para la fabricación de cables eléctricos que requieran una alta calidad, ya sean esmaltados o multifilares de diámetros de 0,15/0,20 mm.

 

ALAMBRE DE COBRE DESNUDO

 

El alambre de cobre desnudo se produce a partir del alambrón y mediante un proceso de desbaste y con un horno de recocido. Se obtiene alambre desnudo formado por un hilo de cobre electrolítico en tres temples, duro, semiduro y suave y se utiliza para usos eléctricos se produce en una gama de diámetros de 1 mm a 8 mm y en bobinas que pueden pesar del orden de 2250 kg. Este alambre se utiliza en líneas aéreas de distribución eléctrica, en neutros de subestaciones, conexiones a tierra de equipos y sistemas y para fabricar hilos planos, esmaltados y multifilares que pueden tener un diámetros de 0,25/0,22 mm. Está fabricado a base de cobre de alta pureza con un contenido mínimo de 99,9 % de Cu. Este tipo de alambre tiene una alta conductividad, ductilidad y resistencia mecánica así como gran resistencia a la corrosión en ambientes salobres.

 

TREFILADO

 

Se denomina trefilado al proceso de adelgazamiento del cobre a través del estiramiento mecánico que se ejerce al mismo al partir de alambrón de 6 u 8 mm de diámetro con el objetivo de producir cables eléctricos flexibles con la sección requerida. Un cable eléctrico se compone de varios hilos que mediante un proceso de extrusión se le aplica el aislamiento exterior con un compuesto plástico de PVC opolietileno. Generalmente el calibre de entrada es de 6 a 8 mm, para luego adelgazarlo al diámetro requerido. Como el trefilado es un proceso continuo se van formando diferentes bobinas o rollos que van siendo cortados a las longitudes requeridas o establecidos por las normas y son debidamente etiquetados con los correspondientes datos técnicos del cable.

Se llama apantallado al cubrimiento de un conductor central debidamente aislado por varios hilos conductores de cobre, que entrelazados alrededor forman una pantalla. Cuando es necesario aislar un hilo conductor mediante esmaltado se le aplica una capa de barniz (poliesterimida). Estas mezclas de resinas son usadas para recubrir el conductor metálico quedando aislados del medio ambiente que lo rodea y logrando de esta forma conducir el flujo eléctrico sin problemas.

 

TUBOS

 

Un tubo es un producto hueco, cuya sección es normalmente redonda, que tiene una periferia continua y que es utilizado en gasfitería, fontanería y sistemas mecánicos para el transporte de líquidos o gases.

Los tubos de cobre debido a las características propias de este metal de alta resistencia a la corrosión y su resistencia y su adaptabilidad consiguen que se utilicen masivamente en residencias, edificios, condominios, oficinas, locales comerciales e industriales.