Procesos industriales

Los procesos industriales son procedimientos que implican pasos químicos , físicos , eléctricos o mecánicos para ayudar en la fabricación de un artículo o artículos, generalmente realizados a gran escala. Los procesos industriales son los componentes clave de la industria pesada.

Ciertos procesos químicos producen materiales básicos importantes para la sociedad, por ejemplo, ( cemento , acero , aluminio y fertilizantes ). Sin embargo, estas reacciones químicas contribuyen al cambio climático al emitir dióxido de carbono , un gas de efecto invernadero , a través de reacciones químicas, así como a través de la combustión de combustibles fósiles para generar las altas temperaturas necesarias para alcanzar las energías de activación de las reacciones químicas.

• Calcinación : la piedra caliza , que se compone principalmente de carbonato de calcio fosilizado (CaCO3 ₎ , se descompone a altas temperaturas en óxido de calcio (CaO) y dióxido de carbono gaseoso (CO2 ₎ , que se libera como subproducto . Esta reacción química, llamada calcinación, es la más importante en la creación de cemento (la pasta dentro del hormigón ). La reacción también es importante para proporcionar óxido de calcio que actúe como fundente químico (eliminación de impurezas) dentro de un alto horno .

CaCO ₃ (s) → CaO (s) + CO ₂ (g)

• Fundición : dentro de un alto horno ,se libera monóxido de carbono (CO) al quemar coque (un derivado del carbón con alto contenido de carbono ) y se elimina el oxígeno (O) no deseado de los minerales . El CO2 _se libera como subproducto, arrastrando el oxígeno y dejando atrás el metal puro deseado. La fundición de hierro es el proceso más importante mediante el cual se crea acero (principalmente hierro con pequeñas cantidades de carbono) a partir de mineral de hierro extraído y carbón.

Fe2O3 ( _s )+3CO(g) → 2 Fe(s)+3CO2 ₍ g ₎ [ ^1]

• Proceso Hall-Héroult : el óxido de aluminio ( Al ₂ O ₃ ) se funde con coque (C) en una reacción de electrólisis de alta temperatura, produciendo el aluminio puro deseado (Al) y una mezcla de CO y CO ₂ .

Al ₂ O ₃ (s) + 3 C(s) → 2 Al(s) + 3 CO(g)

2 Al ₂ O ₃ (s) + 3 C (s) → 4 Al (s) + 3 CO ₂ (g)

• Proceso Haber : se separael nitrógeno atmosférico (N _{2 ), lo que produce amoníaco (NH 3} ), que se utiliza para fabricar todos los fertilizantes sintéticos . El proceso Haber utiliza unafuente de carbono fósil , generalmente gas natural , para proporcionar el CO para la reacción de desplazamiento de agua-gas , lo que produce hidrógeno (H ₂ ) y libera CO ₂ . El H ₂ se utiliza para romper el fuerte triple enlace en N ₂ , lo que produce amoníaco industrial .

CH ₄ (g) + H ₂ O (g) → CO (g) + 3 H ₂ (g)

CO(g) + H ₂ O(g) → H ₂ (g) + CO ₂ (g)

N2 (g)+3H2 ₍ g)→2NH3 _{( g} )

• Desinfección : tratamiento químico para matar bacterias y virus.
• Piroprocesamiento : uso de calor para combinar químicamente materiales, como en el cemento.

La disponibilidad de electricidad y su efecto sobre los materiales dieron lugar a varios procesos para recubrir o separar metales.

• Proceso electrolítico : cualquier proceso que utilice electrólisis.
• Deposición electroforética : deposición electrolítica de partículas coloidales en un medio líquido.
• Pulido electrolítico : el reverso de la galvanoplastia
• Electrotipado : uso de galvanoplastia para producir placas de impresión
• Dorado , galvanoplastia , anodizado , electroobtención : depósito de un material sobre un electrodo
• Enfoque isoeléctrico , también conocido como electroenfoque: similar a la galvanoplastia, pero separando moléculas.
• Metalización , enchapado , recubrimiento por centrifugación : términos genéricos para dar a los no metales un recubrimiento metálico.

• Mecanizado por electroerosión (EDM)
• Corte por láser
• Mecanizado : el corte y modelado mecánico del metal que implica la pérdida del material.
• Soldadura y corte con oxicorte
• Corte por plasma
• Aserradura
• Cizallamiento
• Corte por chorro de agua : corte de materiales mediante un chorro de agua a muy alta presión.

• Endurecimiento superficial , endurecimiento diferencial , granallado : creación de una superficie resistente al desgaste
• Fundición : conformación de un material líquido vertiéndolo en moldes y dejándolo solidificar.
• Troquelado : se presiona una "forma" o "troquel" sobre un material plano para cortar, marcar, perforar y darle otra forma al material.
• Horno de arco eléctrico : procesamiento a muy alta temperatura
• Forja : conformación del metal mediante el uso de calor y martillo.
• Hidroconformado : un tubo de metal se expande en un molde bajo presión.
• Endurecimiento por precipitación : tratamiento térmico utilizado para fortalecer materiales maleables.
• Estampación progresiva : producción de componentes a partir de una tira o rollo
• Chorro de arena : limpieza de una superficie con arena u otras partículas.
• Fundición y reducción directa: extracción de metales de los minerales
• Soldadura , soldadura fuerte , soldadura blanda : un proceso para unir metales
• Estampado
• Fabricación de acero : convertir el arrabio de fundición en acero
• Pulido por tambor – para pulir
• Endurecimiento por trabajo : agregar resistencia a metales, aleaciones, etc.

• Fabricación de acero con oxígeno básico
• Proceso Bessemer
• Alto horno : fundición de hierro producida
• Fragua catalana , horno de solera abierta , fraguado , elaboración de hierro forjado
• Proceso de cementación
• Acero de crisol
• Reducción directa: hierro reducido directamente producido
• Fundición : proceso de utilización de hornos para producir acero, cobre, etc.

La conformación física de materiales mediante la formación de su forma líquida utilizando un molde.

• Moldeo por soplado, como en el caso de los envases de plástico o de la industria de los envases de vidrio : fabricación de objetos huecos soplándolos en un molde
• Fundición , fundición en arena : conformación de metal fundido o plástico mediante un molde.
• Moldeo por compresión
• Sinterización , pulvimetalurgia : fabricación de objetos a partir de polvo metálico o cerámico.

Muchos materiales existen en forma impura. La purificación o separación proporciona un producto utilizable.

• Conminución : reduce el tamaño de las partículas físicas (existe entre el triturado y la molienda)
• Proceso Frasch : para extraer azufre fundido del suelo
• Flotación por espuma , proceso de flotación : separación de minerales mediante flotación.
• Extracción líquido-líquido : disolución de una sustancia en otra.

La destilación es la purificación de sustancias volátiles por evaporación y condensación.

• Destilación por lotes
• Destilación continua
• Destilación fraccionada , destilación al vapor , destilación al vacío
• Columna de fraccionamiento
• Cono giratorio

En la fabricación aditiva , se añade material progresivamente a la pieza hasta obtener la forma y el tamaño deseados.

• Modelado por deposición fundida (FDM)
• Fotolitografía
• Sinterización selectiva por láser (SLS)
• Estereolitografía (SLA)

La naturaleza de una molécula orgánica significa que puede transformarse a nivel molecular para crear una gama de productos.

• Alquilación – refinación de petróleo crudo
• Proceso Burton : craqueo de hidrocarburos
• Craqueo (química) : término genérico para la ruptura de moléculas más grandes.
• Proceso del cumeno : obtención de fenol y acetona a partir del benceno
• Reacción de Friedel-Crafts , reacción de Kolbe-Schmitt
• Metátesis de olefinas , despolimerización térmica
• Proceso oxo : produce aldehídos a partir de alquenos.
• Polimerización
• Proceso de hidroxilamina de Raschig : produce hidroxilamina , un precursor del nailon.
• Transesterificación – productos químicos orgánicos

• Aluminio – ( proceso Hall-Héroult , proceso Deville , proceso Bayer , proceso Wöhler )
• Amoniaco , utilizado en fertilizantes ( proceso Haber )
• Bromo – ( Proceso Dow )
• Cloro , utilizado en productos químicos ( proceso cloro-álcali , proceso Weldon , proceso Hooker )
• Grasa – ( representación )
• Fertilizante – ( proceso de nitrofosfato )
• Vidrio – ( Proceso Pilkington )
• Oro – ( oxidación bacteriana , proceso de Parkes )
• Grafito – ( Proceso Acheson )
• Agua pesada , utilizada para refinar productos radiactivos ( proceso de sulfuro de Girdler )
• Hidrógeno – ( reacción de desplazamiento de agua-gas , reformado con vapor )
• Plomo (y bismuto ): ( proceso electrolítico de Betts , proceso de Betterton-Kroll )
• Níquel – ( Proceso Mond )
• Ácido nítrico – ( Proceso de Ostwald )
• Papel – ( pulpa , proceso Kraft , máquina Fourdrinier )
• Caucho – ( vulcanización )
• Sal – ( Proceso Alberger , proceso de evaporación Grainer )
• Cristales semiconductores ( método de Bridgman-Stockbarger , método de Czochralski )
• Plata – ( Proceso Patio , Proceso Parkes )
• Carburo de silicio ( proceso Acheson , proceso Lely )
• Carbonato de sodio , utilizado para la fabricación de jabón ( proceso Leblanc , proceso Solvay , proceso Leblanc-Deacon )
• Ácido sulfúrico – ( proceso de cámara de plomo , proceso de contacto )
• Titanio – ( proceso Hunter , proceso Kroll )
• Circonio – ( proceso Hunter , proceso Kroll , proceso van Arkel-de Boer )

Una lista por proceso:

• Proceso Alberger , proceso de evaporación Grainer : produce sal a partir de salmuera
• Oxidación bacteriana : utilizada para producir oro
• Proceso Bayer : extracción de aluminio del mineral
• Proceso cloro-álcali , proceso Weldon : para producir cloro e hidróxido de sodio
• Proceso Dow : produce bromo a partir de salmuera
• Proceso Formox : oxidación del metanol para producir formaldehído
• Proceso de sulfuro de Girdler : para producir agua pesada
• Proceso Hunter , proceso Kroll : produce titanio y circonio
• Rendering industrial : la separación de la grasa del hueso y la proteína
• Proceso de cámara de plomo , proceso de contacto – producción de ácido sulfúrico
• Proceso Mond – níquel
• Proceso de nitrofosfato : una serie de procesos similares para producir fertilizantes.
• Proceso Ostwald : produce ácido nítrico
• Embalaje
• Proceso Pidgeon : produce magnesio, reduciendo el óxido utilizando silicio.
• Reformado con vapor , reacción de desplazamiento del gas de agua : produce hidrógeno y monóxido de carbono a partir de metano o hidrógeno y dióxido de carbono a partir de agua y monóxido de carbono.
• Metalización al vacío : un proceso de acabado
• Proceso Van Arkel-de Boer : para producir titanio, circonio, hafnio, vanadio, torio o protactinio

• Ingeniería química
• Extracción industrial
• Producción en masa
• Modelado de flujo multinivel
• Proceso (ingeniería)